Properties of Haloarenes Questions in Gujarati

(N/A) હેલોજન પરમાણુ પરના ઇલેક્ટ્રોનની અબંધકારક જોડી બેન્ઝીન રિંગના $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન સાથે રેઝોનન્સમાં સામેલ હોય છે.
પરિણામે,$C-X$ બંધ આંશિક દ્વિ-બંધ લાક્ષણિકતા પ્રાપ્ત કરે છે,જે તેને શુદ્ધ એકલ બંધ કરતા મજબૂત અને ટૂંકો બનાવે છે.
આ આંશિક દ્વિ-બંધ લાક્ષણિકતાને કારણે બંધ તોડવો મુશ્કેલ બને છે,જેનાથી હેલોઆલ્કેન્સ અને હેલોઆલ્કીન્સની તુલનામાં ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે હેલોએરીન્સની સક્રિયતા ઘટે છે.

(B) સંયોજન $(ii)$ નું ગલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.
આનું કારણ એ છે કે તેની રચના અત્યંત સંમિત (symmetrical) છે,જે તેને સ્ફટિક લેટીસમાં વધુ સારી રીતે ગોઠવવામાં મદદ કરે છે.
વધુ સારી પેકિંગ કાર્યક્ષમતાને કારણે આંતરઆણ્વિય આકર્ષણ બળો મજબૂત બને છે,જેના કારણે ઘન પદાર્થને ઓગાળવા માટે વધુ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.

(N/A) ડાયફિનાઈલ્સ ફિટિંગ પ્રક્રિયા (Fittig's reaction) દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે. જ્યારે એરિલ હેલાઈડ્સની પ્રક્રિયા સૂકા ઈથરની હાજરીમાં સોડિયમ ધાતુ સાથે કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ ડાયફિનાઈલ્સ બનાવવા માટે કપલિંગ પ્રક્રિયા અનુભવે છે. સામાન્ય પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$2Ar-X + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} Ar-Ar + 2NaX$

(B) એરિલ હેલાઈડની ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યેની સક્રિયતા $o-$ અને $p-$સ્થાન પર ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (જેમ કે $-NO_2$) ની હાજરી સાથે વધે છે.
આ સમૂહો સંસ્પંદન દ્વારા પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા કાર્બેનિયન મધ્યવર્તીને સ્થિર કરે છે.
સંયોજન $(I)$ માં $p-$સ્થાન પર એક $-NO_2$ સમૂહ છે.
સંયોજન $(II)$ માં બે $-NO_2$ સમૂહો છે (એક $o-$ અને એક $p-$સ્થાન પર).
સંયોજન $(III)$ માં ત્રણ $-NO_2$ સમૂહો છે (બે $o-$ અને એક $p-$સ્થાન પર).
જેમ ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહોની સંખ્યા વધે છે,તેમ મધ્યવર્તીની સ્થિરતા વધે છે,જેનાથી સક્રિયતા વધે છે.
તેથી,સક્રિયતાનો સાચો ક્રમ $(III) > (II) > (I)$ છે.

(N/A) હેલોએરીન્સમાં,હેલોજન પરમાણુ બેન્ઝીન વલયના $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુ સાથે સીધો જોડાયેલો હોય છે.
$1$. હેલોઆલ્કેન્સમાં રહેલા $sp^3$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન $(25\%)$ ની સરખામણીમાં $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બનમાં $s$-લક્ષણ $(33.3\%)$ વધારે હોય છે.
$2$. વધુ $s$-લક્ષણને કારણે,હેલોએરીન્સમાં $C-X$ બંધ હેલોઆલ્કેન્સ કરતા ટૂંકો અને મજબૂત હોય છે.
$3$. વધુમાં,હેલોજન પરમાણુ પર રહેલા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન વલયના $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન સાથે સંસ્પંદનમાં ભાગ લે છે.
$4$. આ સંસ્પંદનને કારણે $C-X$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધનો ગુણધર્મ આવે છે,જે તેને વધુ ટૂંકો અને મજબૂત બનાવે છે,જેના કારણે હેલોઆલ્કેન્સના $C-X$ બંધની સરખામણીમાં તેને તોડવું મુશ્કેલ બને છે.

(N/A) ઇલેક્ટ્રોફાઇલ્સ એવા પ્રક્રિયકો છે જે ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ સાથે બંધ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારે છે. બેન્ઝીન રિંગ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા જેટલી વધારે,તેટલું સંયોજન ઇલેક્ટ્રોફાઇલ,$E^{+}$ પ્રત્યે વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે.
$(a)$ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (જેમ કે $NO_2$ અને $Cl$) ની હાજરી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડીને એરોમેટિક રિંગને નિષ્ક્રિય કરે છે. $NO_2$ સમૂહ $Cl$ સમૂહ કરતા વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક હોવાથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ઘટતો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
ક્લોરોબેન્ઝીન $> p-$નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન $> 2,4-$ડાયનાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન
$(b)$ $CH_3$ એ ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહ છે,જ્યારે $NO_2$ એ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે. તેથી,ટોલ્યુઈન સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ધરાવે છે અને $E^{+}$ દ્વારા સરળતાથી આક્રમણ પામે છે. જેમ $NO_2$ વિસ્થાપકોની સંખ્યા વધે છે,તેમ પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઘટે છે. તેથી ક્રમ છે:
ટોલ્યુઈન $> p-CH_3-C_6H_4-NO_2 > p-O_2N-C_6H_4-NO_2$

(N/A) $(i)$ બેન્ઝિનનું $p-$નાઈટ્રોબ્રોમોબેન્ઝિનમાં રૂપાંતર:
પ્રથમ,બેન્ઝિન નિર્જળ $FeBr_3$ ની હાજરીમાં $Br_2$ સાથે બ્રોમિનેશન પ્રક્રિયા કરીને બ્રોમોબેન્ઝિન બનાવે છે.
ત્યારબાદ,બ્રોમોબેન્ઝિન સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ સાથે નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા કરીને $o-$ અને $p-$નાઈટ્રોબ્રોમોબેન્ઝિનનું મિશ્રણ બનાવે છે.
$p-$આઈસોમરને વિભાગીય નિસ્યંદન દ્વારા $o-$આઈસોમરથી અલગ કરવામાં આવે છે.
(ii) બેન્ઝિનનું $m-$નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિનમાં રૂપાંતર:
પ્રથમ,બેન્ઝિન સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ સાથે નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા કરીને નાઈટ્રોબેન્ઝિન બનાવે છે.
નાઈટ્રો ગ્રુપ $(-NO_2)$ મેટા-નિર્દેશક હોવાથી,ત્યારબાદ નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથે ક્લોરિનેશન કરવાથી $m-$નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન મળે છે.

(N/A) $(1)$ ફિનોલનું નાઈટ્રોબેન્ઝિનમાં રૂપાંતરણ:
ફિનોલનું સૌ પ્રથમ ઝિંક ડસ્ટનો ઉપયોગ કરીને બેન્ઝિનમાં રિડક્શન કરવામાં આવે છે,ત્યારબાદ નાઈટ્રેશન કરવામાં આવે છે.
$\text{ફિનોલ}$ $\xrightarrow{\text{Zn dust}, \Delta} \text{બેન્ઝિન}$ $\xrightarrow{\text{સાંદ્ર } HNO_3, \text{સાંદ્ર } H_2SO_4, \Delta} \text{નાઈટ્રોબેન્ઝિન}$
$(2)$ બેન્ઝિનનું $p$-મિથાઈલએસીટોફિનોનમાં રૂપાંતરણ:
બેન્ઝિનનું ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન થઈને ટોલ્યુઈન બને છે,ત્યારબાદ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસાઈલેશન કરવામાં આવે છે.
$\text{બેન્ઝિન}$ $\xrightarrow{\text{CH}_3\text{Cl, anhy. AlCl}_3} \text{ટોલ્યુઈન}$ $\xrightarrow{\text{CH}_3\text{COCl, anhy. AlCl}_3} p\text{-મિથાઈલએસીટોફિનોન}$

(B) $-NO_2$ સમૂહ તેની $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ છે.
તે બેન્ઝીન વલયના ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે.
તેથી,આવનાર ઈલેક્ટ્રોફાઈલ (નાઈટ્રોનિયમ આયન,$NO_2^+$) મેટા-સ્થાન પર નિર્દેશિત થાય છે,જ્યાં ઓર્થો અને પેરા સ્થાનની તુલનામાં ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા પ્રમાણમાં વધારે હોય છે.
આમ,$m$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝીન પ્રાપ્ત થાય છે.

(D) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશનમાં,ગ્રુપને બેન્ઝીન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પરની તેમની અસરના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$1$. એક્ટિવેટર ગ્રુપ (ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ): $-OH, -NH_2, -NHCOCH_3$.
$2$. ડીએક્ટિવેટર ગ્રુપ (ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ): $-COCH_3, -NO_2, -Cl, -Br, -COOH$.

(A) એરોમેટિક સંયોજનોની ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન (જેમ કે નાઇટ્રેશન) પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા અને પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ તેને ઘટાડે છે.
$1$. $-NH_2$ એ સક્રિય કરનાર ગ્રુપ ($+R$ અસર) છે,જે $C_6H_5NH_2$ ને સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
$2$. $C_6H_6$ એ સંદર્ભ સંયોજન છે.
$3$. $-Cl$ એ નિષ્ક્રિય કરનાર ગ્રુપ ($-I$ અસર $+R$ અસર કરતા પ્રબળ છે) છે,જે $C_6H_5Cl$ ને બેન્ઝીન કરતા ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
$4$. $-COOH$ એ પ્રબળ નિષ્ક્રિય કરનાર ગ્રુપ ($-I$ અને $-R$ અસરો) છે,જે $C_6H_5COOH$ ને સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો વધતો ક્રમ: $C_6H_5COOH < C_6H_5Cl < C_6H_6 < C_6H_5NH_2$ છે.

(N/A) એરાઈલ હેલાઈડ્સ આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સ કરતા ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન માટે ઓછા સક્રિય હોય છે,જેના કારણો નીચે મુજબ છે:
$1$. રેઝોનન્સ અસર: હેલોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગના $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન સાથે સંયુગ્મનમાં ભાગ લે છે,જેના પરિણામે કાર્બન અને હેલોજન પરમાણુ વચ્ચે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા આવે છે. આ $C-X$ બંધને મજબૂત અને ટૂંકો બનાવે છે,જેથી તેને તોડવું મુશ્કેલ બને છે.
$2$. સંકરણમાં તફાવત: એરાઈલ હેલાઈડ્સમાં,હેલોજન સાથે જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ $sp^2$-સંકરિત હોય છે,જે આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સના $sp^3$-સંકરિત કાર્બન કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે અને ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મને વધુ મજબૂતીથી પકડી રાખે છે.
$3$. ફિનાઈલ કેટાયનની અસ્થિરતા: એરાઈલ હેલાઈડ્સના સ્વ-આયનીકરણ દ્વારા બનતો ફિનાઈલ કેટાયન રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થતો નથી.
$4$. ઈલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણ: ઈલેક્ટ્રોનથી સમૃદ્ધ બેન્ઝીન રિંગ આવતા ન્યુક્લિયોફાઈલને અપાકર્ષે છે.
એરાઈલ હેલાઈડ્સની પ્રતિક્રિયાશીલતા વધારવા માટે,આપણે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-NO_2$) દાખલ કરી શકીએ છીએ. આ જૂથો બેન્ઝીન રિંગમાંથી ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચે છે,જેનાથી ન્યુક્લિયોફાઈલના હુમલાને સરળ બનાવે છે.

(A-IV, B-I, C-III, D-II) હેલોએરીનનું ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન બેન્ઝિન વલય પર રહેલા ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (જેમ કે $-NO_2$) પર આધાર રાખે છે.
$(A)$ $p$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન $443 \ K$ તાપમાને $NaOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $p$-નાઈટ્રોફિનોલ આપે છે. તેથી,$(A \rightarrow iv)$.
$(B)$ ક્લોરોબેન્ઝિન સૌથી ઓછી સક્રિયતા ધરાવે છે અને ફિનોલ બનાવવા માટે ઉચ્ચ પરિસ્થિતિઓ $(623 \ K, 300 \ atm)$ ની જરૂર પડે છે. તેથી,$(B \rightarrow i)$.
$(C)$ $2,4$-ડાયનાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન $368 \ K$ તાપમાને પ્રક્રિયા કરીને $2,4$-ડાયનાઈટ્રોફિનોલ આપે છે. તેથી,$(C \rightarrow iii)$.
$(D)$ $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન ખૂબ જ સક્રિય છે અને ગરમ પાણી દ્વારા જળવિભાજન પામીને $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોફિનોલ (પિક્રિક એસિડ) આપે છે. તેથી,$(D \rightarrow ii)$.
સાચી જોડ: $(A$ $\rightarrow iv, B$ $\rightarrow i, C$ $\rightarrow iii, D$ $\rightarrow ii)$.

(A-III, B-V, C-II, D-IV) ક્લોરોબેન્ઝિનની ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ $-Cl$ પરમાણુની સંસ્પંદન અસરને કારણે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર થાય છે.
$(A)$ ક્લોરિનેશન: $Cl_2$ / નિર્જળ $AlCl_3$ એ $1,2$-ડાયક્લોરોબેન્ઝિન અને $1,4$-ડાયક્લોરોબેન્ઝિન આપે છે. તેથી,$(A \rightarrow iii)$.
$(B)$ નાઈટ્રેશન: સાંદ્ર $HNO_3$ + સાંદ્ર $H_2SO_4$ એ $1$-ક્લોરો-$2$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન અને $1$-ક્લોરો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન આપે છે. તેથી,$(B \rightarrow v)$.
$(C)$ સલ્ફોનેશન: સાંદ્ર $H_2SO_4$ અને ગરમી એ $2$-ક્લોરોબેન્ઝિન સલ્ફોનિક એસિડ અને $4$-ક્લોરોબેન્ઝિન સલ્ફોનિક એસિડ આપે છે. તેથી,$(C \rightarrow ii)$.
$(D)$ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસાઈલેશન: $CH_3COCl$ / નિર્જળ $AlCl_3$ એ $2$-ક્લોરોએસીટોફિનોન અને $4$-ક્લોરોએસીટોફિનોન આપે છે. તેથી,$(D \rightarrow iv)$.

(D) $1$. $[P]$ ને સોડાલાઈમ $(NaOH + CaO)$ સાથે ગરમ કરતા ડીકાર્બોક્સિલેશન થાય છે,જે ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ આપે છે. આ સૂચવે છે કે $[P]$ એ ટોલ્યુઈક એસિડનો આઈસોમર $(CH_3C_6H_4COOH)$ છે.
$2$. $Br_2/FeBr_3$ સાથે $[P]$ નું બ્રોમિનેશન એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે. $-CH_3$ ગ્રુપ ઓર્થો/પેરા-ડાયરેક્ટિંગ છે અને $-COOH$ ગ્રુપ મેટા-ડાયરેક્ટિંગ છે.
$3$. $p$-ટોલ્યુઈક એસિડમાં,બંને ગ્રુપ આવતા બ્રોમીનને સમાન સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે ($-CH_3$ ની સાપેક્ષે ઓર્થો અને $-COOH$ ની સાપેક્ષે મેટા),જેના પરિણામે એક જ આઈસોમર મળે છે: $3$-બ્રોમો-$4$-મિથાઈલબેન્ઝોઈક એસિડ.
$4$. તેથી,$[P]$ એ $p$-ટોલ્યુઈક એસિડ છે.

(A) શરૂઆતનો પદાર્થ $1-$ક્લોરો$-3-$મિથોક્સીબેન્ઝિન છે. $-OCH_3$ સમૂહ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે અને $-Cl$ સમૂહ પણ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. $-OCH_3$ સમૂહ $-Cl$ કરતા વધુ સક્રિય હોવાથી,ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન (નાઈટ્રેશન) $-OCH_3$ દ્વારા નિર્દેશિત થાય છે. $-OCH_3$ ની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર $-Cl$ છે,તેથી નાઈટ્રેશન $-OCH_3$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન પર થાય છે. બે ઓર્થો સ્થાનોમાંથી,$-Cl$ ની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ ઓછો હોય છે. તેથી,મુખ્ય નીપજ $1-$ક્લોરો$-4-$મિથોક્સી$-2-$નાઈટ્રોબેન્ઝિન છે.

(D) દર્શાવેલ પ્રક્રિયા ક્લોરોબેન્ઝીનનું સોડિયમ ફિનોક્સાઇડમાં રૂપાંતર છે,જે ડાઉ પ્રક્રિયાનું પ્રથમ પગલું છે.
ક્લોરોબેન્ઝીનની જલીય $NaOH$ સાથેની આ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયામાં $C-Cl$ બંધના આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતાને કારણે કઠોર પરિસ્થિતિઓની જરૂર પડે છે.
આ માટે જરૂરી પરિસ્થિતિઓ $623 \ K$ તાપમાન અને $300 \ atm$ દબાણ છે.

(A) ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ બેન્ઝીન રિંગ પર ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-NO_2$) ની હાજરી દ્વારા સરળ બને છે.
આ ગ્રુપો $-I$ અને $-M$ અસરો દ્વારા મધ્યવર્તી કાર્બેનાયનને સ્થિર કરે છે.
જેમ $-NO_2$ ગ્રુપોની સંખ્યા વધે છે,તેમ રિંગ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટે છે,જે તેને ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે વધુ સંવેદનશીલ બનાવે છે.
પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ આ મુજબ છે:
$(i)$ ક્લોરોબેન્ઝીન (કોઈ $-NO_2$ ગ્રુપ નથી)
(ii) $p$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન (એક $-NO_2$ ગ્રુપ)
(iii) $2,4$-ડાયનાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન (બે $-NO_2$ ગ્રુપ)
(iv) $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન (ત્રણ $-NO_2$ ગ્રુપ)
તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન તરફ વધતી જતી વૃત્તિનો ક્રમ $(i) < (ii) < (iii) < (iv)$ છે.

(D) બેન્ઝીનમાંથી $4-$બ્રોમો$-2-$નાઈટ્રોઈથાઈલબેન્ઝીનનું સંશ્લેષણ નીચેના પગલાંઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. એસીટોફિનોન બનાવવા માટે $CH_3COCl / AlCl_3$ સાથે બેન્ઝીનનું ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન.
$2$. ઈથાઈલબેન્ઝીન બનાવવા માટે $Zn-Hg / HCl$ નો ઉપયોગ કરીને એસીટોફિનોનનું ક્લેમેન્સન રિડક્શન.
$3$. $4-$બ્રોમોઈથાઈલબેન્ઝીન બનાવવા માટે $Br_2 / AlBr_3$ નો ઉપયોગ કરીને ઈથાઈલબેન્ઝીનનું ઈલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક બ્રોમિનેશન (ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધને કારણે પેરા-નીપજ મુખ્ય હોય છે).
$4$. $4-$બ્રોમો$-2-$નાઈટ્રોઈથાઈલબેન્ઝીન બનાવવા માટે $HNO_3 / H_2SO_4$ નો ઉપયોગ કરીને $4-$બ્રોમોઈથાઈલબેન્ઝીનનું નાઈટ્રેશન.

(D) બેન્ઝીનમાંથી $3-$નાઈટ્રોબેન્ઝોઈક એસિડનું સંશ્લેષણ નીચેના પગલાંઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. નાઈટ્રોબેન્ઝીન બનાવવા માટે $HNO_{3} / H_{2} SO_{4}$ નો ઉપયોગ કરીને બેન્ઝીનનું નાઈટ્રેશન.
$2$. $1-$બ્રોમો$-3-$નાઈટ્રોબેન્ઝીન બનાવવા માટે $Br_{2} / AlBr_{3}$ નો ઉપયોગ કરીને નાઈટ્રોબેન્ઝીનનું બ્રોમિનેશન ($-NO_{2}$ સમૂહની મેટા-ડાયરેક્ટિંગ અસર).
$3$. $3-$નાઈટ્રોફિનાઈલ મેગ્નેશિયમ બ્રોમાઈડ બનાવવા માટે સૂકા ઈથરમાં $Mg$ સાથે $1-$બ્રોમો$-3-$નાઈટ્રોબેન્ઝીનની પ્રતિક્રિયા દ્વારા ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકનું નિર્માણ.
$4$. $3-$નાઈટ્રોબેન્ઝોઈક એસિડ મેળવવા માટે $CO_{2}$ સાથે પ્રક્રિયા અને ત્યારબાદ એસિડિક જળવિભાજન $(H_{3} O^{+})$.
આમ,સાચો ક્રમ $HNO_{3} / H_{2} SO_{4}, Br_{2} / AlBr_{3}, Mg / \text{ether}, CO_{2}, H_{3} O^{+}$ છે.

(B) પ્રક્રિયા ત્રણ તબક્કામાં આગળ વધે છે:
$1$. $Fe$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં બેન્ઝીનનું $Br_2$ સાથે ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન બ્રોમોબેન્ઝીન $(C_6H_5Br)$ આપે છે.
$2$. બ્રોમોબેન્ઝીનની શુષ્ક ઈથરમાં $Mg$ સાથેની પ્રક્રિયાથી ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક,ફિનાઈલમેગ્નેશિયમ બ્રોમાઈડ $(C_6H_5MgBr)$ બને છે.
$3$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકો પ્રબળ બેઝ છે અને મિથેનોલ $(CH_3OH)$ જેવા પ્રોટિક સ્ત્રોતો સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કેન બનાવે છે. અહીં,$C_6H_5MgBr + CH_3OH \rightarrow C_6H_6$ (બેન્ઝીન) $+ Mg(OCH_3)Br$.

(A) ઘનતા એ સંયોજનના આણ્વીય દળના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
આણ્વીય દળની સરખામણી કરતા:
$(A)$ બેન્ઝીન $(C_6H_6)$: $78 \ g/mol$
$(B)$ ક્લોરોબેન્ઝીન $(C_6H_5Cl)$: $112.5 \ g/mol$
$(C)$ ડાયક્લોરોબેન્ઝીન $(C_6H_4Cl_2)$: $147 \ g/mol$
$(D)$ બ્રોમોક્લોરોબેન્ઝીન $(C_6H_4BrCl)$: $191.5 \ g/mol$
આમ,આણ્વીય દળ $A < B < C < D$ ક્રમમાં વધે છે,તેથી ઘનતા પણ આ જ ક્રમમાં વધશે.
તેથી,ઘનતાનો ઉતરતો ક્રમ $D > C > B > A$ છે.

(N/A) એરાઈલ હેલાઈડ નીચેના કારણોસર ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે અત્યંત ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા ધરાવે છે:
$(i)$ રેઝોનન્સ અસર: હેલોએરીન્સમાં, હેલોજન પરમાણુ પરના ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મો રિંગના $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન સાથે સંયુગ્મનમાં હોય છે। રેઝોનન્સને કારણે $C-Cl$ બંધ આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા પ્રાપ્ત કરે છે। પરિણામે, હેલોએરીન્સમાં બંધનું વિભાજન હેલોઆલ્કેન્સ કરતા વધુ મુશ્કેલ છે, જે તેમને ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યે ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે।
$(ii)$ $C-X$ બંધમાં કાર્બન પરમાણુના સંકરણમાં તફાવત: હેલોઆલ્કેન્સમાં, હેલોજન સાથે જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ $sp^{3}$ સંકરણ ધરાવે છે, જ્યારે હેલોએરીન્સમાં તે $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવે છે। $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન વધુ s-લાક્ષણિકતા ધરાવે છે, વધુ વિદ્યુતઋણ છે અને $sp^{3}$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન કરતા $C-X$ બંધના ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મને વધુ મજબૂતીથી પકડી રાખે છે। પરિણામે, હેલોએરીન્સમાં $C-Cl$ બંધની લંબાઈ $(169 \ pm)$ હેલોઆલ્કેન્સ $(177 \ pm)$ કરતા ટૂંકી હોય છે। ટૂંકો બંધ તોડવો મુશ્કેલ હોવાથી પ્રતિક્રિયાશીલતા ઘટે છે।
$(iii)$ ફિનાઈલ કેટાયનની અસ્થિરતા: હેલોએરીન્સના કિસ્સામાં, સ્વ-આયનીકરણ દ્વારા બનતો ફિનાઈલ કેટાયન રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થતો નથી, તેથી $S_{N}1$ મિકેનિઝમ શક્ય નથી।
$(iv)$ ઈલેક્ટ્રોનિક અપાકર્ષણ: ઈલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ ન્યુક્લિયોફાઈલ માટે ઈલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ એરીન રિંગની નજીક જવું મુશ્કેલ છે।

(N/A) $C-Cl$ બંધના આંશિક દ્વિબંધ સ્વભાવ અને ફિનાઈલ કેટાયનની અસ્થિરતાને કારણે ક્લોરોબેન્ઝીન ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યે અત્યંત પ્રતિરોધક છે. જો કે,તેને $623 \ K$ તાપમાન અને $300 \ atm$ દબાણે જલીય સોડિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડ $(NaOH)$ સાથે ગરમ કરીને અને ત્યારબાદ એસિડિફિકેશન કરીને ફિનોલમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$C_6H_5Cl + NaOH \xrightarrow{623 \ K, 300 \ atm} C_6H_5ONa + H_2O$
$C_6H_5ONa + H^+ \rightarrow C_6H_5OH + Na^+$
ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર $-NO_2$ જેવા ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપની હાજરી કાર્બેનાયન મધ્યવર્તીને સ્થિર કરીને ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યે હેલોએરીન્સની પ્રતિક્રિયાશીલતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.

(N/A) એરિલ હેલાઇડ્સ બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ જેવી કે હેલોજનેશન,નાઇટ્રેશન,સલ્ફોનેશન અને ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રતિક્રિયાઓ આપે છે. હેલોજન પરમાણુ તેના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે $+M$ (મેસોમેરિક) અસર દર્શાવે છે,જે $o-$ અને $p-$સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે. તેથી,આવતા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીને આ સ્થાનો પર નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે.
એરિલ હેલાઇડ્સ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે બેન્ઝીન કરતા ઓછા સક્રિય હોય છે કારણ કે હેલોજન પરમાણુ વધુ વિદ્યુતઋણ છે અને તે પ્રબળ $-I$ (પ્રેરક) અસર દર્શાવે છે. આ અસર બેન્ઝીન વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચી લે છે,જેનાથી વલય નિષ્ક્રિય બને છે. પરિણામે,હેલોએરીન્સમાં ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ માટે બેન્ઝીનની તુલનામાં વધુ કઠોર પરિસ્થિતિઓની જરૂર પડે છે.

(N/A) $(i)$ હેલોજનેશન: ક્લોરોબેન્ઝીન નિર્જળ $FeCl_3$ ની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1,4$-ડાયક્લોરોબેન્ઝીન (મુખ્ય) અને $1,2$-ડાયક્લોરોબેન્ઝીન (ગૌણ) બનાવે છે.
$(ii)$ નાઇટ્રેશન: ક્લોરોબેન્ઝીન સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1$-ક્લોરો-$4$-નાઇટ્રોબેન્ઝીન (મુખ્ય) અને $1$-ક્લોરો-$2$-નાઇટ્રોબેન્ઝીન (ગૌણ) બનાવે છે.
$(iii)$ સલ્ફોનેશન: ક્લોરોબેન્ઝીન ગરમ કરવા પર સાંદ્ર $H_2SO_4$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $4$-ક્લોરોબેન્ઝીન સલ્ફોનિક એસિડ (મુખ્ય) અને $2$-ક્લોરોબેન્ઝીન સલ્ફોનિક એસિડ (ગૌણ) બનાવે છે.
$(iv)$ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રતિક્રિયા: ક્લોરોબેન્ઝીન આલ્કાઈલેશન ($CH_3Cl$ અને નિર્જળ $AlCl_3$ સાથે) અથવા એસાઈલેશન ($CH_3COCl$ અને નિર્જળ $AlCl_3$ સાથે) પ્રક્રિયા આપે છે,જેમાં પેરા-આઈસોમર મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.

(N/A) $(i)$ વુર્ટ્ઝ-ફિટિંગ પ્રતિક્રિયા: આલ્કાઈલ હેલાઈડ અને એરિલ હેલાઈડના મિશ્રણને સૂકા ઈથરમાં સોડિયમ સાથે પ્રક્રિયા કરાવતા આલ્કાઈલએરીન મળે છે.
$(ii)$ ફિટિંગ પ્રતિક્રિયા: એરિલ હેલાઈડ પણ સૂકા ઈથરમાં સોડિયમ સાથે પ્રક્રિયા કરવા પર સમાન સંયોજનો આપે છે,જેમાં બે એરિલ જૂથો એકબીજા સાથે જોડાય છે.
$(iii)$ ગ્રીગનાર્ડ પ્રતિક્રિયા: સૂકા ઈથરની હાજરીમાં એરિલ હેલાઈડની મેગ્નેશિયમ સાથેની પ્રતિક્રિયાથી એરિલ મેગ્નેશિયમ હેલાઈડ મળે છે,જેને ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં $A$ માંથી ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકનું નિર્માણ થાય છે અને ત્યારબાદ તેની મિથાઈલ બેન્ઝોએટ સાથે પ્રક્રિયા થઈને ટ્રાયફિનાઈલમિથેનોલ બને છે.
$1$. $A + Mg \xrightarrow{THF} A-MgBr$
$2$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $(PhMgBr)$ મિથાઈલ બેન્ઝોએટ $(PhCOOCH_3)$ ના કાર્બોનિલ કાર્બન પર હુમલો કરે છે.
$3$. આનાથી કીટોન મધ્યવર્તી,બેન્ઝોફિનોન $(Ph_2CO)$ બને છે,જે ફરીથી $PhMgBr$ ના બીજા અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને અંતિમ નીપજ,ટ્રાયફિનાઈલમિથેનોલ $(Ph_3COH)$ આપે છે.
આમ,$A$ એ બ્રોમોબેન્ઝીન $(C_6H_5Br)$ હોવું જોઈએ.

(C) એરિલ હેલાઈડ સામાન્ય રીતે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે ઓછા સક્રિય હોય છે.
જોકે,ઓર્થો- અથવા પેરા-સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ $(-NO_2)$ ની હાજરી કાર્બેનાયન મધ્યવર્તીના સ્થિરીકરણને કારણે હેલોએરીન્સની સક્રિયતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
$I$ ($o$-નાઈટ્રોફ્લોરોબેન્ઝીન) માં,$-NO_2$ ગ્રુપ ઓર્થો-સ્થાન પર છે.
$III$ ($p$-નાઈટ્રોફ્લોરોબેન્ઝીન) માં,$-NO_2$ ગ્રુપ પેરા-સ્થાન પર છે.
$II$ ($m$-નાઈટ્રોફ્લોરોબેન્ઝીન) માં,$-NO_2$ ગ્રુપ મેટા-સ્થાન પર છે,જ્યાં તે ઓર્થો- અને પેરા-સ્થાનની જેમ રેઝોનન્સ દ્વારા મધ્યવર્તી કાર્બેનાયનને અસરકારક રીતે સ્થિર કરતું નથી.
આમ,સક્રિયતાનો ક્રમ $I > III > II$ છે.

(A) આપેલી પ્રક્રિયા $Ullmann$ પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,એરાઈલ હેલાઈડના બે અણુઓ ($4$-આયોડોટોલ્યુઈન) ગરમ કરવાથી કોપર $(Cu)$ પાવડર સાથે પ્રક્રિયા કરીને બાયએરાઈલ સંયોજન બનાવે છે.
પ્રક્રિયા:
$2 \text{ } CH_3-C_6H_4-I + Cu \xrightarrow{\Delta} CH_3-C_6H_4-C_6H_4-CH_3 + CuI_2$
આમ,મુખ્ય નીપજ $4,4'$-ડાયમિથાઈલબાયફિનાઈલ છે.

(D) $NaOH$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીન ડાયઝોનિયમ ક્લોરાઇડ અને ફિનોલ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જેને કપલિંગ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,એરાઇલ ડાયઝોનિયમ કેશન ઇલેક્ટ્રોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને સક્રિય ફિનોલ રિંગ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે.
ઓર્થો-સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને કારણે આ પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે પેરા-સ્થાન પર થાય છે,જેના પરિણામે $p$-હાઇડ્રોક્સીએઝોબેન્ઝીન (એઝો ડાય) બને છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં,$-NO_2$ સમૂહ એ પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે,જે બેન્ઝીન વલયની ઈલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન એ ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જેમાં એસિલિયમ આયન $(CH_3CO^+)$ સાથે પ્રક્રિયા કરવા માટે ઈલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ એરોમેટિક વલયની જરૂર હોય છે.
$-NO_2$ સમૂહની પ્રબળ નિષ્ક્રિય અસરને કારણે,નાઈટ્રોબેન્ઝીન ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન પ્રક્રિયા આપતું નથી.
તેથી,માત્ર બેન્ઝીન જ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં એસિટાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને એસીટોફિનોન બનાવે છે.

(D) ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-NO_2$) ની હાજરી દ્વારા સરળ બને છે,કારણ કે આ જૂથો રેઝોનન્સ દ્વારા મધ્યવર્તી કાર્બેનાયન (મેઈસેનહાઇમર કોમ્પ્લેક્સ) ને સ્થિર કરે છે.
મેટા સ્થાન પર,ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ રેઝોનન્સ દ્વારા મધ્યવર્તીના ઋણ વીજભારને સ્થિર કરી શકતું નથી,જે તેને ઓર્થો અથવા પેરા સ્થાનની તુલનામાં પ્રક્રિયાને વેગ આપવામાં ખૂબ ઓછું અસરકારક બનાવે છે.
તેથી,$m$-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝીન (વિકલ્પ $D$) આપેલા સંયોજનોમાં ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપનનો સૌથી ઓછો દર ધરાવશે.

(B) $1$. શરૂઆતનું સંયોજન $p$-નાઈટ્રોટોલ્યુઈન છે. બ્રોમિનેશન $(Br_2)$ મિથાઈલ સમૂહની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન પર થાય છે,જે $A$ ($2$-બ્રોમો-$1$-મિથાઈલ-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન) આપે છે.
$2$. $Sn/HCl$ સાથે રિડક્શન કરવાથી નાઈટ્રો સમૂહનું એમિનો સમૂહમાં રૂપાંતર થાય છે,જે $B$ ($2$-બ્રોમો-$4$-એમિનોટોલ્યુઈન) આપે છે.
$3$. $273-278 \ K$ તાપમાને $NaNO_2/HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી એમિનો સમૂહનું ડાયઝોનિયમ ક્ષારમાં રૂપાંતર થાય છે,જે $C$ ($2$-બ્રોમો-$4$-મિથાઈલબેન્ઝિનડાયઝોનિયમ ક્લોરાઈડ) આપે છે.
$4$. $H_3PO_2/H_2O$ સાથે રિડક્શન કરવાથી ડાયઝોનિયમ સમૂહ દૂર થાય છે,જે $D$ ($2$-બ્રોમોટોલ્યુઈન) આપે છે.
$5$. $(i) \ KMnO_4/KOH$ અને ત્યારબાદ $(ii) \ H_3O^+$ સાથે મિથાઈલ સમૂહનું ઓક્સિડેશન કરવાથી $E$ ($2$-બ્રોમોબેન્ઝોઈક એસિડ) મળે છે.

(B) $1,4-$ડાયક્લોરોબેન્ઝીનનું ગલનબિંદુ $1,2-$ અને $1,3-$ આઈસોમર્સ કરતા વધારે હોય છે,કારણ કે તેની સંમિતિય રચના સ્ફટિક લેટીસમાં વધુ સારી રીતે ગોઠવાય છે.
ગલનબિંદુઓની સરખામણી:
$1,4-$ડાયક્લોરોબેન્ઝીન: $323 \ K$
$1,2-$ડાયક્લોરોબેન્ઝીન: $256 \ K$
$1,3-$ડાયક્લોરોબેન્ઝીન: $249 \ K$
આમ,સાચો ક્રમ $1,4- > 1,2- > 1,3-$ડાયક્લોરોબેન્ઝીન છે.

(A) ક્લોરિન તેની ઊંચી વિદ્યુતઋણતા ($-I$ અસર) ને કારણે ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે,જે બેન્ઝીન રિંગને નિષ્ક્રિય કરે છે.
જોકે,તેની પાસે ઇલેક્ટ્રોનની અબંધકારક જોડીઓ છે જે સંસ્પંદન ($+R$ અસર) માં ભાગ લે છે.
ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન દરમિયાન,સંસ્પંદન અસર મધ્યવર્તી કાર્બોકેટાયનને ખાસ કરીને ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર સ્થિર કરે છે.
બંને વિધાનો વૈજ્ઞાનિક રીતે સચોટ હોવાથી અને કારણ ક્લોરિનના સ્વભાવને યોગ્ય રીતે સમજાવતું હોવાથી,સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.

(D) હેલોએરીન્સની ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા બેન્ઝીન વલય પર ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો ($-M$ અથવા $-I$ અસર) ની હાજરી સાથે વધે છે,કારણ કે તેઓ પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા કાર્બેનાયન મધ્યવર્તીને સ્થિર કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,ઇલેક્ટ્રોન-દાતા સમૂહો ($+M$ અથવા $+I$ અસર) પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઘટાડે છે.
સંયોજનોનું વિશ્લેષણ:
$D$: ત્રણ $-NO_2$ સમૂહો (પ્રબળ $-M$ અસર) ધરાવે છે,જે તેને સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
$B$: એક $-NO_2$ સમૂહ ($-M$ અસર) ધરાવે છે,જે તેને $A$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
$A$: ક્લોરોબેન્ઝીન,સંદર્ભ સંયોજન.
$C$: $-OMe$ સમૂહ ($+M$ અસર) ધરાવે છે,જે મધ્યવર્તીને અસ્થિર કરે છે,જે તેને સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ક્રમ $D > B > A > C$ છે.

(A) ક્લોરિન તેના સંસ્પંદન (resonance) અસરને કારણે ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક સમૂહ છે.
ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓમાં,ઓર્થો-આઇસોમરની સરખામણીમાં અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ઓછો હોવાને કારણે પેરા-આઇસોમર સામાન્ય રીતે મુખ્ય નીપજ હોય છે.
તેથી,ક્લોરોબેન્ઝીનના ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશનની મુખ્ય નીપજ $p-$ક્લોરોએસીટોફિનોન છે,જે વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ બંધારણને અનુરૂપ છે.

(A) બ્રોમોબેન્ઝીનની સાંદ્ર $HNO_3$ સાથેની પ્રક્રિયા (નાઈટ્રેશન) ત્રણ નાઈટ્રો સમૂહોની પ્રબળ સક્રિય અસરને કારણે $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોબ્રોમોબેન્ઝીન $(A)$ બનાવે છે.
ત્યારબાદ $NaOH$ અને ત્યારબાદ $HCl$ સાથેની પ્રક્રિયા (ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન) દ્વારા બ્રોમીન પરમાણુનું હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપન થઈને $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોફિનોલ બને છે,જેને સામાન્ય રીતે પિક્રિક એસિડ $(B)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) સલ્ફાનિલિક એસિડની $NaNO_2$ અને $CH_3COOH$ સાથેની પ્રક્રિયા ડાયઝોનિયમ ક્ષાર મધ્યવર્તી (અથવા સંબંધિત ડાયઝો-એસીટેટ સ્પીસીઝ $X$) બનાવે છે.
આ મધ્યવર્તી $X$ ત્યારબાદ $1$-નેપ્થાઇલએમાઇન સાથે ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન (કપલિંગ પ્રક્રિયા) કરે છે.
કપલિંગ નેપ્થાઇલએમાઇન રિંગમાં $-NH_2$ ગ્રુપના પેરા સ્થાન પર થાય છે,જેના પરિણામે લાલ રંગનો એઝો-ડાય $(Y)$ બને છે.
નીપજ $(Y)$ માટેનું સાચું બંધારણ વિકલ્પ $D$ માં દર્શાવેલ છે.

(B) ફિનોલની $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્લોરોબેન્ઝિન બનાવવો સામાન્ય પરિસ્થિતિમાં શક્ય નથી. આનું કારણ એ છે કે ફિનોલમાં $C-OH$ બંધમાં સંસ્પંદનને કારણે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે,જે તેને ખૂબ જ મજબૂત બનાવે છે અને તોડવું મુશ્કેલ છે. $-OH$ સમૂહ સાથે જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે,જે બંધને વધુ મજબૂત બનાવે છે. તેથી,$Cl^-$ દ્વારા $-OH$ સમૂહનું ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન શક્ય નથી.

(C) $1$. પ્રારંભિક પદાર્થ એનિસોલ $(C_6H_5OCH_3)$ છે. $-OCH_3$ સમૂહ પ્રબળ સક્રિયકારક અને ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે.
$2$. $HNO_3/H_2SO_4$ સાથે નાઈટ્રેશન કરવાથી મુખ્યત્વે પેરા-વિસ્થાપિત નીપજ મળે છે,કારણ કે ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) હોય છે. તેથી,$A$ એ $p$-નાઈટ્રોએનિસોલ છે.
$3$. આગળના તબક્કામાં,$p$-નાઈટ્રોએનિસોલ $Fe$ ની હાજરીમાં વધારાના $Br_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. $-OCH_3$ સમૂહ એ $-NO_2$ સમૂહ કરતા વધુ પ્રબળ સક્રિયકારક છે. તેથી,બ્રોમિનેશન $-OCH_3$ સમૂહની સાપેક્ષ ઓર્થો સ્થાનો પર થાય છે. પેરા સ્થાન પહેલેથી જ $-NO_2$ સમૂહ દ્વારા રોકાયેલું હોવાથી,બંને ઓર્થો સ્થાનો પર બ્રોમિનેશન થઈને $B$ બને છે,જે $2,6$-ડાયબ્રોમો-$4$-નાઈટ્રોએનિસોલ છે.
$4$. આપેલા વિકલ્પો સાથે સરખાવતા,વિકલ્પ $C$ એ $A$ અને $B$ માટે સાચી રચનાઓ દર્શાવે છે.

(D) જે સંયોજનો ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયા આપી શકતા નથી તે નીચે મુજબ છે:
$1$. નાઈટ્રોબેન્ઝીન: $-NO_2$ સમૂહ પ્રબળ નિષ્ક્રિયકારક હોવાથી.
$2$. એનિલિન: તે લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક $AlCl_3$ સાથે સંકીર્ણ બનાવે છે.
$3$. $m$-નાઈટ્રોએનિલિન: $-NO_2$ સમૂહની હાજરી અને $-NH_2$ સમૂહ દ્વારા ઉદ્દીપક સાથે સંકીર્ણ બનવાને કારણે.
$4$. $m$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝીન: બે પ્રબળ નિષ્ક્રિયકારક $-NO_2$ સમૂહોની હાજરીને કારણે.
આમ,કુલ $4$ સંયોજનો ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયા આપી શકતા નથી.

(B) આ પ્રક્રિયા $N$-ફિનાઈલબેન્ઝેમાઈડનું નાઈટ્રેશન છે.
$N$-ફિનાઈલબેન્ઝેમાઈડમાં,$-NH-CO-C_6H_5$ ગ્રુપ નાઈટ્રોજન પરના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક ગ્રુપ છે.
જોકે,મોટા બેન્ઝોઈલ ગ્રુપને કારણે ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ઉદભવે છે.
તેથી,પેરા-વિસ્થાપન વધુ પસંદગીનું છે,જેના પરિણામે $N$-($4$-નાઈટ્રોફિનાઈલ)બેન્ઝેમાઈડ મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.

(C) $STATEMENT-1$ સાચું છે: બ્રોમોબેન્ઝીન ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપે છે. $-Br$ સમૂહ તેની $+M$ (મેસોમેરિક) અસરને કારણે ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે,અને ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધને કારણે $1,4$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝીન (પેરા-આઇસોમર) મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
$STATEMENT-2$ ખોટું છે: હેલોજનમાં,આવતા ઇલેક્ટ્રોફાઇલને ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર નિર્દેશિત કરવા માટે ઇન્ડક્ટિવ અસર $(-I)$ કરતા મેસોમેરિક અસર $(+M)$ વધુ પ્રભાવી હોય છે.

(A, D) પગલું $1$: $P$ ની $CH_3MgBr$ (વધારે) સાથેની પ્રક્રિયા અને ત્યારબાદ $H_2O$ ઉમેરતા એસ્ટર સમૂહ $(-CO_2Et)$ નું તૃતીયક આલ્કોહોલ $(-C(OH)(CH_3)_2)$ માં રૂપાંતર થાય છે,જે સંયોજન $Q$ બનાવે છે.
પગલું $2$: $Q$ ની $0^{\circ}C$ તાપમાને $H_2SO_4$ સાથે પ્રક્રિયા કરતા આલ્કોહોલનું નિર્જલીકરણ થઈ આલ્કીન બને છે,ત્યારબાદ આંતરઆણ્વીય ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઇલેશન દ્વારા ઇન્ડેન વ્યુત્પન્ન $R$ બને છે.
પગલું $3$: $R$ ની નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં $CH_3COCl$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ એસાઇલેશન છે,જે એરોમેટિક વલય પર એસિટાઇલ સમૂહ $(-COCH_3)$ દાખલ કરીને સંયોજન $S$ બનાવે છે.
આમ,નીપજ $S$ એ બંધારણ $A$ ને અનુરૂપ છે,અને પ્રક્રિયા ક્રમ $Q \rightarrow R$ માં નિર્જલીકરણ અને ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઇલેશનનો સમાવેશ થાય છે,જ્યારે $R \rightarrow S$ માં ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ એસાઇલેશનનો સમાવેશ થાય છે. સાચા વિકલ્પો $A$ અને $D$ છે.

(A) સંયોજન $P$ ($4$-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ) માટે,$-OH$ સમૂહ પ્રબળ સક્રિયકારક છે અને ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. પેરા સ્થાન $-COOH$ દ્વારા રોકાયેલ હોવાથી,નાઈટ્રેશન $-OH$ ની ઓર્થો સ્થિતિએ થાય છે.
સંયોજન $Q$ ($1$-મિથોક્સી-$4$-મિથાઈલબેન્ઝીન) માટે,$-OCH_3$ અને $-CH_3$ બંને સક્રિયકારક સમૂહો છે. $-OCH_3$ એ $-CH_3$ કરતા વધુ પ્રબળ સક્રિયકારક છે. તેથી,નાઈટ્રેશન $-OCH_3$ ની ઓર્થો સ્થિતિએ થાય છે.
સંયોજન $S$ (ફિનાઈલ બેન્ઝોએટ) માટે,એસ્ટર સમૂહ $-COO-$ એ બેન્ઝોઈલ વલય માટે નિષ્ક્રિયકારક અને મેટા-નિર્દેશક છે,પરંતુ ફિનોક્સી વલય ઓક્સિજન પરમાણુ દ્વારા સક્રિય થાય છે. એસ્ટર સમૂહનો ઓક્સિજન પરમાણુ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. અવકાશી અવરોધને કારણે,ફિનોક્સી વલયનું પેરા સ્થાન ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે મુખ્ય સ્થાન છે.

(B) $1$. ક્લોરોબેન્ઝિનની $623 \ K$ તાપમાન અને $300 \ atm$ દબાણે $NaOH$ સાથેની પ્રક્રિયાથી સોડિયમ ફિનોક્સાઇડ મળે છે.
$2$. સોડિયમ ફિનોક્સાઇડની સાંદ્ર $H_2SO_4$ અને સાંદ્ર $HNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરતા નાઇટ્રેશન થઈને $2,4,6$-ટ્રાયનાઇટ્રોફિનોલ બને છે,જેને પિક્રિક એસિડ કહેવાય છે.
$3$. પિક્રિક એસિડનું આણ્વીય સૂત્ર $C_6H_3N_3O_7$ છે.
$4$. $C_6H_3N_3O_7$ નું આણ્વીય દળ = $(6 \times 12) + (3 \times 1) + (3 \times 14) + (7 \times 16) = 72 + 3 + 42 + 112 = 229 \ g/mol$.
$5$. પિક્રિક એસિડના એક મોલમાં હાઇડ્રોજનનું દળ $3 \times 1 = 3 \ g$ છે.
$6$. હાઇડ્રોજનની વજન ટકાવારી = $\frac{\text{H નું દળ}}{\text{Q નું આણ્વીય દળ}} \times 100 = \frac{3}{229} \times 100 \approx 1.31\%$.

(D) પ્રક્રિયા શ્રેણી નીચે મુજબ છે:
$1$. $Nitrobenzene$ એ $AcOH$ માં $Br_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન અનુભવે છે,જે $m-bromonitrobenzene$ બનાવે છે (કારણ કે $-NO_2$ એ મેટા-ડાયરેક્ટિંગ ગ્રુપ છે).
$2$. $Sn/HCl$ સાથે $m-bromonitrobenzene$ નું રિડક્શન કરવાથી $m-bromoaniline$ મળે છે.
$3$. $273-278 \ K$ તાપમાને $NaNO_2/HCl$ સાથે $m-bromoaniline$ ની પ્રક્રિયા કરવાથી ડાયઝોટાઇઝેશન થાય છે,જે $m-bromobenzenediazonium \ chloride$ બનાવે છે.
$4$. અંતે,ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ સાથેની પ્રક્રિયા ડાયઝોનિયમ ક્ષારનું રિડક્શન કરીને $bromobenzene$ બનાવે છે અને ઇથેનોલનું ઓક્સિડેશન એસીટાલ્ડિહાઇડ $(CH_3CHO)$ માં થાય છે.
આમ,અંતિમ નીપજો $bromobenzene$ અને $CH_3CHO$ છે.

(A) આ ન્યુક્લિયોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે. પેરા સ્થાન પર રહેલ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક $-NO_2$ સમૂહ વલયને ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે સક્રિય કરે છે. ન્યુક્લિયોફાઇલ $C_2H_5O^-$ એ કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરે છે જે $-NO_2$ સમૂહની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર રહેલા બ્રોમિન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે,કારણ કે તે અવકાશી રીતે વધુ સુલભ અને ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે સક્રિય છે. આમ,પેરા સ્થાન પરનો બ્રોમિન પરમાણુ $-OC_2H_5$ સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે,પરિણામે $1-bromo-2-ethoxy-4-nitrobenzene$ મળે છે.