Properties of Haloarenes Questions in Gujarati

(A) ક્લોરોબેન્ઝીન ડેરિવેટિવ્ઝની જલીય $NaOH$ સાથેની ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા મેઈસેનહાઈમર કોમ્પ્લેક્સ દ્વારા થાય છે,જે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર રહેલા ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ $(EWG)$ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$1$. ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપનનો દર ક્લોરિન પરમાણુની સાપેક્ષમાં ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર હાજર ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-NO_2$) ની સંખ્યા સાથે વધે છે.
$2$. $1$-ક્લોરો-$2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં ત્રણ મજબૂત ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ $-NO_2$ ગ્રુપ (બે ઓર્થો પર,એક પેરા સ્થાન પર) હોય છે,જે મધ્યવર્તી સંક્રાંતિ અવસ્થામાં ઋણ વીજભારને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર કરે છે,જે તેને ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન માટે સૌથી વધુ સક્રિય બનાવે છે.
$3$. $1$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં પેરા સ્થાન પર માત્ર એક જ $-NO_2$ ગ્રુપ હોય છે,જે તેને ટ્રાયનાઈટ્રો ડેરિવેટિવ કરતા ઓછું સક્રિય બનાવે છે.
$4$. ક્લોરોબેન્ઝીન અને $1$-ક્લોરો-$4$-(ડાયમિથાઈલએમિનો)બેન્ઝીન (જ્યાં $-N(CH_3)_2$ એ ઈલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે) ખૂબ જ ઓછા સક્રિય છે.
તેથી,$1$-ક્લોરો-$2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોબેન્ઝીન સૌથી સરળતાથી જળવિભાજન પામે છે.

(A) દરેક પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: આ એક વિલોપન પ્રક્રિયા છે જેમાં બેન્ઝીન રિંગ સાથે પ્રબળ બેઈઝ $(KNH_2)$ જોડાયેલ છે. આ બેન્ઝાઈન મધ્યવર્તી દ્વારા થઈ શકે છે. પરંતુ,આ અણુમાં બ્રોમીન સાથેના ઓર્થો સ્થાનો પર $-CH_3$ અને $-OCH_3$ સમૂહો આવેલા છે,તેથી બેન્ઝાઈન બનાવવા માટે કોઈ ઓર્થો-હાઈડ્રોજન ઉપલબ્ધ નથી. તેથી આ પ્રક્રિયા થશે નહીં.
$B$: tert-બ્યુટાઈલ ક્લોરાઈડ + aq. $KOH$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન $(S_N1)$ પ્રક્રિયા છે,જે સરળતાથી થાય છે.
$C$: tert-બ્યુટાઈલ ક્લોરાઈડ + alc. $KOH$ એ વિલોપન $(E2)$ પ્રક્રિયા છે,જે સરળતાથી થાય છે.
$D$: ક્લોરોબેન્ઝીન + $NaOH$ $(300^{\circ}C, 200 \ atm)$ એ ડાઉ પ્રક્રિયા છે,જે સોડિયમ ફિનોક્સાઈડ બનાવવા માટે થાય છે.

(B) $Benzyne$ મધ્યવર્તી સંયોજનના નિર્માણ માટે લિવિંગ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં ઓર્થો-હાઇડ્રોજન પરમાણુની હાજરી જરૂરી છે,જેથી રિંગમાં ત્રિ-બંધ બનાવવા માટે $HX$ (અથવા સમાન) નું વિલોપન થઈ શકે.
$A$. $1-fluoro-2-methoxybenzene$ માં ઓર્થો-હાઇડ્રોજન છે,તેથી તે $benzyne$ બનાવી શકે છે.
$B$. $1-chloro-2,6-dimethylbenzene$ માં ક્લોરિન પરમાણુની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાનો પર કોઈ હાઇડ્રોજન પરમાણુ નથી (બંને ઓર્થો સ્થાનો મિથાઈલ જૂથો દ્વારા રોકાયેલા છે). તેથી,તે $benzyne$ મધ્યવર્તી સંયોજન બનાવવા માટે વિલોપન પ્રક્રિયા કરી શકતું નથી.
$C$. $Chlorobenzene$ માં ઓર્થો-હાઇડ્રોજન હોય છે અને તે પ્રબળ બેઝિક પરિસ્થિતિઓમાં $benzyne$ બનાવી શકે છે.
$D$. $o-aminobenzoic$ એસિડ વ્યુત્પન્ન ($anthranilic$ એસિડ) ડાયઝોટાઈઝેશન દ્વારા અને ત્યારબાદ $N_2$ અને $CO_2$ ના દૂર થવાથી $benzyne$ બનાવે છે.
આમ,$1-chloro-2,6-dimethylbenzene$ માં $benzyne$ જોવા મળતું નથી.

(A) $m$-બ્રોમોએનિસોલની $NaNH_2$ (પ્રબળ બેઈઝ) સાથેની પ્રક્રિયા બેન્ઝાઈન ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જે એક વિલોપન-ઉમેરણ (elimination-addition) ક્રિયાવિધિ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,બેઈઝ બ્રોમીન પરમાણુની સાપેક્ષમાં ઓર્થો-હાઈડ્રોજનને દૂર કરે છે,જેનાથી બેન્ઝાઈન મધ્યવર્તી સંયોજન બને છે.
મેથોક્સિ ગ્રુપ $(-OCH_3)$ એ રેઝોનન્સ દ્વારા ઈલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે. બેન્ઝાઈન મધ્યવર્તીમાં,$NH_2^-$ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો તે સ્થાને થાય છે જે સૌથી વધુ સ્થાયી કાર્બેનિયન તરફ દોરી જાય છે.
$m$-બ્રોમોએનિસોલ માટે,$-OCH_3$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં મેટા-સ્થાન પર $NH_2^-$ નો હુમલો મેથોક્સિ ગ્રુપની પ્રેરક અસરને કારણે પસંદગી પામે છે,જેના પરિણામે મુખ્ય નીપજ તરીકે $m$-મેથોક્સિએનિલીન મળે છે.
તેથી,નીપજ $A$ એ $m$-મેથોક્સિએનિલીન છે અને ક્રિયાવિધિ $R$ એ વિલોપન-ઉમેરણ છે.

(D) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપનમાં,વિસ્થાપિત સમૂહની નિર્દેશક અસર તેના ઇલેક્ટ્રોનિક સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે.
જે સમૂહો પ્રેરક અસર $(-I)$ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષે છે અને રેઝોનન્સ દ્વારા દાન કરવા માટે કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવતા નથી,તેઓ સામાન્ય રીતે મેટા-નિર્દેશક હોય છે.
$C_6H_5C(COOC_2H_5)_3$ માં,બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક એસ્ટર સમૂહો $(-COOC_2H_5)$ સાથે જોડાયેલ છે.
આ રિંગ પર મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અસર પેદા કરે છે,જે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી હુમલા માટે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન કરતા મેટા-સ્થાનને પ્રમાણમાં વધુ સક્રિય બનાવે છે.
જેમ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહોની સંખ્યા વધે છે,તેમ મેટા-નિર્દેશક પ્રભાવ વધુ સ્પષ્ટ બને છે,જેના પરિણામે $m-$ નીપજનું સૌથી વધુ પ્રમાણ મળે છે.

(C) બ્રોમિનેશન એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે. એરોમેટિક રિંગની સક્રિયતા રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
જે સમૂહો રિંગમાં ઇલેક્ટ્રોન આપે છે (એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ) તે સક્રિયતા વધારે છે,જ્યારે જે સમૂહો રિંગમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે (ડી-એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ) તે સક્રિયતા ઘટાડે છે.
$1$. $Phenol$ $(-OH)$,$Aniline$ $(-NH_2)$,અને $Anisole$ $(-OCH_3)$ માં ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ હોય છે જે રિંગને ઇલેક્ટ્રોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન માટે સક્રિય કરે છે.
$2$. $Nitrobenzene$ $(-NO_2)$ માં મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ હોય છે,જે બેન્ઝીન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે,જેનાથી તે ઇલેક્ટ્રોફિલિક બ્રોમિનેશન માટે સૌથી ઓછું સક્રિય બને છે.

(B) આઈસોમેરિક ડાયહેલોબેન્ઝિન અને ટ્રાયહેલોબેન્ઝિનનું ઉત્કલનબિંદુ તેમની સંમિતિ અને ડાયપોલ મોમેન્ટ પર આધાર રાખે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$1,2,4$-ટ્રાયક્લોરોબેન્ઝિનનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે કારણ કે તે ટ્રાયક્લોરોબેન્ઝિનના આઈસોમર્સમાં સૌથી વધુ ધ્રુવીય છે,જે મજબૂત આંતરઆણ્વીય ડાયપોલ-ડાયપોલ આકર્ષણ તરફ દોરી જાય છે.
$1,3,5$-ટ્રાયક્લોરોબેન્ઝિન અત્યંત સંમિત છે અને તેની ચોખ્ખી ડાયપોલ મોમેન્ટ શૂન્ય છે,જેના પરિણામે $1,2,4$-આઈસોમરની તુલનામાં તેનું ઉત્કલનબિંદુ ઓછું હોય છે.

(D) ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ પ્રક્રિયામાં લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક (જેમ કે $AlCl_3$) અથવા પ્રબળ એસિડ ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ કરીને એરોમેટિક વલયનું આલ્કાઈલેશન અથવા એસાઈલેશન કરવામાં આવે છે.
$A$. ટોલ્યુઈન + પ્રોપેન$-2-$ઓલ $\xrightarrow{H_2SO_4}$ એ ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશનનું ઉદાહરણ છે.
$B$. બેન્ઝીન + એસિટાઈલ ક્લોરાઈડ $\xrightarrow{AlCl_3}$ એ ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ એસાઈલેશન છે.
$C$. થેલિક એનહાઈડ્રાઈડ + બેન્ઝીન $\xrightarrow{AlCl_3}$ એ ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ એસાઈલેશન પ્રક્રિયા છે.
$D$. ફિનાઈલ એસીટેટ $\xrightarrow{AlCl_3, \Delta}$ એ ફ્રાઈસ પુનઃરચના (Fries rearrangement) પ્રક્રિયા છે,જે એક વિશિષ્ટ પુનઃરચના પ્રક્રિયા છે,તે પ્રમાણભૂત ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશન કે એસાઈલેશન પ્રક્રિયા નથી.

(B) $Na^{\oplus} O^{\ominus} Me$ (સોડિયમ મેથોક્સાઇડ) સાથે હેલોએરીન્સની પ્રતિક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રતિક્રિયા છે.
$S_NAr$ પ્રતિક્રિયાઓમાં,પ્રતિક્રિયાનો દર નક્કી કરતું પગલું એ એરોમેટિક રિંગ પર ન્યુક્લિયોફાઇલનો હુમલો છે જેથી મેઇસેનહાઇમર કોમ્પ્લેક્સ બને છે.
ઓર્થો અથવા પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-NO_2$) ની હાજરી આ હુમલાને સરળ બનાવે છે.
બધા સંયોજનોમાં પેરા સ્થાન પર $-NO_2$ ગ્રુપ હોવાથી,પ્રતિક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપના દૂર થવાની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: $I^- > Br^- > Cl^- > F^-$.
તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $S (I) > R (Br) > Q (Cl) > P (F)$ છે.

(A) દરેક પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: નાઈટ્રોબેન્ઝિનનું $Fe/HCl$ દ્વારા એનિલીનમાં રિડક્શન થાય છે. ત્યારબાદ એનિલીન $Br_2/H_2O$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $2,4,6-$ટ્રાઈબ્રોમોએનિલીન બનાવે છે. આ સાચી પ્રક્રિયા છે.
$B$: એસીટીલીન રેડ હોટ Fe ટ્યુબ સાથે બેન્ઝિન બનાવે છે. $CH_3Cl/AlCl_3$ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશનથી ટોલ્યુઈન મળે છે. $Cl_2/h\nu$ સાથે ક્લોરિનેશન કરવાથી સાઈડ ચેઈન $(CH_2Cl)$ પર ક્લોરિનેશન થાય છે,રિંગ પર નહીં. તેથી,આ ખોટું છે.
$C$: ફિનોલ $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ફિનોક્સાઈડ બનાવવા માટે પૂરતું એસિડિક નથી. તેના માટે $NaOH$ જરૂરી છે. તેથી,આ ખોટું છે.
$D$: એનિલીન $0-5^{\circ}C$ તાપમાને $NaNO_2/HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝિન ડાયઝોનિયમ ક્લોરાઈડ બનાવે છે. $H_3PO_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી તેનું બેન્ઝિનમાં રિડક્શન થાય છે,ફિનોલમાં નહીં. તેથી,આ ખોટું છે.
તેથી,સાચી પ્રક્રિયા $A$ છે.

(D) વિકલ્પ $A$ માં,પિરિડિનની હાજરીમાં $sec$-બ્યુટેનોલની $SOCl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જેના પરિણામે વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ થાય છે. દર્શાવેલ નીપજ આને અનુરૂપ છે.
વિકલ્પ $B$ માં,$sec$-બ્યુટેનોલની $PBr_3$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જેના પરિણામે વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ થાય છે. દર્શાવેલ નીપજ આને અનુરૂપ છે.
વિકલ્પ $C$ માં,$NaH$ આલ્કોહોલનું પ્રોટોન દૂર કરીને આલ્કોક્સાઇડ આયન બનાવે છે,જે પછી બ્રોમીન ધરાવતા કાર્બન પર આંતરઆણ્વીય $S_N2$ હુમલો કરે છે,જે છ-સભ્યયુક્ત ચક્રીય ઇથર (ટેટ્રાહાઇડ્રો-$2H$-પાયરાન) બનાવે છે. આ સાચું છે.
વિકલ્પ $D$ માં,નિર્જળ $AlCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડની હાજરીમાં બેન્ઝીનની $I-Cl$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન છે. $I$ એ $Cl$ કરતા ઓછું વિદ્યુતઋણ હોવાથી,$I^+$ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી તરીકે કાર્ય કરે છે. તેથી,મુખ્ય નીપજ આયોડોબેન્ઝીન છે,ક્લોરોબેન્ઝીન નથી. આમ,આ પ્રક્રિયા સાચી મુખ્ય નીપજ દર્શાવતી નથી.

(C) જ્યારે બેન્ઝીન વલય પરનો વિસ્થાપક સમૂહ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ (નિષ્ક્રિય કરનાર સમૂહ) હોય અને તેની પાસે સંસ્પંદન દ્વારા દાન કરવા માટે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ન હોય,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી વિસ્થાપન મેટા સ્થાન પર થાય છે.
$1$. $Toluene$ $(-CH_3)$,$Ethylbenzene$ $(-CH_2CH_3)$,અને $Chlorobenzene$ $(-Cl)$ એ બધા ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક સમૂહો છે.
$2$. $(Trichloromethyl)benzene$ $(C_6H_5CCl_3)$ માં,$-CCl_3$ સમૂહ ત્રણ ક્લોરિન પરમાણુઓની પ્રેરક અસરને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક છે. તેની પાસે સંસ્પંદન માટે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી,તેથી તે મેટા-નિર્દેશક સમૂહ છે.

(D) ફિનોલ,એનિલીન અને એનિસોલ જેવા સંયોજનોમાં પ્રબળ સક્રિયકારક સમૂહો ($-OH$,$-NH_2$,$-OCH_3$) હોય છે જે બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેનાથી તે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે અત્યંત સક્રિય બને છે. તેથી,તેઓ $Br_2/H_2O$ સાથે સરળતાથી બ્રોમિનેશન પામીને ટ્રાયબ્રોમો વ્યુત્પન્ન બનાવે છે.
બીજી તરફ,નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં પ્રબળ નિષ્ક્રિયકારક $-NO_2$ સમૂહ હોય છે. આ સમૂહ બેન્ઝીન વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે,જે તેની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે અને તેને બ્રોમિનેશન જેવી ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ માટે પ્રતિરોધક બનાવે છે. તેથી,તે ટ્રાયબ્રોમો વ્યુત્પન્ન બનાવતું નથી.

(C) વુર્ટ્ઝ-ફિટિંગ પ્રક્રિયા એ એક રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જેમાં એરાઈલ હેલાઈડ અને આલ્કાઈલ હેલાઈડની સોડિયમ ધાતુ અને શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં પ્રક્રિયા થઈને આલ્કાઈલબેન્ઝીન બને છે.
સામાન્ય સમીકરણ: $C_6H_5X + R-X + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} C_6H_5-R + 2NaX$.
આપેલા વિકલ્પો સાથે સરખાવતા,વિકલ્પ $C$ એ વુર્ટ્ઝ-ફિટિંગ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.

(C) ચાલો દરેક પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: એનિસોલ $(C_6H_5OCH_3)$ નું $CH_3Cl/AlCl_3$ સાથે ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન $-OCH_3$ ગ્રુપની ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક પ્રકૃતિને કારણે મુખ્ય નીપજ તરીકે $p$-મિથાઈલએનિસોલ આપે છે. આ સાચું છે.
$B$: ક્લોરોબેન્ઝીનનું $CH_3Cl/AlCl_3$ સાથે ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન $-Cl$ ગ્રુપની ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક પ્રકૃતિને કારણે મુખ્ય નીપજ તરીકે $p$-ક્લોરોટોલ્યુઈન આપે છે. આ સાચું છે.
$C$: એસેટેનિલાઈડનું $CH_3COOH$ માં $Br_2$ સાથે બ્રોમિનેશન મુખ્ય નીપજ તરીકે $p$-બ્રોમોએસેટેનિલાઈડ આપે છે કારણ કે $-NHCOCH_3$ ગ્રુપ પ્રબળ ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે અને પેરા-સ્થાન અવકાશીય રીતે ઓછું અવરોધિત છે. વિકલ્પમાં દર્શાવેલ પ્રક્રિયા મુખ્ય નીપજ તરીકે ઓર્થો-આઈસોમર આપે છે,જે ખોટું છે.
$D$: ફિનોલનું $100 \ ^\circ C$ તાપમાને સાંદ્ર $H_2SO_4$ સાથે સલ્ફોનેશન મુખ્ય નીપજ તરીકે $p$-ફિનોલસલ્ફોનિક એસિડ આપે છે. આ સાચું છે.
તેથી,વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ પ્રક્રિયા યોગ્ય રીતે દર્શાવવામાં આવી નથી.

(C) દરેક પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: ફિનાઈલ બેન્ઝોએટમાં એસ્ટર સમૂહ $(-COOPh)$ હોય છે. $-COO-$ સમૂહ ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અને નિષ્ક્રિય કરનાર છે,જે ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપનને મેટા સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે. દર્શાવેલ નીપજ પેરા છે,જે ખોટું છે.
$B$: $-CCl_3$ સમૂહ ત્રણ ક્લોરિન પરમાણુઓની $-I$ અસરને કારણે પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક છે. તે મેટા-નિર્દેશક સમૂહ છે. દર્શાવેલ નીપજ ઓર્થો છે,જે ખોટું છે.
$C$: $1$-નેપ્થોઈક એસિડ લેક્ટોનમાં ઓક્સિજન પરમાણુ સીધો વલય સાથે જોડાયેલ છે,જે ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. $Br^+$ નું ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન ઓક્સિજનની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર થાય છે,જે નેપ્થાલિન વલયનું $4$-સ્થાન છે. આ સાચી મુખ્ય નીપજ છે.
$D$: હેલોજન $(-Cl, -Br)$ સંસ્પંદનને કારણે ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. તેઓ મેટા સ્થાન પર નિર્દેશિત કરતા નથી. દર્શાવેલ નીપજ મેટા છે,જે ખોટું છે.
તેથી,સાચી પ્રક્રિયા $C$ છે.

(B) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયા છે.
$1$-ક્લોરો-$2,4$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝિનમાં,ક્લોરિન પરમાણુ એક $-NO_2$ સમૂહની સાપેક્ષમાં $ortho$ સ્થાન પર અને બીજા $-NO_2$ સમૂહની સાપેક્ષમાં $para$ સ્થાન પર છે.
$ortho$ અને $para$ સ્થાન પર રહેલા ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (જેમ કે $-NO_2$) મેઈસેનહાઈમર સંકીર્ણ મધ્યવર્તીને સ્થાયી કરીને ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે બેન્ઝિન વલયને સક્રિય કરે છે.
બંને $-NO_2$ સમૂહો ક્લોરિન પરમાણુની સાપેક્ષમાં $ortho$ અને $para$ સ્થાન પર હોવાથી,ક્લોરિન પરમાણુ ખૂબ જ સક્રિય બને છે અને મિથોક્સાઈડ આયન $(CH_3O^-)$ દ્વારા વિસ્થાપિત થઈને $1$-મિથોક્સી-$2,4$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝિન બનાવે છે.

(B) ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ ત્યારે વધુ સરળતાથી થાય છે જ્યારે બેન્ઝીન રિંગ પર ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ $(EWG)$ હાજર હોય. આ સમૂહો પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા ઋણ વીજભારિત મધ્યવર્તી (Meisenheimer complex) ને સ્થિર કરે છે. $-NO_2$ સમૂહ તેની $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે એક શક્તિશાળી ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ છે,જે કાર્બેનાયન મધ્યવર્તીને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર કરે છે. તેથી,$1$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીન સૌથી સરળતાથી ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપે છે.

(B) દર્શાવેલ પ્રક્રિયા નાઈટ્રોબેન્ઝીનની હાજરીમાં એનિસોલ $(\text{મેથોક્સીબેન્ઝીન})$ નું ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન છે.
નાઈટ્રોબેન્ઝીન એક પ્રબળ નિષ્ક્રિય દ્રાવક છે અને તે પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતું નથી.
એનિસોલમાં $-OCH_3$ સમૂહ હોય છે,જે ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક સમૂહ છે.
તેથી,ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન (એસિલેશન) એનિસોલ વલયના ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર થશે,જે $2$-મેથોક્સીએસીટોફિનોન અને $4$-મેથોક્સીએસીટોફિનોનનું મિશ્રણ આપશે.

(D) ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયાઓ (આલ્કાઈલેશન અથવા એસાઈલેશન) પ્રબળ રીતે નિષ્ક્રિય થયેલી એરોમેટિક વલયો પર થતી નથી.
નાઈટ્રો ગ્રુપ $(-NO_2)$ એ એક શક્તિશાળી ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક ગ્રુપ છે જે બેન્ઝીન વલયની ઈલેક્ટ્રોન ઘનતાને એટલી હદ સુધી ઘટાડે છે કે તે ઈલેક્ટ્રોફાઈલ (એસાઈલિયમ આયન) સાથે પ્રક્રિયા કરતું નથી.
તેથી,નાઈટ્રોબેન્ઝીન ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસાઈલેશન પ્રક્રિયા આપતું નથી.

(C) પ્રક્રિયાનો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1$. બેન્ઝીન $FeCl_3$ ની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્લોરોબેન્ઝીન $(A)$ બનાવે છે.
$2$. ક્લોરોબેન્ઝીન $(A)$ નું $Conc. HNO_3 + Conc. H_2SO_4$ સાથે નાઈટ્રેશન થતા $o$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન અને $p$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીનનું મિશ્રણ મળે છે. અવકાશી અવરોધ ઓછો હોવાને કારણે $p$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન $(B)$ મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
$3$. $p$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન $(B)$ ની $443 \ K$ તાપમાને $NaOH$ સાથે ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા અને ત્યારબાદ એસિડિકરણ $(H^+)$ થતા $Cl$ પરમાણુનું $-OH$ સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપન થાય છે,જે $p$-નાઈટ્રોફિનોલ $(C)$ આપે છે.

(B) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયા છે.
પ્રક્રિયક $1$-ફ્લોરો-$2$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન છે.
નાઈટ્રો ગ્રુપ $(-NO_2)$ એ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ છે જે ઓર્થો અને પેરા સ્થાનને ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે સક્રિય કરે છે.
આ અણુમાં,ફ્લોરિન પરમાણુ $-NO_2$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર છે અને ક્લોરિન પરમાણુ $-NO_2$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં મેટા સ્થાન પર છે.
ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન $-NO_2$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર સૌથી સરળતાથી થાય છે કારણ કે મધ્યવર્તી કાર્બેનિયન (માઈસેનહેમર કોમ્પ્લેક્સ) $-NO_2$ ગ્રુપ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
વધુમાં,$S_NAr$ પ્રક્રિયાઓમાં ફ્લોરિન એ ક્લોરિન કરતા વધુ સારો લિવિંગ ગ્રુપ છે,કારણ કે તેની ઉચ્ચ વિદ્યુતઋણતા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલાની સંક્રાંતિ અવસ્થાને સ્થિર કરે છે.
તેથી,$OH^-$ આયન ફ્લોરિન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરે છે,જે ફ્લોરાઈડ આયનના વિસ્થાપન તરફ દોરી જાય છે.
અંતિમ નીપજ $2$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોફિનોલ છે.

(A) શરૂઆતનો પદાર્થ $1$-ફ્લોરો-$4$-મિથોક્સીબેન્ઝિન છે. મિથોક્સી ગ્રુપ $(-OCH_3)$ એ પ્રબળ સક્રિયકારક ગ્રુપ છે અને તે ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે,જ્યારે ફ્લોરો ગ્રુપ $(-F)$ એ નિર્બળ નિષ્ક્રિયકારક ગ્રુપ છે અને તે પણ ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે.
આ અણુમાં,$-OCH_3$ ગ્રુપ સ્થાન $1$ પર છે અને $-F$ ગ્રુપ સ્થાન $4$ પર છે. $-OCH_3$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાનો $2$ અને $6$ છે. $-F$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાનો $3$ અને $5$ છે.
$-OCH_3$ ગ્રુપની પ્રબળ સક્રિયકારક અસરને કારણે,ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન (નાઈટ્રેશન) મુખ્યત્વે $-OCH_3$ ગ્રુપ દ્વારા નિર્દેશિત થશે. $-OCH_3$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન (સ્થાન $2$) એ $-F$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં મેટા સ્થાન છે. $-F$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન (સ્થાન $3$) એ $-OCH_3$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં મેટા સ્થાન છે.
$-OCH_3$ એ $-F$ કરતા ઘણું વધારે સક્રિયકારક ગ્રુપ હોવાથી,નાઈટ્રેશન મુખ્યત્વે $-OCH_3$ ગ્રુપના ઓર્થો સ્થાન પર થાય છે. આમ,મુખ્ય નીપજ $1$-ફ્લોરો-$4$-મિથોક્સી-$2$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન છે.

(D) શરૂઆતનું સંયોજન $1-chloro-2-hydroxy-4-nitrobenzene$ છે.
$OH^-$ (બેઇઝ) સાથેની પ્રક્રિયાથી ફિનોલિક $-OH$ સમૂહનું વિપ્રોટોનીકરણ થઈને ફિનોક્સાઇડ આયન બને છે.
જોકે,આપેલી પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ $(OH^-, \Delta)$ સામાન્ય રીતે ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન $(S_NAr)$ સૂચવે છે.
$1-chloro-2-hydroxy-4-nitrobenzene$ માં,$-OH$ સમૂહ $-Cl$ સમૂહની ઓર્થો સ્થાન પર અને $-NO_2$ સમૂહની પેરા સ્થાન પર છે.
બેઝિક પરિસ્થિતિઓમાં,ફિનોક્સાઇડ આયન બને છે. ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક $-NO_2$ સમૂહ વલયને ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન માટે સક્રિય કરે છે.
પરંતુ,$-OH$ સમૂહ પહેલેથી જ હાજર છે. ઓર્થો-હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ ધરાવતા ક્લોરોબેન્ઝીન વ્યુત્પન્ન પર $OH^-$ સાથેની પ્રક્રિયા $-Cl$ ના વિસ્થાપન તરફ દોરી જતી નથી કારણ કે ફિનોક્સાઇડ એક નબળો લિવિંગ ગ્રુપ છે.
આપેલા વિકલ્પોને જોતા,પ્રક્રિયા થતી નથી.

(D) $1$. એસિટિલીન $(CH \equiv CH)$ ની રેડ હોટ $Fe$ ટ્યુબ સાથેની પ્રક્રિયા ચક્રીય પોલિમરાઈઝેશન દ્વારા બેન્ઝીન $(A)$ બનાવે છે.
$2$. બેન્ઝીન $(A)$ ની $FeCl_3$ (લુઈસ એસિડ) ની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા થતા ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન દ્વારા ક્લોરોબેન્ઝીન $(B)$ બને છે.
$3$. ક્લોરોબેન્ઝીન $(B)$ ની નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં મિથાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3-Cl)$ સાથે પ્રક્રિયા (ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન) થાય છે. $-Cl$ સમૂહ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક હોવાથી,મુખ્ય નીપજ પેરા-વિસ્થાપિત આઈસોમર,$4$-ક્લોરોટોલ્યુઈન $(C)$ મળે છે.

(A) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયા છે.
$S_NAr$ પ્રક્રિયાઓમાં,લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા હેલોજન પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે કારણ કે પ્રક્રિયાનો વેગ નક્કી કરતું પગલું મેઈસેનહાઈમર કોમ્પ્લેક્સનું નિર્માણ છે.
ફ્લોરિન $(F)$ એ ક્લોરિન $(Cl)$ કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ છે,જે $F$ સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુને વધુ ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ વાળો બનાવે છે અને તેથી ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે વધુ સંવેદનશીલ બનાવે છે.
તેથી,ન્યુક્લિયોફાઈલ (પાઈપરિડિન) ક્લોરિન પરમાણુને બદલે ફ્લોરિન પરમાણુને પ્રાધાન્ય આપશે.
બનતી નીપજ $1$-પાઈપરિડિનો-$2$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન છે.

(C) એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$ ની હાજરીમાં એસીટેનિલાઈડની બ્રોમીન સાથેની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
$-NHCOCH_3$ સમૂહ ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે કારણ કે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન વલય સાથે સંસ્પંદનમાં ભાગ લે છે.
ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશીય અવરોધ (steric hindrance) ને કારણે,પેરા-આઇસોમર મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $p$-બ્રોમોએસીટેનિલાઈડ છે.

(C) આપેલી પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા $(S_NAr)$ છે.
એરોમેટિક વલય પર ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા ઓર્થો અથવા પેરા સ્થાન પર પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો (EWGs) ની હાજરી દ્વારા સરળ બને છે.
આ સમૂહો એરોમેટિક વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે,જેનાથી તે ન્યુક્લિયોફાઇલ (જેમ કે $NaOH$ માંથી $OH^-$) દ્વારા હુમલા માટે વધુ સક્રિય બને છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$-NO_2$ એ તેના $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ છે.
$-OCH_3$ અને $-CH_3$ એ ઇલેક્ટ્રોન-દાતા સમૂહો છે,જે ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશનનો દર ઘટાડે છે.
તેથી,જ્યારે $G = -NO_2$ હોય ત્યારે પ્રક્રિયાનો દર મહત્તમ હોય છે.

(C) આપેલ પ્રક્રિયામાં બે એરિલ હેલાઈડ અણુઓ $(C_6H_5Cl)$ સોડિયમ ધાતુ અને સૂકા ઈથરની હાજરીમાં જોડાઈને ડાયફિનાઈલ $(C_6H_5-C_6H_5)$ બનાવે છે.
આ વિશિષ્ટ પ્રક્રિયા,જેમાં બે એરિલ હેલાઈડ અણુઓ સોડિયમ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ડાયએરિલ સંયોજન બનાવે છે,તેને ફિટિંગ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(C)$ છે.

(D) સાયક્લોપેન્ટાડાયનની બેઝ $(HO^-)$ ની હાજરીમાં હેલોફોર્મ સાથેની પ્રક્રિયા ડાયહેલોકાર્બીન મધ્યવર્તી દ્વારા થાય છે,જે $[4+2]$ સાયક્લોએડિશન અને ત્યારબાદ રિંગ વિસ્તરણ દ્વારા બેન્ઝીન વ્યુત્પન્ન બનાવે છે.
$(A)$ સાયક્લોપેન્ટાડાયન + $CHCl_3, HO^-$ $\rightarrow$ ડાયક્લોરોકાર્બીન $(:CCl_2)$ $\rightarrow$ ક્લોરોબેન્ઝીન.
$(B)$ સાયક્લોપેન્ટાડાયન + $CHBrCl_2, HO^-$ $\rightarrow$ બ્રોમોક્લોરોકાર્બીન $(:CClBr)$ $\rightarrow$ લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા $Br^- > Cl^-$ છે. તેથી,$Br^-$ દૂર થાય છે અને ક્લોરોબેન્ઝીન બને છે.
$(C)$ સાયક્લોપેન્ટાડાયન + $CHBr_2Cl, HO^-$ $\rightarrow$ ડાયબ્રોમોકાર્બીન $(:CBr_2)$ $\rightarrow$ બ્રોમોબેન્ઝીન.
$(D)$ સાયક્લોપેન્ટાડાયન + $CHFClBr, HO^-$ $\rightarrow$ ક્લોરોફ્લોરોકાર્બીન $(:CFCl)$ $\rightarrow$ લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા $Cl^- > F^-$ છે. તેથી,$Cl^-$ દૂર થાય છે અને ફ્લોરોબેન્ઝીન બને છે.

(C) આ પ્રક્રિયા વિસ્થાપિત ઇન્ડેન ડેરિવેટિવનું ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન છે.
સબસ્ટ્રેટમાં tert-બ્યુટાઇલ ગ્રુપ અને પાંચ-સભ્યની રીંગ પર gem-ડાયમિથાઇલ ગ્રુપ છે.
ઇલેક્ટ્રોફાઇલ એસિટાઇલ કેટાયન $(CH_3CO^+)$ છે,જે $CH_3COCl$ અને $AlCl_3$ માંથી ઉત્પન્ન થાય છે.
વિસ્થાપનનું સ્થાન અસ્તિત્વમાં રહેલા સબસ્ટિટ્યુઅન્ટ્સની અસર અને અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) દ્વારા નક્કી થાય છે.
tert-બ્યુટાઇલ ગ્રુપ મોટું છે અને તે ઓર્થો/પેરા સ્થાન પર નિર્દેશ કરે છે,પરંતુ પેરા સ્થાન ફ્યુઝ્ડ રીંગ દ્વારા બ્લોક થયેલ છે.
tert-બ્યુટાઇલ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન અવકાશી રીતે અવરોધાયેલ છે.
gem-ડાયમિથાઇલ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન માટે સૌથી વધુ સુલભ અને ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે અનુકૂળ છે.
તેથી,એસિટાઇલ ગ્રુપ gem-ડાયમિથાઇલ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર જોડાય છે,જે વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ બંધારણને અનુરૂપ છે.

(C) આ પ્રક્રિયામાં $1,2,4,5$-ટેટ્રાક્લોરોબેન્ઝીનનું હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો સાથે ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ થાય છે.
શરૂઆતમાં,એક $OH^-$ આયન એક $Cl$ પરમાણુને દૂર કરીને $2,4,5$-ટ્રાયક્લોરોફિનોલ બનાવે છે.
ત્યારબાદ,બીજો $OH^-$ આયન ફિનોલમાંથી પ્રોટોન દૂર કરીને ફિનોક્સાઇડ આયન બનાવે છે.
આ ફિનોક્સાઇડ આયન ત્યારબાદ $1,2,4,5$-ટેટ્રાક્લોરોબેન્ઝીનના બીજા અણુ પર હુમલો કરે છે,જેના પરિણામે ડાયબેન્ઝો-p-ડાયોક્સિન વ્યુત્પન્ન બને છે.
ચોક્કસ રીતે,$2$ મોલ $1,2,4,5$-ટેટ્રાક્લોરોબેન્ઝીનની $4$ મોલ $OH^-$ સાથેની પ્રક્રિયાથી મુખ્ય નીપજ $A$ તરીકે $2,3,7,8$-ટેટ્રાક્લોરોડાયબેન્ઝો-p-ડાયોક્સિન મળે છે.

(A) ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ જે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર હોય તે પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવે છે.
$3$ માં બે $-NO_2$ ગ્રુપ ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર છે,તેથી તે સૌથી ઝડપી છે.
$4$ માં એક $-NO_2$ ગ્રુપ પેરા સ્થાન પર છે,જે $1$ (ઓર્થો) કરતા વધુ સ્થિરતા આપે છે.
$2$ માં $-NO_2$ ગ્રુપ મેટા સ્થાન પર છે,જે રેઝોનન્સ સ્થિરતા આપતું નથી.
તેથી સાચો ક્રમ $3 > 4 > 1 > 2$ છે.

(D) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ છે.
ન્યુક્લિયોફાઇલ $CH_3S^-$ છે.
સબસ્ટ્રેટ $1-bromo-2-fluoro-4-nitrobenzene$ છે.
$-NO_2$ ગ્રુપ ફ્લોરિનની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર રહેલું પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ છે,જે ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે ઓર્થો અને પેરા સ્થાનને સક્રિય કરે છે.
$S_NAr$ પ્રક્રિયાઓમાં ફ્લોરિન એ બ્રોમિન કરતા વધુ સારો લિવિંગ ગ્રુપ છે,કારણ કે તેની વિદ્યુતઋણતા વધુ છે,જે મેઇસેનહાઇમર કોમ્પ્લેક્સ ઇન્ટરમીડિયેટને સ્થિર કરે છે.
તેથી,$CH_3S^-$ ન્યુક્લિયોફાઇલ ફ્લોરિન ધરાવતા કાર્બન પર હુમલો કરે છે અને ફ્લોરાઇડ આયનને દૂર કરે છે.
નીપજ $2-(methylthio)-1-fluoro-4-nitrobenzene$ છે (જે વિકલ્પ $D$ માં દર્શાવેલ છે).

(A) હેલોબેન્ઝીનમાં,હેલોજન $o, p$-ડાયરેક્ટિંગ હોય છે.
જેમ હેલોજનની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે તેમ $o/p$ ગુણોત્તર વધે છે $(F > Cl > Br > I)$.
ફ્લોરિનની પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે ઓર્થો સ્થાન પેરા સ્થાન કરતા વધુ નિષ્ક્રિય થાય છે.
જેમ $-I$ અસર $F$ થી $I$ તરફ નબળી પડે છે,તેમ ઓર્થો સ્થાનની સાપેક્ષ નિષ્ક્રિયતા ઘટે છે,જેના પરિણામે $o/p$ ગુણોત્તરમાં વધારો થાય છે.
આમ,સાચો ક્રમ $A < B < C < D$ છે.

(B) પ્રક્રિયક $4$-ક્લોરોટોલ્યુઈન છે. ક્લોરિન પરમાણુ સીધો બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલો છે,જે સંસ્પંદનને કારણે $C-Cl$ બંધને આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા આપે છે. આ $C-Cl$ બંધને ખૂબ જ મજબૂત બનાવે છે અને તે $S_N2$ જેવી ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ સામે પ્રતિકાર કરે છે. તેથી,$NaSH$ સાથેની પ્રક્રિયા સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં આગળ વધશે નહીં. આમ,સાચો જવાબ કોઈ પ્રક્રિયા થતી નથી તે છે.

(B) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે.
$1$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનના $2$ મોલ $Na_2S$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
સલ્ફાઈડ આયન $(S^{2-})$ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે વર્તે છે અને $1$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં ક્લોરિન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પર હુમલો કરે છે,જેનાથી ક્લોરાઈડ આયન દૂર થાય છે.
આનાથી $4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનથાયોલેટ મધ્યવર્તી બને છે,જે પછી $1$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનના બીજા અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને અંતિમ નીપજ,બિસ($4$-નાઈટ્રોફિનાઈલ) સલ્ફાઈડ બનાવે છે.

(A) ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયાઓમાં,પ્રક્રિયાનો વેગ નક્કી કરતું પગલું એરોમેટિક રિંગ પર ન્યુક્લિયોફાઈલનો હુમલો છે,જેનાથી મેઈસેનહાઈમર કોમ્પ્લેક્સ બને છે.
આ પ્રક્રિયામાં હેલોજન પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
ફ્લોરિન પરમાણુ સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ હોવાથી,તે સૌથી પ્રબળ $-I$ (પ્રેરક) અસર દર્શાવે છે,જે રિંગમાંથી ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચીને સંક્રાંતિ અવસ્થા (કાર્બેનાયન મધ્યવર્તી) ને સ્થિર કરે છે.
તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન માટે પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $F > Cl > Br > I$ છે.
આમ,$-F$ પરમાણુ સૌથી સરળતાથી વિસ્થાપિત થાય છે.

(B) નાઈટ્રોસો ગ્રુપ $(-NO)$ અજોડ છે કારણ કે તે હુમલો કરનાર સ્પીસીઝના પ્રકારના આધારે $+M$ અને $-M$ બંને અસરો દર્શાવી શકે છે.
ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન $(E^+)$ માં,નાઈટ્રોજન પરમાણુ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વલયને દાન કરી શકાય છે,જે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર મધ્યવર્તી કાર્બોકેટાયનને સ્થિર કરે છે ($+M$ અસર).
કેન્દ્રાનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન $(Nu^-)$ માં,નાઈટ્રોજન પરમાણુ વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા સ્વીકારી શકે છે,જે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર મધ્યવર્તી કાર્બેનાયનને સ્થિર કરે છે ($-M$ અસર).
તેથી,$-NO$ બંને પ્રકારના વિસ્થાપનમાં ઓર્થો-પેરા નિર્દેશક છે.

(B) આપેલ પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયા છે.
નાઇટ્રોબેન્ઝિન $(Ph-NO_2)$ માં પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક $-NO_2$ સમૂહ હોય છે.
આ સમૂહ બેન્ઝિન વલયને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન માટે નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
વધુમાં,$-NO_2$ સમૂહના નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક $AlCl_3$ સાથે સંયોજાય છે,જે વલયને વધુ નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
તેથી,નાઇટ્રોબેન્ઝિન ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયા આપતું નથી.
આમ,કોઈ પ્રક્રિયા થતી નથી.

(A) $C-1$ સ્થાન પર $^{14}C$ લેબલ થયેલ ક્લોરોબેન્ઝિનની $NaNH_2/NH_3$ સાથેની પ્રતિક્રિયા બેન્ઝાઇન મિકેનિઝમ દ્વારા આગળ વધે છે.
$1$. એમાઇડ આયન $(NH_2^-)$ ઓર્થો-હાઇડ્રોજનને દૂર કરે છે,જેનાથી બે બેન્ઝાઇન મધ્યવર્તીઓ બને છે: $1,2$-ડીહાઇડ્રોબેન્ઝિન ($C-1$ સ્થાન પર $^{14}C$ સાથે) અને $2,3$-ડીહાઇડ્રોબેન્ઝિન ($C-2$ સ્થાન પર $^{14}C$ સાથે).
$2$. આ મધ્યવર્તીઓ પર $NH_2^-$ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો દરેક માટે બે સ્થાનો પર થઈ શકે છે,જેના પરિણામે ત્રણ ઉત્પાદનો મળે છે: ઓર્થો-લેબલવાળું એનિલિન,મેટા-લેબલવાળું એનિલિન અને ઇપ્સો-લેબલવાળું એનિલિન.
$3$. બેન્ઝાઇન રચનાની આંકડાકીય સંભાવના અને ત્યારબાદના ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલાના આધારે,ઉત્પાદનો $1:2:1$ ના ગુણોત્તરમાં રચાય છે.
$4$. મુખ્ય ઉત્પાદન તે છે જ્યાં એમિનો જૂથ $^{14}C$ લેબલ (ઓર્થો સ્થાન) ની બાજુના કાર્બન સાથે જોડાયેલ હોય છે.

(A) ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયાઓ બેન્ઝીન વલય પર ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો (EWGs) ની હાજરી દ્વારા સરળ બને છે,ખાસ કરીને ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર.
આ સમૂહો રેઝોનન્સ ($-M$ અસર) અને ઇન્ડક્ટિવ ($-I$ અસર) દ્વારા ઋણ વીજભારિત મધ્યવર્તી (મેઈસેનહાઈમર કોમ્પ્લેક્સ) ને સ્થિર કરે છે.
પેરા સ્થાન પરના વિસ્થાપકો માટે ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક શક્તિનો ક્રમ આ મુજબ છે: $NO_2 > Cl > CH_3 > OCH_3$.
$NO_2$ એ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ ($-M$ અને $-I$ અસર) છે,જે $S_NAr$ પ્રક્રિયાનો દર નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.
તેથી,$p$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન સૌથી ઝડપી દરે ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપે છે.

(A) લક્ષ્ય નીપજ $o$-bromonitrobenzene છે.
$C_6H_5Br$ માં,$-Br$ સમૂહ $+M$ અસરને કારણે ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે.
તેથી,$HNO_3$ અને $H_2SO_4$ નો ઉપયોગ કરીને બ્રોમોબેન્ઝીનનું નાઈટ્રેશન કરવાથી ઓર્થો અને પેરા આઈસોમર્સ મળશે,જેમાં ઈચ્છિત $o$-bromonitrobenzene નો સમાવેશ થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,$-NO_2$ એ મેટા-નિર્દેશક સમૂહ છે,તેથી નાઈટ્રોબેન્ઝીનનું બ્રોમિનેશન કરવાથી $m$-bromonitrobenzene મળશે.
આમ,સાચું સંયોજન $C_6H_5Br + HNO_3, H_2SO_4$ છે.

(C) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ પ્રક્રિયા છે.
પ્રક્રિયક $3,4$-ડાયક્લોરોનાઈટ્રોબેન્ઝીન છે.
$-NO_2$ સમૂહ એક ક્લોરિન પરમાણુની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર અને બીજાની સાપેક્ષમાં મેટા સ્થાન પર રહેલો પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ છે.
ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ $(-NO_2)$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો અથવા પેરા સ્થાન પર પ્રાધાન્યતાથી થાય છે કારણ કે મધ્યવર્તી મેઈસેનહાઈમર સંકીર્ણ સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
$3,4$-ડાયક્લોરોનાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં,$4$-સ્થાન પરનો ક્લોરિન ($-NO_2$ ની પેરામાં) $3$-સ્થાન પરના ક્લોરિન ($-NO_2$ ની મેટામાં) કરતા વિસ્થાપન માટે વધુ સક્રિય છે.
તેથી,મિથોક્સાઈડ આયન $(CH_3O^-)$ $4$-સ્થાન પર હુમલો કરે છે અને ક્લોરાઈડ આયનનું વિસ્થાપન કરીને $3$-ક્લોરો-$4$-મિથોક્સીનાઈટ્રોબેન્ઝીન બનાવે છે.

(D) પ્રક્રિયક $N$-ફિનાઈલ-આઈસોઈન્ડોલિન$-1-$ઓન છે. આ અણુમાં બે એરોમેટિક વલયો છે: એક લેક્ટમ વલય સાથે જોડાયેલું અને બીજું નાઈટ્રોજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલું.
નાઈટ્રોજન પરમાણુ કાર્બોનિલ સમૂહ સાથે જોડાયેલ છે,જે ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ $(-C=O)$ છે. આ નાઈટ્રોજન પરમાણુને રેઝોનન્સ $(-N-C=O)$ દ્વારા ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ તરીકે કાર્ય કરવા પ્રેરે છે,જે $N$-ફિનાઈલ વલયને ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન માટે નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
જોકે,$N$-ફિનાઈલ વલય પરના નાઈટ્રોજનના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે,તે કાર્બોનિલ સાથે જોડાયેલા વલય કરતા ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે વધુ સક્રિય છે. તેથી,બ્રોમિનેશન $N$-ફિનાઈલ વલય પર થાય છે,મુખ્યત્વે પેરા સ્થાન પર. મુખ્ય નીપજ $N$-ફિનાઈલ સમૂહનું $p$-બ્રોમો વ્યુત્પન્ન છે.

(C) ફિનાઈલ બેન્ઝોએટમાં બે એરોમેટિક વલયો હોય છે: બેન્ઝોઈલ વલય (કાર્બોનિલ સમૂહ સાથે જોડાયેલ) અને ફિનોક્સી વલય (ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ).
$1$. બેન્ઝોઈલ વલય $-COOR$ સમૂહ સાથે જોડાયેલ છે,જે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ($-I$ અને $-M$ અસરો) છે,જે તેને ડીએક્ટિવેટિંગ અને મેટા-ડાયરેક્ટિંગ બનાવે છે.
$2$. ફિનોક્સી વલય ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે,જે $+M$ અસર દર્શાવે છે,જે તેને એક્ટિવેટિંગ અને ઓર્થો/પેરા-ડાયરેક્ટિંગ બનાવે છે.
$3$. ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન (જેમ કે બ્રોમિનેશન) વધુ સક્રિય વલય પર સરળતાથી થાય છે. તેથી,ફિનોક્સી વલય એ સબસ્ટિટ્યુશન માટેનું સ્થાન છે.
$4$. ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને કારણે,પેરા-સબસ્ટિટ્યુટેડ નીપજ મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે. આમ,નીપજ $4$-બ્રોમોફિનાઈલ બેન્ઝોએટ છે.

(B) $HO^-$ આયનો સાથે એરિલ હેલાઈડની પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(S_NAr)$ મિકેનિઝમને અનુસરે છે.
$S_NAr$ પ્રક્રિયાનો દર બેન્ઝીન રિંગ પર હાજર ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ $(-NO_2)$ ની સંખ્યાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલા સંયોજનોમાં $-NO_2$ ગ્રુપની સંખ્યા નીચે મુજબ છે:
$(I)$ $meta$-નાઈટ્રો-બ્રોમોબેન્ઝીન: $1$ $-NO_2$ ગ્રુપ.
$(II)$ $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રો-બ્રોમોબેન્ઝીન: $3$ $-NO_2$ ગ્રુપ.
$(III)$ $para$-નાઈટ્રો-બ્રોમોબેન્ઝીન: $1$ $-NO_2$ ગ્રુપ.
$(IV)$ $2,4$-ડાયનાઈટ્રો-બ્રોમોબેન્ઝીન: $2$ $-NO_2$ ગ્રુપ.
$(I)$ અને $(III)$ ની સરખામણી કરતા,$para$ સ્થાન પર રહેલ $-NO_2$ ગ્રુપ $(III)$,$meta$ સ્થાન $(I)$ કરતા રેઝોનન્સ દ્વારા વધુ સ્થિરતા આપે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $II > IV > III > I$ છે.

(A) $o/p$ ગુણોત્તર એ ઓર્થો-વિસ્થાપિત નીપજ અને પેરા-વિસ્થાપિત નીપજના ગુણોત્તરને દર્શાવે છે. જેમ જેમ વિસ્થાપક $R$ નું કદ વધે છે,તેમ ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) વધે છે,જે પેરા-નીપજની સરખામણીમાં ઓર્થો-નીપજનું નિર્માણ વધુ મુશ્કેલ બનાવે છે.
તેથી,જ્યારે વિસ્થાપક $R$ સૌથી નાનો હોય ત્યારે $o/p$ ગુણોત્તર સૌથી વધુ હોય છે.
આપેલા આલ્કાઈલ સમૂહોના કદની સરખામણી:
$R=-CH_3$ (સૌથી નાનો)
$R=-CH_2-CH_3$
$R=-CHMe_2$
$R=-CMe_3$ (સૌથી મોટો)
$-CH_3$ સૌથી નાનો સમૂહ હોવાથી,તે ઓર્થો સ્થાન પર આવતા ઇલેક્ટ્રોફાઇલને સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ આપે છે,જેના પરિણામે $o/p$ ગુણોત્તર સૌથી વધુ મળે છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બ્રોમોબેન્ઝીનની ડાયક્લોરોઆલ્કેન સાથેની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે.
આ આંતરઆણ્વીય ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે.
આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડમાંથી ઉત્પન્ન થયેલ ઈલેક્ટ્રોફાઈલ બેન્ઝીન રીંગ પર હુમલો કરે છે.
પ્રક્રિયકની રચનાને જોતા,ચક્રીયકરણને કારણે ટેટ્રાહાઈડ્રોનેપ્થલીન વ્યુત્પન્ન બને છે.
સાચી નીપજ $1$-બ્રોમો-$5,5$-ડાયમિથાઈલ-$5,6,7,8$-ટેટ્રાહાઈડ્રોનેપ્થલીન છે.

(C) ન્યુક્લિયોફાઇલ $(ArO^{-})$ એ કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરે છે જે સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવતો હોય છે.
આપેલ અણુમાં,$-NO_2$ ગ્રુપ પ્રબળ $-M$ (મેસોમેરિક) અસર અને $-I$ (પ્રેરક) અસર દર્શાવે છે,જે $-NO_2$ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં ઓર્થો અને પેરા સ્થાનની ઇલેક્ટ્રોફિલિસિટીમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
જોકે,સ્થાન $iii$ એ ઇલેક્ટ્રોન-ખેંચનાર $-I^{+}$ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલ ઇપ્સો-કાર્બન છે,જે તેને ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે અત્યંત સંવેદનશીલ બનાવે છે.
તેથી,સ્થાન $iii$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે સૌથી અનુકૂળ સ્થાન છે.