Properties of Haloarenes Questions in Hindi

(A) क्लोरोबेंजीन व्युत्पन्नों की जलीय $NaOH$ के साथ न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स के निर्माण के माध्यम से होती है,जो ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर मौजूद इलेक्ट्रॉन-विथड्रॉइंग ग्रुप $(EWG)$ द्वारा स्थिर होती है।
$1$. न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन की दर क्लोरीन परमाणु के सापेक्ष ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर मौजूद इलेक्ट्रॉन-विथड्रॉइंग ग्रुप (जैसे $-NO_2$) की संख्या के साथ बढ़ती है।
$2$. $1$-क्लोरो-$2,4,6$-ट्राइनाइट्रोबेंजीन में तीन मजबूत इलेक्ट्रॉन-विथड्रॉइंग $-NO_2$ समूह (दो ऑर्थो पर,एक पैरा स्थिति पर) होते हैं,जो मध्यवर्ती संक्रमण अवस्था में ऋणात्मक आवेश को काफी स्थिर करते हैं,जिससे यह न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन के प्रति सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील हो जाता है।
$3$. $1$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन में पैरा स्थिति पर केवल एक $-NO_2$ समूह होता है,जो इसे ट्राइनाइट्रो व्युत्पन्न की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील बनाता है।
$4$. क्लोरोबेंजीन और $1$-क्लोरो-$4$-(डाइमिथाइलअमीनो)बेंजीन (जहाँ $-N(CH_3)_2$ एक इलेक्ट्रॉन-डोनेटिंग समूह है) बहुत कम प्रतिक्रियाशील होते हैं।
इसलिए,$1$-क्लोरो-$2,4,6$-ट्राइनाइट्रोबेंजीन सबसे आसानी से जल-अपघटन करता है।

(A) प्रत्येक अभिक्रिया का विश्लेषण करते हैं:
$A$: यह एक विलोपन अभिक्रिया है जिसमें बेंजीन रिंग के साथ एक प्रबल क्षार $(KNH_2)$ शामिल है। यह बेंज़ाइन मध्यवर्ती के माध्यम से हो सकती है। हालाँकि,इस अणु में ब्रोमीन के ऑर्थो स्थानों पर $-CH_3$ और $-OCH_3$ समूह मौजूद हैं,इसलिए बेंज़ाइन बनाने के लिए कोई ऑर्थो-हाइड्रोजन उपलब्ध नहीं है। अतः यह अभिक्रिया नहीं होगी।
$B$: tert-ब्यूटाइल क्लोराइड + aq. $KOH$ एक नाभिकरागी प्रतिस्थापन $(S_N1)$ अभिक्रिया है,जो आसानी से होती है।
$C$: tert-ब्यूटाइल क्लोराइड + alc. $KOH$ एक विलोपन $(E2)$ अभिक्रिया है,जो आसानी से होती है।
$D$: क्लोरोबेंजीन + $NaOH$ $(300^{\circ}C, 200 \ atm)$ डाउ प्रक्रम है,जो सोडियम फेनॉक्साइड बनाने के लिए होती है।

(B) $Benzyne$ मध्यवर्ती के निर्माण के लिए लिविंग ग्रुप के सापेक्ष ऑर्थो-हाइड्रोजन परमाणु की उपस्थिति आवश्यक है,ताकि रिंग में ट्रिपल बॉन्ड बनाने के लिए $HX$ (या समान) का विलोपन हो सके।
$A$. $1-fluoro-2-methoxybenzene$ में ऑर्थो-हाइड्रोजन है,इसलिए यह $benzyne$ बना सकता है।
$B$. $1-chloro-2,6-dimethylbenzene$ में क्लोरीन परमाणु के सापेक्ष ऑर्थो स्थितियों पर कोई हाइड्रोजन परमाणु नहीं है (दोनों ऑर्थो स्थितियां मिथाइल समूहों द्वारा कब्जा कर ली गई हैं)। इसलिए,यह $benzyne$ मध्यवर्ती बनाने के लिए विलोपन प्रक्रिया नहीं कर सकता है।
$C$. $Chlorobenzene$ में ऑर्थो-हाइड्रोजन होते हैं और यह मजबूत क्षारीय परिस्थितियों में $benzyne$ बना सकता है।
$D$. $o-aminobenzoic$ एसिड व्युत्पन्न ($anthranilic$ एसिड) डायज़ोटाइज़ेशन और उसके बाद $N_2$ और $CO_2$ के नुकसान के माध्यम से $benzyne$ बनाता है।
अतः,$1-chloro-2,6-dimethylbenzene$ में $benzyne$ नहीं देखा जाता है।

(A) $m$-ब्रोमोऐनिसोल की $NaNH_2$ (एक प्रबल क्षार) के साथ अभिक्रिया बेन्जाइन क्रियाविधि के माध्यम से होती है,जो एक विलोपन-योग (elimination-addition) क्रियाविधि है।
इस अभिक्रिया में,क्षार ब्रोमीन परमाणु के सापेक्ष ऑर्थो-हाइड्रोजन को हटा देता है,जिससे बेन्जाइन मध्यवर्ती का निर्माण होता है।
मेथॉक्सी समूह $(-OCH_3)$ अनुनाद द्वारा इलेक्ट्रॉन-दाता समूह है। बेन्जाइन मध्यवर्ती में,$NH_2^-$ द्वारा नाभिकरागी आक्रमण उस स्थान पर होता है जो सबसे अधिक स्थिर कार्बऋणायन की ओर ले जाता है।
$m$-ब्रोमोऐनिसोल के लिए,$-OCH_3$ समूह के सापेक्ष मेटा-स्थान पर $NH_2^-$ का आक्रमण मेथॉक्सी समूह के प्रेरणिक प्रभाव के कारण पसंदीदा होता है,जिसके परिणामस्वरूप मुख्य उत्पाद के रूप में $m$-मेथॉक्सीऐनिलीन प्राप्त होता है।
अतः,उत्पाद $A$ $m$-मेथॉक्सीऐनिलीन है और क्रियाविधि $R$ विलोपन-योग है।

(D) इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन में,प्रतिस्थापी का निर्देशी प्रभाव उसकी इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति पर निर्भर करता है।
जो समूह प्रेरणिक प्रभाव $(-I)$ द्वारा इलेक्ट्रॉन आकर्षित करते हैं और अनुनाद के माध्यम से दान करने के लिए कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं रखते हैं,वे आमतौर पर मेटा-निर्देशी होते हैं।
$C_6H_5C(COOC_2H_5)_3$ में,बेंजीन रिंग से जुड़ा कार्बन परमाणु तीन इलेक्ट्रॉन-आकर्षक एस्टर समूहों $(-COOC_2H_5)$ से बंधा होता है।
यह रिंग पर एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रभाव पैदा करता है,जिससे इलेक्ट्रोफिलिक हमले के लिए मेटा-स्थान,ऑर्थो और पैरा स्थानों की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक सक्रिय हो जाता है।
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूहों की संख्या बढ़ती है,मेटा-निर्देशी प्रभाव अधिक स्पष्ट हो जाता है,जिससे $m-$ उत्पाद की उच्चतम प्राप्ति होती है।

(C) ब्रोमिनेशन एक इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है। एरोमैटिक रिंग की प्रतिक्रियाशीलता रिंग के इलेक्ट्रॉन घनत्व पर निर्भर करती है।
जो समूह रिंग को इलेक्ट्रॉन देते हैं (सक्रिय समूह) वे प्रतिक्रियाशीलता बढ़ाते हैं,जबकि जो समूह रिंग से इलेक्ट्रॉन खींचते हैं (निष्क्रिय समूह) वे प्रतिक्रियाशीलता कम करते हैं।
$1$. $Phenol$ $(-OH)$,$Aniline$ $(-NH_2)$,और $Anisole$ $(-OCH_3)$ में इलेक्ट्रॉन-दाता समूह होते हैं जो रिंग को इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन के लिए सक्रिय करते हैं।
$2$. $Nitrobenzene$ $(-NO_2)$ में एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह होता है,जो बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन घनत्व को काफी कम कर देता है,जिससे यह इलेक्ट्रोफिलिक ब्रोमिनेशन के प्रति सबसे कम प्रतिक्रियाशील हो जाता है।

(B) आइसोमेरिक डाइहेलोबेंजीन और ट्राइहेलोबेंजीन का क्वथनांक उनकी समरूपता और द्विध्रुव आघूर्ण (dipole moment) पर निर्भर करता है।
दिए गए विकल्पों में से,$1,2,4$-ट्राइक्लोरोबेंजीन का क्वथनांक सबसे अधिक है क्योंकि यह ट्राइक्लोरोबेंजीन के आइसोमर्स में सबसे अधिक ध्रुवीय है,जिससे मजबूत अंतर-आणविक द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण होता है।
$1,3,5$-ट्राइक्लोरोबेंजीन अत्यधिक सममित है और इसका शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण शून्य है,जिसके परिणामस्वरूप $1,2,4$-आइसोमर की तुलना में इसका क्वथनांक कम होता है।

(D) फ्रीडल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया में लुईस अम्ल उत्प्रेरक (जैसे $AlCl_3$) या प्रबल अम्ल उत्प्रेरक का उपयोग करके एक एरोमैटिक वलय का एल्काइलेशन या एसाइलेशन किया जाता है।
$A$. टोल्यूनि + प्रोपेन$-2-$ऑल $\xrightarrow{H_2SO_4}$ फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन का एक उदाहरण है।
$B$. बेंजीन + एसिटाइल क्लोराइड $\xrightarrow{AlCl_3}$ एक क्लासिक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन है।
$C$. थैलिक एनहाइड्राइड + बेंजीन $\xrightarrow{AlCl_3}$ एक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन अभिक्रिया है।
$D$. फेनिल एसीटेट $\xrightarrow{AlCl_3, \Delta}$ में फ्रीस पुनर्विन्यास (Fries rearrangement) होता है,जो एक विशिष्ट पुनर्विन्यास अभिक्रिया है,न कि मानक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन या एसाइलेशन अभिक्रिया।

(B) $Na^{\oplus} O^{\ominus} Me$ (सोडियम मेथॉक्साइड) के साथ हेलोएरीन की अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रिया है।
$S_NAr$ अभिक्रियाओं में,दर-निर्धारक चरण एरोमैटिक वलय पर न्यूक्लियोफाइल का आक्रमण है जिससे मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स बनता है।
ऑर्थो या पैरा स्थिति पर इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह (जैसे $-NO_2$) की उपस्थिति इस आक्रमण को सुगम बनाती है।
चूंकि सभी यौगिकों में पैरा स्थिति पर $-NO_2$ समूह है,इसलिए अभिक्रिया की दर लिविंग ग्रुप के निकलने की सुगमता पर निर्भर करती है।
लिविंग ग्रुप की क्षमता का क्रम इस प्रकार है: $I^- > Br^- > Cl^- > F^-$.
अतः,न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन के प्रति अभिक्रियाशीलता का क्रम $S (I) > R (Br) > Q (Cl) > P (F)$ है।

(A) प्रत्येक अभिक्रिया का विश्लेषण करते हैं:
$A$: नाइट्रोबेंजीन का $Fe/HCl$ द्वारा एनिलीन में अपचयन होता है। एनिलीन फिर $Br_2/H_2O$ के साथ अभिक्रिया करके $2,4,6-$ट्राइब्रोमोएनिलीन बनाता है। यह एक सही अभिक्रिया है।
$B$: एसिटिलीन रेड हॉट Fe ट्यूब के साथ बेंजीन बनाता है। $CH_3Cl/AlCl_3$ के साथ फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन से टोल्यूनि प्राप्त होता है। $Cl_2/h\nu$ के साथ क्लोरीनीकरण करने पर साइड चेन $(CH_2Cl)$ पर क्लोरीनीकरण होता है,रिंग पर नहीं। अतः,यह गलत है।
$C$: फिनोल $NaHCO_3$ के साथ अभिक्रिया करके फिनोक्साइड बनाने के लिए पर्याप्त अम्लीय नहीं है। इसके लिए $NaOH$ की आवश्यकता होती है। अतः,यह गलत है।
$D$: एनिलीन $0-5^{\circ}C$ पर $NaNO_2/HCl$ के साथ अभिक्रिया करके बेंजीन डायजोनियम क्लोराइड बनाता है। $H_3PO_2$ के साथ उपचार करने पर इसका अपचयन बेंजीन में होता है,फिनोल में नहीं। अतः,यह गलत है।
इसलिए,सही अभिक्रिया $A$ है।

(D) विकल्प $A$ में,पिरिडीन की उपस्थिति में $sec$-ब्यूटेनॉल की $SOCl_2$ के साथ अभिक्रिया $S_N2$ क्रियाविधि द्वारा होती है,जिसके परिणामस्वरूप विन्यास का प्रतिपन्न (inversion) होता है। दिखाया गया उत्पाद इसके अनुरूप है।
विकल्प $B$ में,$sec$-ब्यूटेनॉल की $PBr_3$ के साथ अभिक्रिया $S_N2$ क्रियाविधि द्वारा होती है,जिसके परिणामस्वरूप विन्यास का प्रतिपन्न होता है। दिखाया गया उत्पाद इसके अनुरूप है।
विकल्प $C$ में,$NaH$ अल्कोहल से प्रोटॉन हटाकर एक एल्कोक्साइड आयन बनाता है,जो फिर ब्रोमीन युक्त कार्बन पर अंतःआणविक $S_N2$ आक्रमण करता है,जिससे छह-सदस्यीय चक्रीय ईथर (टेट्राहाइड्रो-$2H$-पायरान) बनता है। यह सही है।
विकल्प $D$ में,निर्जल $AlCl_3$ जैसे लुईस एसिड की उपस्थिति में बेंजीन की $I-Cl$ के साथ अभिक्रिया एक इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन है। चूंकि $I$,$Cl$ की तुलना में कम विद्युत ऋणात्मक है,इसलिए $I^+$ इलेक्ट्रोफाइल के रूप में कार्य करता है। अतः,मुख्य उत्पाद आयोडोबेंजीन है,न कि क्लोरोबेंजीन। इस प्रकार,यह अभिक्रिया सही मुख्य उत्पाद नहीं दर्शाती है।

(C) इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन मेटा स्थिति पर तब होता है जब बेंजीन वलय पर प्रतिस्थापी समूह एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह (निष्क्रिय करने वाला समूह) होता है जिसके पास अनुनाद के माध्यम से दान करने के लिए एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) नहीं होते हैं।
$1$. $Toluene$ $(-CH_3)$,$Ethylbenzene$ $(-CH_2CH_3)$,और $Chlorobenzene$ $(-Cl)$ सभी ऑर्थो/पैरा-निर्देशक समूह हैं।
$2$. $(Trichloromethyl)benzene$ $(C_6H_5CCl_3)$ में,$-CCl_3$ समूह तीन क्लोरीन परमाणुओं के प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) के कारण प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक है। इसके पास अनुनाद के लिए एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं हैं,इसलिए यह एक मेटा-निर्देशक समूह है।

(D) फिनोल,एनिलीन और एनिसोल जैसे यौगिकों में प्रबल सक्रियकारी समूह ($-OH$,$-NH_2$,$-OCH_3$) होते हैं जो बेंजीन वलय के इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाते हैं,जिससे यह इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के प्रति अत्यधिक सक्रिय हो जाता है। अतः,ये $Br_2/H_2O$ के साथ आसानी से ब्रोमीनीकरण करके ट्राइब्रोमो व्युत्पन्न बनाते हैं।
दूसरी ओर,नाइट्रोबेंजीन में एक प्रबल निष्क्रियकारी $-NO_2$ समूह होता है। यह समूह बेंजीन वलय से इलेक्ट्रॉन खींचता है,जिससे इसका इलेक्ट्रॉन घनत्व काफी कम हो जाता है और यह ब्रोमीनीकरण जैसी इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है। इसलिए,यह ट्राइब्रोमो व्युत्पन्न नहीं बनाता है।

(C) वुर्ट्ज़-फिटिंग अभिक्रिया एक रासायनिक अभिक्रिया है जिसमें एरील हैलाइड और एल्काइल हैलाइड की सोडियम धातु और शुष्क ईथर की उपस्थिति में अभिक्रिया होकर एल्काइलबेंजीन बनता है।
सामान्य समीकरण: $C_6H_5X + R-X + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} C_6H_5-R + 2NaX$.
दिए गए विकल्पों की तुलना करने पर,विकल्प $C$ वुर्ट्ज़-फिटिंग अभिक्रिया को दर्शाता है।

(C) आइए प्रत्येक अभिक्रिया का विश्लेषण करें:
$A$: एनिसोल $(C_6H_5OCH_3)$ का $CH_3Cl/AlCl_3$ के साथ फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन $-OCH_3$ समूह की ऑर्थो/पैरा-निर्देशक प्रकृति के कारण मुख्य उत्पाद के रूप में $p$-मिथाइलएनिसोल देता है। यह सही है।
$B$: क्लोरोबेंजीन का $CH_3Cl/AlCl_3$ के साथ फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन $-Cl$ समूह की ऑर्थो/पैरा-निर्देशक प्रकृति के कारण मुख्य उत्पाद के रूप में $p$-क्लोरोटोल्यूइन देता है। यह सही है।
$C$: एसिटानिलाइड का $CH_3COOH$ में $Br_2$ के साथ ब्रोमीनीकरण मुख्य उत्पाद के रूप में $p$-ब्रोमोएसिटानिलाइड देता है क्योंकि $-NHCOCH_3$ समूह एक प्रबल ऑर्थो/पैरा-निर्देशक है और पैरा-स्थान त्रिविम रूप से कम बाधित होता है। विकल्प में दिखाई गई अभिक्रिया मुख्य उत्पाद के रूप में ऑर्थो-आइसोमर देती है,जो गलत है।
$D$: फिनोल का $100 \ ^\circ C$ पर सांद्र $H_2SO_4$ के साथ सल्फोनीकरण मुख्य उत्पाद के रूप में $p$-फिनोलसल्फोनिक एसिड देता है। यह सही है।
अतः,विकल्प $C$ में दी गई अभिक्रिया सही ढंग से प्रदर्शित नहीं है।

(C) प्रत्येक अभिक्रिया का विश्लेषण करते हैं:
$A$: फेनिल बेंजोएट में एक एस्टर समूह $(-COOPh)$ होता है। $-COO-$ समूह इलेक्ट्रॉन-आकर्षक और निष्क्रिय करने वाला होता है,जो इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन को मेटा स्थिति पर निर्देशित करता है। दिखाया गया उत्पाद पैरा है,जो गलत है।
$B$: $-CCl_3$ समूह तीन क्लोरीन परमाणुओं के $-I$ प्रभाव के कारण प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक होता है। यह एक मेटा-निर्देशक समूह है। दिखाया गया उत्पाद ऑर्थो है,जो गलत है।
$C$: $1$-नेफ्थोइक एसिड लैक्टोन में ऑक्सीजन परमाणु सीधे वलय से जुड़ा होता है,जो ऑर्थो/पैरा निर्देशक होता है। $Br^+$ का इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन ऑक्सीजन के सापेक्ष पैरा स्थिति पर होता है,जो नेफ्थलीन वलय की $4$-स्थिति है। यह सही मुख्य उत्पाद है।
$D$: हैलोजन $(-Cl, -Br)$ अनुनाद के कारण ऑर्थो/पैरा निर्देशक होते हैं। वे मेटा स्थिति पर निर्देशित नहीं करते हैं। दिखाया गया उत्पाद मेटा है,जो गलत है।
अतः,सही अभिक्रिया $C$ है।

(B) यह अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रिया है।
$1$-क्लोरो-$2,4$-डाइनाइट्रोबेंजीन में,क्लोरीन परमाणु एक $-NO_2$ समूह के सापेक्ष $ortho$ स्थिति पर और दूसरे $-NO_2$ समूह के सापेक्ष $para$ स्थिति पर स्थित है।
$ortho$ और $para$ स्थितियों पर इलेक्ट्रॉन खींचने वाले समूह (जैसे $-NO_2$) मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स इंटरमीडिएट को स्थिर करके न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए वलय को सक्रिय करते हैं।
चूंकि दोनों $-NO_2$ समूह क्लोरीन परमाणु के सापेक्ष $ortho$ और $para$ स्थितियों पर हैं,इसलिए क्लोरीन परमाणु अत्यधिक सक्रिय हो जाता है और मेथॉक्साइड आयन $(CH_3O^-)$ द्वारा प्रतिस्थापित होकर $1$-मेथॉक्सी-$2,4$-डाइनाइट्रोबेंजीन बनाता है।

(B) नाभिकरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं तब अधिक आसानी से होती हैं जब बेंजीन वलय पर इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ उपस्थित होते हैं। ये समूह अभिक्रिया के दौरान बनने वाले ऋणावेशित मध्यवर्ती (Meisenheimer complex) को स्थिर करते हैं। $-NO_2$ समूह अपने $-I$ और $-M$ प्रभावों के कारण एक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है,जो कार्बोनियन मध्यवर्ती को काफी हद तक स्थिर करता है। इसलिए,$1$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन सबसे आसानी से नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया देता है।

(B) दिखाई गई अभिक्रिया नाइट्रोबेंजीन की उपस्थिति में एनिसोल $(\text{मेथॉक्सीबेंजीन})$ का फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एसिलेशन है।
नाइट्रोबेंजीन एक अत्यधिक निष्क्रिय विलायक है और यह अभिक्रिया में भाग नहीं लेता है।
एनिसोल में $-OCH_3$ समूह होता है,जो एक ऑर्थो/पैरा निर्देशक समूह है।
इसलिए,इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन (एसिलेशन) एनिसोल वलय के ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर होगा,जिससे $2$-मेथॉक्सीएसिटोफेनोन और $4$-मेथॉक्सीएसिटोफेनोन का मिश्रण प्राप्त होगा।

(D) फ्रिडेल-क्राफ्ट अभिक्रियाएं (ऐल्काइलेशन या एसाइलेशन) अत्यधिक निष्क्रिय एरोमैटिक वलयों पर नहीं होती हैं।
नाइट्रो समूह $(-NO_2)$ एक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है जो बेंजीन वलय के इलेक्ट्रॉन घनत्व को इतना कम कर देता है कि यह इलेक्ट्रोफाइल (एसाइलियम आयन) के साथ अभिक्रिया नहीं करता है।
इसलिए,नाइट्रोबेंजीन फ्रिडेल-क्राफ्ट एसाइलेशन अभिक्रिया नहीं देता है।

(C) अभिक्रिया का क्रम इस प्रकार है:
$1$. बेंजीन,$FeCl_3$ की उपस्थिति में $Cl_2$ के साथ अभिक्रिया करके क्लोरोबेंजीन $(A)$ बनाता है।
$2$. क्लोरोबेंजीन $(A)$ का $Conc. HNO_3 + Conc. H_2SO_4$ के साथ नाइट्रीकरण करने पर $o$-नाइट्रोक्लोरोबेंजीन और $p$-नाइट्रोक्लोरोबेंजीन का मिश्रण प्राप्त होता है। कम त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण $p$-नाइट्रोक्लोरोबेंजीन $(B)$ मुख्य उत्पाद होता है।
$3$. $p$-नाइट्रोक्लोरोबेंजीन $(B)$ की $443 \ K$ पर $NaOH$ के साथ नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया और उसके बाद अम्लीकरण $(H^+)$ करने पर $Cl$ परमाणु का $-OH$ समूह द्वारा प्रतिस्थापन हो जाता है,जिससे $p$-नाइट्रोफिनोल $(C)$ प्राप्त होता है।

(B) यह अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रिया है।
अभिकारक $1$-फ्लुओरो-$2$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन है।
नाइट्रो समूह $(-NO_2)$ एक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है जो ऑर्थो और पैरा स्थितियों को न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए सक्रिय करता है।
इस अणु में,फ्लुओरीन परमाणु $-NO_2$ समूह के सापेक्ष पैरा स्थिति पर है और क्लोरीन परमाणु $-NO_2$ समूह के सापेक्ष मेटा स्थिति पर है।
न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन $-NO_2$ समूह के सापेक्ष पैरा स्थिति पर सबसे आसानी से होता है क्योंकि मध्यवर्ती कार्बोनियन (माइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स) $-NO_2$ समूह के साथ अनुनाद (resonance) द्वारा स्थिर होता है।
इसके अलावा,$S_NAr$ अभिक्रियाओं में फ्लुओरीन,क्लोरीन की तुलना में एक बेहतर लिविंग ग्रुप है क्योंकि इसकी उच्च विद्युत ऋणात्मकता न्यूक्लियोफिलिक हमले की संक्रमण अवस्था को स्थिर करती है।
इसलिए,$OH^-$ आयन फ्लुओरीन से जुड़े कार्बन परमाणु पर हमला करता है,जिससे फ्लुओराइड आयन का विस्थापन होता है।
अंतिम उत्पाद $2$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोफिनोल है।

(A) प्रारंभिक पदार्थ $1$-फ्लुओरो-$4$-मेथॉक्सीबेंजीन है। मेथॉक्सी समूह $(-OCH_3)$ एक प्रबल सक्रियकारी समूह है और यह ऑर्थो/पैरा-निर्देशक है,जबकि फ्लुओरो समूह $(-F)$ एक दुर्बल निष्क्रियकारी समूह है और यह भी ऑर्थो/पैरा-निर्देशक है।
इस अणु में,$-OCH_3$ समूह स्थिति $1$ पर है और $-F$ समूह स्थिति $4$ पर है। $-OCH_3$ समूह के सापेक्ष ऑर्थो स्थितियाँ $2$ और $6$ हैं। $-F$ समूह के सापेक्ष ऑर्थो स्थितियाँ $3$ और $5$ हैं।
$-OCH_3$ समूह के प्रबल सक्रियकारी प्रभाव के कारण,इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन (नाइट्रीकरण) मुख्य रूप से $-OCH_3$ समूह द्वारा निर्देशित होगा। $-OCH_3$ के सापेक्ष ऑर्थो स्थिति (स्थिति $2$) $-F$ समूह के सापेक्ष मेटा स्थिति है। $-F$ के सापेक्ष ऑर्थो स्थिति (स्थिति $3$) $-OCH_3$ समूह के सापेक्ष मेटा स्थिति है।
चूंकि $-OCH_3$,$-F$ की तुलना में बहुत अधिक सक्रियकारी समूह है,इसलिए नाइट्रीकरण मुख्य रूप से $-OCH_3$ समूह के ऑर्थो स्थिति पर होता है। अतः,मुख्य उत्पाद $1$-फ्लुओरो-$4$-मेथॉक्सी-$2$-नाइट्रोबेंजीन है।

(D) प्रारंभिक पदार्थ $1-chloro-2-hydroxy-4-nitrobenzene$ है।
$OH^-$ (क्षार) के साथ उपचार करने पर फेनोलिक $-OH$ समूह का विप्रोटोनिकरण होकर फेनॉक्साइड आयन बनता है।
हालाँकि,दी गई अभिक्रिया स्थितियाँ $(OH^-, \Delta)$ आमतौर पर न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ को संदर्भित करती हैं।
$1-chloro-2-hydroxy-4-nitrobenzene$ में,$-OH$ समूह $-Cl$ समूह के ऑर्थो और $-NO_2$ समूह के पैरा स्थान पर है।
क्षारीय स्थितियों में,फेनॉक्साइड आयन बनता है। इलेक्ट्रॉन-आकर्षक $-NO_2$ समूह वलय को न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन के लिए सक्रिय करता है।
लेकिन,$-OH$ समूह पहले से ही मौजूद है। ऑर्थो-हाइड्रॉक्सिल समूह वाले क्लोरोबेंजीन व्युत्पन्न पर $OH^-$ के साथ अभिक्रिया $-Cl$ के प्रतिस्थापन की ओर नहीं ले जाती है क्योंकि फेनॉक्साइड एक खराब लीविंग ग्रुप है।
दिए गए विकल्पों को देखते हुए,कोई अभिक्रिया नहीं होती है।

(D) $1$. एसिटिलीन $(CH \equiv CH)$ की रेड हॉट $Fe$ ट्यूब के साथ अभिक्रिया चक्रीय बहुलकीकरण (cyclic polymerization) द्वारा बेंजीन $(A)$ बनाती है।
$2$. बेंजीन $(A)$ की $FeCl_3$ (लुईस अम्ल) की उपस्थिति में $Cl_2$ के साथ अभिक्रिया इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन द्वारा क्लोरोबेंजीन $(B)$ बनाती है।
$3$. क्लोरोबेंजीन $(B)$ की निर्जलीय $AlCl_3$ की उपस्थिति में मिथाइल क्लोराइड $(CH_3-Cl)$ के साथ अभिक्रिया (फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन) होती है। चूंकि $-Cl$ समूह ऑर्थो/पैरा निर्देशक है,इसलिए मुख्य उत्पाद पैरा-प्रतिस्थापित आइसोमर,$4$-क्लोरोटोल्यूइन $(C)$ प्राप्त होता है।

(A) यह अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रिया है।
$S_NAr$ अभिक्रियाओं में,लिविंग ग्रुप की क्षमता हैलोजन परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता द्वारा निर्धारित की जाती है क्योंकि दर-निर्धारक चरण मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स का निर्माण है।
फ्लोरीन $(F)$,क्लोरीन $(Cl)$ की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक है,जो $F$ से जुड़े कार्बन परमाणु को अधिक इलेक्ट्रॉन-न्यून बनाता है और इस प्रकार न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए अधिक संवेदनशील बनाता है।
इसलिए,न्यूक्लियोफाइल (पाइपरिडीन) क्लोरीन परमाणु के बजाय फ्लोरीन परमाणु को प्राथमिकता से विस्थापित करेगा।
प्राप्त उत्पाद $1$-पाइपरिडीनो-$2$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन है।

(C) एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ की उपस्थिति में ऐसीटेनिलाइड की ब्रोमीन के साथ अभिक्रिया एक इलेक्ट्रॉनरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
$-NHCOCH_3$ समूह ऑर्थो/पैरा-निर्देशी होता है क्योंकि नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद लोन पेयर बेंजीन रिंग के साथ अनुनाद में भाग लेते हैं।
ऑर्थो स्थिति पर त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण,पैरा-आइसोमर मुख्य उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है।
अतः,मुख्य उत्पाद $p$-ब्रोमोऐसीटेनिलाइड है।

(C) दी गई अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया $(S_NAr)$ है।
एरोमैटिक वलय पर न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया ऑर्थो या पैरा स्थितियों पर मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूहों (EWGs) की उपस्थिति से सुगम हो जाती है।
ये समूह एरोमैटिक वलय के इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करते हैं,जिससे यह न्यूक्लियोफाइल (जैसे $NaOH$ से $OH^-$) द्वारा हमले के लिए अधिक संवेदनशील हो जाता है।
दिए गए विकल्पों में से,$-NO_2$ अपने $-I$ और $-M$ प्रभावों के कारण एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है।
$-OCH_3$ और $-CH_3$ इलेक्ट्रॉन-दाता समूह हैं,जो न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन की दर को कम करते हैं।
इसलिए,अभिक्रिया की दर तब अधिकतम होती है जब $G = -NO_2$ होता है।

(C) दी गई अभिक्रिया में दो एरिल हैलाइड अणु $(C_6H_5Cl)$ सोडियम धातु और शुष्क ईथर की उपस्थिति में जुड़कर डाइफेनिल $(C_6H_5-C_6H_5)$ बनाते हैं।
यह विशिष्ट अभिक्रिया,जिसमें दो एरिल हैलाइड अणु सोडियम के साथ अभिक्रिया करके एक डाइएरिल यौगिक बनाते हैं,फिटिग अभिक्रिया कहलाती है।
अतः,सही विकल्प $(C)$ है।

(D) क्षार $(HO^-)$ की उपस्थिति में साइक्लोपेंटाडाइन की हेलोफॉर्म के साथ अभिक्रिया एक डाइहेलोकार्बीन मध्यवर्ती के माध्यम से होती है,जो $[4+2]$ साइक्लोएडिशन और उसके बाद रिंग विस्तार द्वारा बेंजीन व्युत्पन्न बनाती है।
$(A)$ साइक्लोपेंटाडाइन + $CHCl_3, HO^-$ $\rightarrow$ डाइक्लोरोकार्बीन $(:CCl_2)$ $\rightarrow$ क्लोरोबेंजीन।
$(B)$ साइक्लोपेंटाडाइन + $CHBrCl_2, HO^-$ $\rightarrow$ ब्रोमोक्लोरोकार्बीन $(:CClBr)$ $\rightarrow$ लीविंग ग्रुप क्षमता $Br^- > Cl^-$ है। अतः,$Br^-$ बाहर निकलता है और क्लोरोबेंजीन बनता है।
$(C)$ साइक्लोपेंटाडाइन + $CHBr_2Cl, HO^-$ $\rightarrow$ डाइब्रोमोकार्बीन $(:CBr_2)$ $\rightarrow$ ब्रोमोबेंजीन।
$(D)$ साइक्लोपेंटाडाइन + $CHFClBr, HO^-$ $\rightarrow$ क्लोरोफ्लोरोकार्बीन $(:CFCl)$ $\rightarrow$ लीविंग ग्रुप क्षमता $Cl^- > F^-$ है। अतः,$Cl^-$ बाहर निकलता है और फ्लोरोबेंजीन बनता है।

(C) यह अभिक्रिया एक प्रतिस्थापित इंडेन व्युत्पन्न का फ्रीडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन है।
सब्सट्रेट में एक tert-ब्यूटाइल समूह और पांच-सदस्यीय वलय पर एक gem-डाइमिथाइल समूह होता है।
इलेक्ट्रोफाइल एसिटाइल धनायन $(CH_3CO^+)$ है,जो $CH_3COCl$ और $AlCl_3$ से उत्पन्न होता है।
प्रतिस्थापन की स्थिति मौजूदा प्रतिस्थापियों के निर्देशन प्रभाव और त्रिविम बाधा (steric hindrance) द्वारा निर्धारित होती है।
tert-ब्यूटाइल समूह बड़ा होता है और ऑर्थो/पैरा स्थितियों को निर्देशित करता है,लेकिन पैरा स्थिति फ्यूज्ड वलय द्वारा अवरुद्ध होती है।
tert-ब्यूटाइल समूह के सापेक्ष ऑर्थो स्थिति त्रिविम रूप से बाधित होती है।
gem-डाइमिथाइल समूह के सापेक्ष पैरा स्थिति इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन के लिए सबसे सुलभ और इलेक्ट्रॉनिक रूप से अनुकूल है।
इसलिए,एसिटाइल समूह gem-डाइमिथाइल समूह के सापेक्ष पैरा स्थिति पर जुड़ता है,जो विकल्प $C$ में दिखाई गई संरचना के अनुरूप है।

(C) यह अभिक्रिया $1,2,4,5$-टेट्राक्लोरोबेंजीन का हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ है।
प्रारंभ में,एक $OH^-$ आयन एक $Cl$ परमाणु को प्रतिस्थापित करके $2,4,5$-ट्राइक्लोरोफिनोल बनाता है।
इसके बाद,एक और $OH^-$ आयन फिनोल से प्रोटॉन हटाकर फिनोक्साइड आयन बनाता है।
यह फिनोक्साइड आयन फिर $1,2,4,5$-टेट्राक्लोरोबेंजीन के दूसरे अणु पर हमला करता है,जिससे डाइबेंजो-p-डायोक्सिन व्युत्पन्न का निर्माण होता है।
विशेष रूप से,$2$ मोल $1,2,4,5$-टेट्राक्लोरोबेंजीन की $4$ मोल $OH^-$ के साथ अभिक्रिया से मुख्य उत्पाद $A$ के रूप में $2,3,7,8$-टेट्राक्लोरोडाइबेंजो-p-डायोक्सिन प्राप्त होता है।

(A) न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रिया में ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ अभिक्रिया को तेज करते हैं।
$3$ में दो $-NO_2$ समूह ऑर्थो और पैरा स्थिति पर हैं,इसलिए यह सबसे तेज है।
$4$ में एक $-NO_2$ समूह पैरा स्थिति पर है,जो $1$ (ऑर्थो) की तुलना में अधिक स्थिरता प्रदान करता है।
$2$ में $-NO_2$ समूह मेटा स्थिति पर है,जो कोई अनुनाद स्थिरता प्रदान नहीं करता है।
अतः सही क्रम $3 > 4 > 1 > 2$ है।

(D) यह अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ है।
न्यूक्लियोफाइल $CH_3S^-$ है।
सब्सट्रेट $1-bromo-2-fluoro-4-nitrobenzene$ है।
$-NO_2$ समूह फ्लोरीन के सापेक्ष पैरा स्थिति पर एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है,जो न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए ऑर्थो और पैरा स्थितियों को सक्रिय करता है।
$S_NAr$ अभिक्रियाओं में फ्लोरीन,ब्रोमीन की तुलना में एक बेहतर लिविंग ग्रुप है क्योंकि इसकी उच्च विद्युत ऋणात्मकता मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स इंटरमीडिएट को स्थिर करती है।
इसलिए,$CH_3S^-$ न्यूक्लियोफाइल फ्लोरीन युक्त कार्बन पर हमला करता है और फ्लोराइड आयन को विस्थापित करता है।
उत्पाद $2-(methylthio)-1-fluoro-4-nitrobenzene$ है (जो विकल्प $D$ में दर्शाया गया है)।

(A) हेलोबेंजीन में,हैलोजन $o, p$-निर्देशी होते हैं।
जैसे-जैसे हैलोजन की विद्युत ऋणात्मकता घटती है,$o/p$ अनुपात बढ़ता है $(F > Cl > Br > I)$।
फ्लोरीन का प्रबल $-I$ प्रभाव निकटता के कारण ऑर्थो स्थिति को पैरा स्थिति की तुलना में अधिक निष्क्रिय कर देता है।
जैसे-जैसे $-I$ प्रभाव $F$ से $I$ तक कमजोर होता है,ऑर्थो स्थिति की सापेक्ष निष्क्रियता कम हो जाती है,जिससे $o/p$ अनुपात में वृद्धि होती है।
अतः,सही क्रम $A < B < C < D$ है।

(B) अभिकारक $4$-क्लोरोटोलुइन है। क्लोरीन परमाणु सीधे बेंजीन वलय से जुड़ा होता है,जो अनुनाद के कारण $C-Cl$ बंध को आंशिक द्वि-बंध गुण प्रदान करता है। यह $C-Cl$ बंध को बहुत मजबूत बनाता है और इसे $S_N2$ जैसी नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के प्रति प्रतिरोधी बनाता है। इसलिए,$NaSH$ के साथ अभिक्रिया सामान्य परिस्थितियों में आगे नहीं बढ़ेगी। अतः,सही उत्तर कोई अभिक्रिया नहीं है।

(B) यह अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ क्रियाविधि द्वारा होती है।
$1$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन के $2$ मोल $Na_2S$ के साथ अभिक्रिया करते हैं।
सल्फाइड आयन $(S^{2-})$ एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और $1$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन में क्लोरीन परमाणु से जुड़े इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन पर आक्रमण करता है,जिससे क्लोराइड आयन विस्थापित हो जाता है।
यह $4$-नाइट्रोबेंजीनथायोलेट मध्यवर्ती बनाता है,जो फिर $1$-क्लोरो-$4$-नाइट्रोबेंजीन के दूसरे अणु के साथ अभिक्रिया करके अंतिम उत्पाद,बिस($4$-नाइट्रोफेनिल) सल्फाइड बनाता है।

(A) न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रियाओं में,दर-निर्धारक चरण एरोमैटिक वलय पर न्यूक्लियोफाइल का आक्रमण है जिससे मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स बनता है।
इस क्रियाविधि में हैलोजन परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
चूंकि फ्लोरीन परमाणु सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक है,यह सबसे मजबूत $-I$ (प्रेरणिक) प्रभाव डालता है,जो वलय से इलेक्ट्रॉन घनत्व खींचकर संक्रमण अवस्था (कार्बेनायन मध्यवर्ती) को काफी स्थिर करता है।
इसलिए,न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन के लिए अभिक्रियाशीलता का क्रम $F > Cl > Br > I$ है।
अतः,$-F$ परमाणु सबसे आसानी से प्रतिस्थापित होता है।

(B) नाइट्रोसो समूह $(-NO)$ अद्वितीय है क्योंकि यह आक्रमण करने वाली प्रजाति की प्रकृति के आधार पर $+M$ और $-M$ दोनों प्रभाव प्रदर्शित कर सकता है।
इलेक्ट्रॉनरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(E^+)$ में,नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म को वलय को दान किया जा सकता है,जो ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर मध्यवर्ती कार्बोकेशन को स्थिर करता है ($+M$ प्रभाव)।
नाभिकरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(Nu^-)$ में,नाइट्रोजन परमाणु वलय से इलेक्ट्रॉन घनत्व स्वीकार कर सकता है,जो ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर मध्यवर्ती कार्बोनियन को स्थिर करता है ($-M$ प्रभाव)।
इसलिए,$-NO$ दोनों प्रकार के प्रतिस्थापन में ऑर्थो-पैरा निर्देशक है।

(B) दी गई अभिक्रिया एक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया है।
नाइट्रोबेंजीन $(Ph-NO_2)$ में एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक $-NO_2$ समूह होता है।
यह समूह बेंजीन वलय को इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन के लिए निष्क्रिय कर देता है।
इसके अलावा,$-NO_2$ समूह के नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद लोन पेयर लुईस एसिड उत्प्रेरक $AlCl_3$ के साथ समन्वयित हो जाते हैं,जो वलय को और अधिक निष्क्रिय कर देते हैं।
इसलिए,नाइट्रोबेंजीन फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया नहीं देता है।
अतः,कोई अभिक्रिया नहीं होती है।

(A) $C-1$ स्थिति पर $^{14}C$ लेबल वाले क्लोरोबेन्जीन की $NaNH_2/NH_3$ के साथ प्रतिक्रिया बेन्जाइन तंत्र के माध्यम से होती है।
$1$. एमाइड आयन $(NH_2^-)$ ऑर्थो-हाइड्रोजन को हटाता है,जिससे दो बेन्जाइन मध्यवर्ती बनते हैं: $1,2$-डीहाइड्रोबेन्जीन ($C-1$ स्थिति पर $^{14}C$ के साथ) और $2,3$-डीहाइड्रोबेन्जीन ($C-2$ स्थिति पर $^{14}C$ के साथ)।
$2$. इन मध्यवर्तियों पर $NH_2^-$ द्वारा न्यूक्लियोफिलिक हमला प्रत्येक के लिए दो स्थितियों पर हो सकता है,जिसके परिणामस्वरूप तीन उत्पाद मिलते हैं: ऑर्थो-लेबल वाला एनिलिन,मेटा-लेबल वाला एनिलिन और इप्सो-लेबल वाला एनिलिन।
$3$. बेन्जाइन गठन की सांख्यिकीय संभावना और बाद के न्यूक्लियोफिलिक हमले के आधार पर,उत्पाद $1:2:1$ के अनुपात में बनते हैं।
$4$. मुख्य उत्पाद वह है जहाँ अमीनो समूह $^{14}C$ लेबल (ऑर्थो स्थिति) के निकटवर्ती कार्बन से जुड़ा होता है।

(A) न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रियाएं बेंजीन वलय पर इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूहों (EWGs) की उपस्थिति से सुगम होती हैं,विशेष रूप से ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर।
ये समूह अनुनाद ($-M$ प्रभाव) और प्रेरण ($-I$ प्रभाव) के माध्यम से ऋणात्मक आवेशित मध्यवर्ती (मेइसेनहाइमर कॉम्प्लेक्स) को स्थिर करते हैं।
पैरा स्थिति पर प्रतिस्थापियों के लिए इलेक्ट्रॉन-आकर्षक शक्ति का क्रम है: $NO_2 > Cl > CH_3 > OCH_3$।
$NO_2$ एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-M$ और $-I$ प्रभाव) है,जो $S_NAr$ अभिक्रिया की दर को काफी बढ़ा देता है।
इसलिए,$p$-नाइट्रोक्लोरोबेंजीन सबसे तेज़ दर पर न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया देता है।

(A) लक्षित उत्पाद $o$-bromonitrobenzene है।
$C_6H_5Br$ में,$-Br$ समूह $+M$ प्रभाव के कारण ऑर्थो/पैरा निर्देशक है।
इसलिए,$HNO_3$ और $H_2SO_4$ का उपयोग करके ब्रोमोबेंजीन का नाइट्रीकरण करने पर ऑर्थो और पैरा आइसोमर्स प्राप्त होंगे,जिसमें वांछित $o$-bromonitrobenzene शामिल है।
इसके विपरीत,$-NO_2$ एक मेटा-निर्देशक समूह है,इसलिए नाइट्रोबेंजीन का ब्रोमीनीकरण करने पर $m$-bromonitrobenzene प्राप्त होगा।
अतः,सही संयोजन $C_6H_5Br + HNO_3, H_2SO_4$ है।

(C) यह अभिक्रिया एक न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ अभिक्रिया है।
अभिकारक $3,4$-डाइक्लोरोनाइट्रोबेंजीन है।
$-NO_2$ समूह एक क्लोरीन परमाणु के सापेक्ष पैरा स्थिति पर और दूसरे के सापेक्ष मेटा स्थिति पर स्थित एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है।
न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(-NO_2)$ के सापेक्ष ऑर्थो या पैरा स्थिति पर प्राथमिकता से होता है क्योंकि मध्यवर्ती मेइसेनहाइमर संकुल अनुनाद द्वारा स्थिर होता है।
$3,4$-डाइक्लोरोनाइट्रोबेंजीन में,$4$-स्थिति पर स्थित क्लोरीन ($-NO_2$ के पैरा में) $3$-स्थिति पर स्थित क्लोरीन ($-NO_2$ के मेटा में) की तुलना में प्रतिस्थापन के लिए अधिक सक्रिय है।
इसलिए,मेथोक्साइड आयन $(CH_3O^-)$ $4$-स्थिति पर आक्रमण करता है और क्लोराइड आयन को विस्थापित करके $3$-क्लोरो-$4$-मेथोक्सीनाइट्रोबेंजीन बनाता है।

(D) अभिकारक $N$-फेनिल-आइसोइंडोलिन$-1-$ओन है। इस अणु में दो एरोमैटिक वलय हैं: एक लैक्टम वलय के साथ जुड़ा हुआ और दूसरा नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ा हुआ।
नाइट्रोजन परमाणु कार्बोनिल समूह से जुड़ा है,जो एक इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(-C=O)$ है। यह नाइट्रोजन परमाणु को अनुनाद $(-N-C=O)$ के माध्यम से इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह के रूप में कार्य करने के लिए प्रेरित करता है,जो $N$-फेनिल वलय को इलेक्ट्रॉनरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन के लिए निष्क्रिय बनाता है।
हालाँकि,$N$-फेनिल वलय पर नाइट्रोजन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण,यह कार्बोनिल से जुड़े वलय की तुलना में इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के लिए अधिक सक्रिय होता है। इसलिए,ब्रोमीनीकरण $N$-फेनिल वलय पर होता है,मुख्य रूप से पैरा स्थिति पर। मुख्य उत्पाद $N$-फेनिल समूह का $p$-ब्रोमो व्युत्पन्न है।

(C) फेनिल बेंजोएट में दो एरोमैटिक वलय होते हैं: बेंज़ोयल वलय (कार्बोनिल समूह से जुड़ा) और फेनॉक्सी वलय (ऑक्सीजन परमाणु से जुड़ा)।
$1$. बेंज़ोयल वलय $-COOR$ समूह से जुड़ा होता है,जो इलेक्ट्रॉन-आकर्षक ($-I$ और $-M$ प्रभाव) होता है,जो इसे निष्क्रिय और मेटा-निर्देशकारी बनाता है।
$2$. फेनॉक्सी वलय ऑक्सीजन परमाणु से जुड़ा होता है,जो $+M$ प्रभाव डालता है,जिससे यह सक्रिय और ऑर्थो/पैरा-निर्देशकारी बन जाता है।
$3$. इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन (जैसे ब्रोमिनेशन) अधिक सक्रिय वलय पर आसानी से होता है। इसलिए,फेनॉक्सी वलय प्रतिस्थापन का स्थान है।
$4$. ऑर्थो स्थिति पर त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण,पैरा-प्रतिस्थापित उत्पाद मुख्य उत्पाद होता है। अतः,उत्पाद $4$-ब्रोमोफेनिल बेंजोएट है।

(B) $HO^-$ आयनों के साथ एरिल हैलाइड की अभिक्रिया न्यूक्लियोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन $(S_NAr)$ तंत्र का पालन करती है।
$S_NAr$ अभिक्रिया की दर बेंजीन रिंग पर उपस्थित इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(-NO_2)$ की संख्या के सीधे समानुपाती होती है।
दिए गए यौगिकों में $-NO_2$ समूहों की संख्या इस प्रकार है:
$(I)$ $meta$-नाइट्रो-ब्रोमोबेंजीन: $1$ $-NO_2$ समूह।
$(II)$ $2,4,6$-ट्राइनाइट्रो-ब्रोमोबेंजीन: $3$ $-NO_2$ समूह।
$(III)$ $para$-नाइट्रो-ब्रोमोबेंजीन: $1$ $-NO_2$ समूह।
$(IV)$ $2,4$-डाइनाइट्रो-ब्रोमोबेंजीन: $2$ $-NO_2$ समूह।
$(I)$ और $(III)$ की तुलना करने पर,$para$ स्थिति पर स्थित $-NO_2$ समूह $(III)$,$meta$ स्थिति $(I)$ की तुलना में अनुनाद द्वारा अधिक स्थिरता प्रदान करता है।
अतः,अभिक्रियाशीलता का क्रम $II > IV > III > I$ है।

(A) $o/p$ अनुपात ऑर्थो-प्रतिस्थापित उत्पाद और पैरा-प्रतिस्थापित उत्पाद के अनुपात को दर्शाता है। जैसे-जैसे प्रतिस्थापी $R$ का आकार बढ़ता है,ऑर्थो स्थिति पर त्रिविम बाधा (steric hindrance) बढ़ती है,जिससे पैरा-उत्पाद की तुलना में ऑर्थो-उत्पाद का निर्माण अधिक कठिन हो जाता है।
इसलिए,$o/p$ अनुपात तब सबसे अधिक होता है जब प्रतिस्थापी $R$ सबसे छोटा होता है।
दिए गए एल्काइल समूहों के आकार की तुलना:
$R=-CH_3$ (सबसे छोटा)
$R=-CH_2-CH_3$
$R=-CHMe_2$
$R=-CMe_3$ (सबसे बड़ा)
चूंकि $-CH_3$ सबसे छोटा समूह है,यह ऑर्थो स्थिति पर आने वाले इलेक्ट्रोफाइल को सबसे कम त्रिविम बाधा प्रदान करता है,जिसके परिणामस्वरूप $o/p$ अनुपात सबसे अधिक होता है।

(B) इस अभिक्रिया में $AlCl_3$ की उपस्थिति में ब्रोमोबेंजीन की डाइक्लोरोऐल्केन के साथ अभिक्रिया शामिल है।
यह एक अंतःआणविक फ्रीडल-क्राफ्ट्स ऐल्काइलेशन अभिक्रिया का उदाहरण है।
ऐल्काइल क्लोराइड से उत्पन्न इलेक्ट्रोफाइल बेंजीन रिंग पर आक्रमण करता है।
अभिकारक की संरचना को देखते हुए,चक्रीकरण के परिणामस्वरूप टेट्राहैड्रोनैफ्थलीन व्युत्पन्न का निर्माण होता है।
सही उत्पाद $1$-ब्रोमो-$5,5$-डाइमिथाइल-$5,6,7,8$-टेट्राहैड्रोनैफ्थलीन है।

(C) नाभिकरागी $(ArO^{-})$ उस कार्बन परमाणु पर आक्रमण करता है जो सबसे अधिक इलेक्ट्रॉन-न्यून होता है।
दिए गए अणु में,$-NO_2$ समूह एक मजबूत $-M$ (मेसोमेरिक) प्रभाव और $-I$ (प्रेरणिक) प्रभाव डालता है,जो $-NO_2$ समूह के सापेक्ष ऑर्थो और पैरा स्थितियों की इलेक्ट्रोफिलिसिटी को काफी बढ़ा देता है।
हालाँकि,स्थिति $iii$ इलेक्ट्रॉन-आकर्षक $-I^{+}$ समूह से जुड़ा हुआ इप्सो-कार्बन है,जो इसे नाभिकरागी आक्रमण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील बनाता है।
इसलिए,स्थिति $iii$ नाभिकरागी आक्रमण के लिए सबसे अनुकूल स्थान है।