Carbocations MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Carbocations - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

अवधारणा:

चक्रीय एसिटैलों का अम्लीय जलअपघटन

• चक्रीय एसिटैल एक कार्बोकैटायन मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से अम्ल-उत्प्रेरित जलअपघटन से गुजरते हैं।
• जलअपघटन की दर अभिक्रिया के दौरान बनने वाले कार्बोकैटायन की स्थायित्व पर निर्भर करती है।
• कार्बोकैटायन स्थायित्व अनुनाद, अतिसंयुग्मन और वलय तनाव (विशेष रूप से ब्रिजहेड कार्बन) से प्रभावित होता है।

व्याख्या:

• यौगिक I: ऐरोमैटिक वलय के साथ अनुनाद द्वारा स्थिर एक बेंज़िलिक कार्बोकैटायन बनाता है। सबसे तेज जलअपघटन और +M द्वारा स्थायीकृत।
• यौगिक III: एक द्वितीयक कार्बोकैटायन बनाता है जो आसन्न ऐरोमैटिक वलय द्वारा कुछ हद तक स्थिर होता है। नाइट्रो समूह की उपस्थिति के कारण मध्यम जलअपघटन दर।
• यौगिक II: एक द्विचक्रीय प्रणाली में एक ब्रिजहेड स्थिति पर कार्बोकैटायन बनता है - ब्रेड्ट के नियम के कारण अत्यधिक अस्थिर। सबसे धीमा जलअपघटन।

कार्बोकैटायनों का स्थायित्व क्रम:

बेंज़िलिक (I) > द्वितीयक (III) >> ब्रिजहेड (II)

इसलिए, अम्लीय जलअपघटन दर का सही क्रम: I > III > II है।

अवधारणा:-

कार्बोकैटायन की स्थिरता:

• कार्बोकैटायन की स्थिरता अतिसंयुग्मन, अनुनाद और प्रेरण प्रभाव जैसे कई कारकों पर निर्भर करती है।
• इन कारकों में से, अनुनाद प्रभाव कार्बोकैटायन की स्थिरता के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक है।
• कार्बोकैटायन के लिए स्थिरता का प्रेक्षित क्रम इस प्रकार है:

तृतीयक> द्वितीयक> प्राथमिक> मिथाइल

स्पष्टीकरण:-

• कार्बोकैटायन I और III ब्रिजहेड कार्बोकैटायन हैं। कार्बोकैटायन sp² संकरित होता है। अतः, इसकी एक समतलीय ज्यामिति है।

​

• ब्रिजहेड कार्बोकैटायन की ब्रिजहेड स्थिति में C परमाणु समतलीय नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि sp2 संकरण के कारण C परमाणु ब्रिजहेड स्थिति में पर्याप्त कोण विकृति का अनुभव करता है। अतः, कार्बोकैटायन I और III अस्थिर कार्बोकैटायन हैं।
• ब्रिजहेड कार्बोकैटायन के बीच, वलय में C परमाणुओं की अधिक संख्या वाले कार्बोकैटायन में अन्य कार्बोकैटायन की तुलना में कम त्रिविमी विकृति होती है और इसलिए यह कुछ हद तक स्थिर रहते है।
• इस प्रकार, वलय में C परमाणुओं की अधिक संख्या वाला कार्बोकैटायन II, कार्बोकैटायन I की तुलना में अधिक स्थिर होता है।
• अब, कार्बोकैटायन II एक तृतीयक कार्बोकैटायन है।​ तृतीयक कार्बोकैटायन III तीनों कार्बोकैटायन की तुलना में सबसे स्थिर कार्बोकैटायन है क्योंकि यह एक तृतीयक कार्बोकैटायन है, जो प्रेरण और अतिसंयुग्मन प्रभाव दोनों द्वारा स्थिर होता है।
• इस प्रकार, इसका स्थिरता क्रम II>III>I होगा।

निष्कर्ष:-

• अतः, निम्नलिखित कार्बोकैटायन की स्थिरता का सही क्रम II>III>I है।

संकल्पना:

कार्बोधनायन स्थायित्व

• कार्बोधनायन एक धनात्मक आवेशित कार्बन परमाणु है जिसमें चार के बजाय तीन बंधन होते हैं।
• कार्बोधनायन का स्थायित्व कई कारकों से प्रभावित होता है जिनमें अतिसंयुग्मन, अनुनाद और प्रेरक प्रभाव शामिल हैं।
• सामान्य तौर पर, कार्बोधनायनों के स्थायित्व का क्रम इस प्रकार है:
  • तृतीयक (3°) > द्वितीयक (2°) > प्राथमिक (1°) > मेथिल (CH₃⁺)

व्याख्या:

इसलिए, सबसे स्थायी कार्बोधनायन विकल्प 1 (a) है।

संकल्पना:

एल्कोहॉल का निर्जलीकरण करके एल्कीन बनाना

• अम्ल (H⁺) और ऊष्मा (Δ) की उपस्थिति में, तृतीयक एल्कोहॉल E1 विलोपन क्रियाविधि के माध्यम से एल्कीन बनाने के लिए निर्जलीकरण से गुजरते हैं।
• क्रिया हाइड्रॉक्सिल समूह को प्रोटॉनित करके शुरू होती है, जिससे यह एक अच्छा अवशिष्ट समूह (जल) बन जाता है।
• जल के निकलने के बाद कार्बधनायन मध्यवर्ती का निर्माण होता है।
• यदि अधिक स्थायी कार्बधनायन बन सकता है, तो कार्बधनायन पुनर्विन्यास हो सकती है, जिससे सबसे प्रतिस्थापित (और स्थायी) एल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में बनता है।

व्याख्या:

• दिया गया एल्कोहॉल एक तृतीयक एल्कोहॉल है, इसलिए यह E1 विलोपन से गुजरेगा।
• चरण 1: हाइड्रॉक्सिल समूह (-OH) का प्रोटॉनन एक अच्छा त्याग समूह (H₂O) बनाने की ओर ले जाता है, जो फिर निकल जाता है, जिससे कार्बधनायन उत्पन्न होता है।
• चरण 2: परिणामी कार्बधनायन कम स्थिर होता है और आगे पुनर्व्यवस्था की आवश्यकता होती है।
• चरण 3: आसन्न कार्बन से एक हाइड्रोजन परमाणु हटा दिया जाता है, जिससे द्विबंध का निर्माण होता है। बनने वाला उत्पाद सबसे प्रतिस्थापित एल्कीन (ज़ैत्सेव नियम) होगा, जो सबसे स्थिर रूप है।
• अभिक्रिया:

निष्कर्ष:

सही विकल्प है: विकल्प 3

अवधारणा:

ऐल्कोहल का निर्जलीकरण और वलय प्रसार

• जब ऐल्कोहल सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है, तो यह आमतौर पर निर्जलीकरण से गुजरता है, जिससे कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनता है।
• साइक्लोप्रोपिल जैसे तनावग्रस्त वलयों में, कार्बोकेशन वलय विकृति को दूर करने के लिए पुनर्व्यवस्था से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर कार्बोकेशन बनता है।
• अंतिम उत्पाद पुनर्व्यवस्थित कार्बोकेशन की स्थिरता से निर्धारित होता है, जो अक्सर वलय प्रसार और कीटोन जैसे कार्बोनिल यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाता है।

क्रियाविधि:

• चरण 1: साइक्लोप्रोपिलमेथिल कार्बोकेशन का निर्माण
  • 
• चरण 3: साइक्लोब्यूटिल कार्बोकेशन में वलय प्रसार
  • अस्थिर कार्बोकेशन वलय प्रसार से गुजरता है, जहाँ तनावग्रस्त साइक्लोप्रोपिल वलय अधिक स्थिर चार-सदस्यीय साइक्लोब्यूटिल कार्बोकेशन बनाने के लिए खुलता है।
  • 
• चरण 4: साइक्लोब्यूटेनोन का निर्माण
  • पुनर्व्यवस्थित साइक्लोब्यूटिल कार्बोकेशन एक प्रोटॉन खो देता है, जिसके परिणामस्वरूप साइक्लोब्यूटेनोन का निर्माण होता है।
  • 

सही उत्पाद साइक्लोब्यूटेनोन (विकल्प 3) है।

अवधारणा:

अम्ल सामर्थ्य और एरोमैटिसिटी:

• एक पदार्थ जो विषमा में H⁺ आयन देता है और कुछ धातुओं के साथ संयोजन करके लवण बनाता है, उसे अम्ल कहते हैं। आरेनियस के अनुसार, अम्ल एक ऐसा पदार्थ है जो विलयन में एक H+ आयन मुक्त करता है और एक क्षार एक ऐसा पदार्थ है जो विलयन से एक H+ आयन ग्रहण करता है।
• pKa मान विलयन में एक अम्ल की सामर्थ्य को इंगित करता है। pKa का मान जितना कम होगा, अम्ल की सामर्थ्य उतनी ही अधिक होगी।
• एरोमैटिक यौगिक हकल के नियम का पालन करते हैं, जिसके अनुसार एक चक्रीय, समतलीय और संयुग्मित स्पीशीज जिसमें (4n+2)pi इलेक्ट्रॉन (n = 0,1,3...) होते हैं, एरोमैटिक होती है।
• एरोमैटिक यौगिक बहुत स्थिर होते हैं।
• जबकि, प्रति-एरोमैटिक यौगिक 4npi इलेक्ट्रॉन नियम का पालन करते हैं। इसके अनुसार एक चक्रीय, समतलीय और संयुग्मित स्पीशीज जिसमें (4n+2)pi इलेक्ट्रॉन (n = 0,1,3...) होते हैं, एरोमैटिक होती है।
• प्रति-एरोमैटिक यौगिक बहुत अस्थिर होते हैं।

व्याख्या:

• यौगिक A द्वारा विप्रोटॉनन के बाद बना संयुग्म क्षार एक प्रति-एरोमैटिक यौगिक है जिसमें n=1 के लिए 4npi इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो अस्थिर है। इस प्रकार, यौगिक A में कम अम्ल सामर्थ्य और pKa का उच्च मान होता है।
• यौगिक C द्वारा विप्रोटॉनन के बाद बना संयुग्म क्षार एक प्रति-एरोमैटिक यौगिक है जिसमें n=2 के लिए 8npi इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो अस्थिर है। इस प्रकार, यौगिक B में भी कम अम्ल सामर्थ्य और pKa मान का उच्च मान होता है।
• यौगिक B द्वारा विप्रोटॉनन के बाद बना संयुग्म क्षार एक एरोमैटिक यौगिक है जिसमें n=1 के लिए 6npi इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो बहुत स्थिर है। इस प्रकार, यौगिक B में सबसे अधिक अम्ल सामर्थ्य और pKa का सबसे कम मान होता है।

निष्कर्ष:

• इस प्रकार, निम्नलिखित यौगिकों के pKa का सही क्रम A > C > B है।

अवधारणा:

अम्ल सामर्थ्य और एरोमैटिसिटी:

• एक पदार्थ जो विषमा में H⁺ आयन देता है और कुछ धातुओं के साथ संयोजन करके लवण बनाता है, उसे अम्ल कहते हैं। आरेनियस के अनुसार, अम्ल एक ऐसा पदार्थ है जो विलयन में एक H+ आयन मुक्त करता है और एक क्षार एक ऐसा पदार्थ है जो विलयन से एक H+ आयन ग्रहण करता है।
• pKa मान विलयन में एक अम्ल की सामर्थ्य को इंगित करता है। pKa का मान जितना कम होगा, अम्ल की सामर्थ्य उतनी ही अधिक होगी।
• एरोमैटिक यौगिक हकल के नियम का पालन करते हैं, जिसके अनुसार एक चक्रीय, समतलीय और संयुग्मित स्पीशीज जिसमें (4n+2)pi इलेक्ट्रॉन (n = 0,1,3...) होते हैं, एरोमैटिक होती है।
• एरोमैटिक यौगिक बहुत स्थिर होते हैं।
• जबकि, प्रति-एरोमैटिक यौगिक 4npi इलेक्ट्रॉन नियम का पालन करते हैं। इसके अनुसार एक चक्रीय, समतलीय और संयुग्मित स्पीशीज जिसमें (4n+2)pi इलेक्ट्रॉन (n = 0,1,3...) होते हैं, एरोमैटिक होती है।
• प्रति-एरोमैटिक यौगिक बहुत अस्थिर होते हैं।

व्याख्या:

• यौगिक A द्वारा विप्रोटॉनन के बाद बना संयुग्म क्षार एक प्रति-एरोमैटिक यौगिक है जिसमें n=1 के लिए 4npi इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो अस्थिर है। इस प्रकार, यौगिक A में कम अम्ल सामर्थ्य और pKa का उच्च मान होता है।
• यौगिक C द्वारा विप्रोटॉनन के बाद बना संयुग्म क्षार एक प्रति-एरोमैटिक यौगिक है जिसमें n=2 के लिए 8npi इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो अस्थिर है। इस प्रकार, यौगिक B में भी कम अम्ल सामर्थ्य और pKa मान का उच्च मान होता है।
• यौगिक B द्वारा विप्रोटॉनन के बाद बना संयुग्म क्षार एक एरोमैटिक यौगिक है जिसमें n=1 के लिए 6npi इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो बहुत स्थिर है। इस प्रकार, यौगिक B में सबसे अधिक अम्ल सामर्थ्य और pKa का सबसे कम मान होता है।

निष्कर्ष:

• इस प्रकार, निम्नलिखित यौगिकों के pKa का सही क्रम A > C > B है।

अवधारणा:-

कार्बोकैटायन की स्थिरता:

• कार्बोकैटायन की स्थिरता अतिसंयुग्मन, अनुनाद और प्रेरण प्रभाव जैसे कई कारकों पर निर्भर करती है।
• इन कारकों में से, अनुनाद प्रभाव कार्बोकैटायन की स्थिरता के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक है।
• कार्बोकैटायन के लिए स्थिरता का प्रेक्षित क्रम इस प्रकार है:

तृतीयक> द्वितीयक> प्राथमिक> मिथाइल

स्पष्टीकरण:-

• कार्बोकैटायन I और III ब्रिजहेड कार्बोकैटायन हैं। कार्बोकैटायन sp² संकरित होता है। अतः, इसकी एक समतलीय ज्यामिति है।

​

• ब्रिजहेड कार्बोकैटायन की ब्रिजहेड स्थिति में C परमाणु समतलीय नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि sp2 संकरण के कारण C परमाणु ब्रिजहेड स्थिति में पर्याप्त कोण विकृति का अनुभव करता है। अतः, कार्बोकैटायन I और III अस्थिर कार्बोकैटायन हैं।
• ब्रिजहेड कार्बोकैटायन के बीच, वलय में C परमाणुओं की अधिक संख्या वाले कार्बोकैटायन में अन्य कार्बोकैटायन की तुलना में कम त्रिविमी विकृति होती है और इसलिए यह कुछ हद तक स्थिर रहते है।
• इस प्रकार, वलय में C परमाणुओं की अधिक संख्या वाला कार्बोकैटायन II, कार्बोकैटायन I की तुलना में अधिक स्थिर होता है।
• अब, कार्बोकैटायन II एक तृतीयक कार्बोकैटायन है।​ तृतीयक कार्बोकैटायन III तीनों कार्बोकैटायन की तुलना में सबसे स्थिर कार्बोकैटायन है क्योंकि यह एक तृतीयक कार्बोकैटायन है, जो प्रेरण और अतिसंयुग्मन प्रभाव दोनों द्वारा स्थिर होता है।
• इस प्रकार, इसका स्थिरता क्रम II>III>I होगा।

निष्कर्ष:-

• अतः, निम्नलिखित कार्बोकैटायन की स्थिरता का सही क्रम II>III>I है।

अवधारणा:

चक्रीय एसिटैलों का अम्लीय जलअपघटन

• चक्रीय एसिटैल एक कार्बोकैटायन मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से अम्ल-उत्प्रेरित जलअपघटन से गुजरते हैं।
• जलअपघटन की दर अभिक्रिया के दौरान बनने वाले कार्बोकैटायन की स्थायित्व पर निर्भर करती है।
• कार्बोकैटायन स्थायित्व अनुनाद, अतिसंयुग्मन और वलय तनाव (विशेष रूप से ब्रिजहेड कार्बन) से प्रभावित होता है।

व्याख्या:

• यौगिक I: ऐरोमैटिक वलय के साथ अनुनाद द्वारा स्थिर एक बेंज़िलिक कार्बोकैटायन बनाता है। सबसे तेज जलअपघटन और +M द्वारा स्थायीकृत।
• यौगिक III: एक द्वितीयक कार्बोकैटायन बनाता है जो आसन्न ऐरोमैटिक वलय द्वारा कुछ हद तक स्थिर होता है। नाइट्रो समूह की उपस्थिति के कारण मध्यम जलअपघटन दर।
• यौगिक II: एक द्विचक्रीय प्रणाली में एक ब्रिजहेड स्थिति पर कार्बोकैटायन बनता है - ब्रेड्ट के नियम के कारण अत्यधिक अस्थिर। सबसे धीमा जलअपघटन।

कार्बोकैटायनों का स्थायित्व क्रम:

बेंज़िलिक (I) > द्वितीयक (III) >> ब्रिजहेड (II)

इसलिए, अम्लीय जलअपघटन दर का सही क्रम: I > III > II है।

अवधारणा:-

कार्बोकैटायन की स्थिरता:

• कार्बोकैटायन की स्थिरता अतिसंयुग्मन, अनुनाद और प्रेरण प्रभाव जैसे कई कारकों पर निर्भर करती है।
• इन कारकों में से, अनुनाद प्रभाव कार्बोकैटायन की स्थिरता के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक है।
• कार्बोकैटायन के लिए स्थिरता का प्रेक्षित क्रम इस प्रकार है:

तृतीयक> द्वितीयक> प्राथमिक> मिथाइल

स्पष्टीकरण:-

• कार्बोकैटायन I और III ब्रिजहेड कार्बोकैटायन हैं। कार्बोकैटायन sp² संकरित होता है। अतः, इसकी एक समतलीय ज्यामिति है।

​

• ब्रिजहेड कार्बोकैटायन की ब्रिजहेड स्थिति में C परमाणु समतलीय नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि sp2 संकरण के कारण C परमाणु ब्रिजहेड स्थिति में पर्याप्त कोण विकृति का अनुभव करता है। अतः, कार्बोकैटायन I और III अस्थिर कार्बोकैटायन हैं।
• ब्रिजहेड कार्बोकैटायन के बीच, वलय में C परमाणुओं की अधिक संख्या वाले कार्बोकैटायन में अन्य कार्बोकैटायन की तुलना में कम त्रिविमी विकृति होती है और इसलिए यह कुछ हद तक स्थिर रहते है।
• इस प्रकार, वलय में C परमाणुओं की अधिक संख्या वाला कार्बोकैटायन II, कार्बोकैटायन I की तुलना में अधिक स्थिर होता है।
• अब, कार्बोकैटायन II एक तृतीयक कार्बोकैटायन है।​ तृतीयक कार्बोकैटायन III तीनों कार्बोकैटायन की तुलना में सबसे स्थिर कार्बोकैटायन है क्योंकि यह एक तृतीयक कार्बोकैटायन है, जो प्रेरण और अतिसंयुग्मन प्रभाव दोनों द्वारा स्थिर होता है।
• इस प्रकार, इसका स्थिरता क्रम II>III>I होगा।

निष्कर्ष:-

• अतः, निम्नलिखित कार्बोकैटायन की स्थिरता का सही क्रम II>III>I है।

संकल्पना:

कार्बोधनायन स्थायित्व

• कार्बोधनायन एक धनात्मक आवेशित कार्बन परमाणु है जिसमें चार के बजाय तीन बंधन होते हैं।
• कार्बोधनायन का स्थायित्व कई कारकों से प्रभावित होता है जिनमें अतिसंयुग्मन, अनुनाद और प्रेरक प्रभाव शामिल हैं।
• सामान्य तौर पर, कार्बोधनायनों के स्थायित्व का क्रम इस प्रकार है:
  • तृतीयक (3°) > द्वितीयक (2°) > प्राथमिक (1°) > मेथिल (CH₃⁺)

व्याख्या:

इसलिए, सबसे स्थायी कार्बोधनायन विकल्प 1 (a) है।

संकल्पना:

एल्कोहॉल का निर्जलीकरण करके एल्कीन बनाना

• अम्ल (H⁺) और ऊष्मा (Δ) की उपस्थिति में, तृतीयक एल्कोहॉल E1 विलोपन क्रियाविधि के माध्यम से एल्कीन बनाने के लिए निर्जलीकरण से गुजरते हैं।
• क्रिया हाइड्रॉक्सिल समूह को प्रोटॉनित करके शुरू होती है, जिससे यह एक अच्छा अवशिष्ट समूह (जल) बन जाता है।
• जल के निकलने के बाद कार्बधनायन मध्यवर्ती का निर्माण होता है।
• यदि अधिक स्थायी कार्बधनायन बन सकता है, तो कार्बधनायन पुनर्विन्यास हो सकती है, जिससे सबसे प्रतिस्थापित (और स्थायी) एल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में बनता है।

व्याख्या:

• दिया गया एल्कोहॉल एक तृतीयक एल्कोहॉल है, इसलिए यह E1 विलोपन से गुजरेगा।
• चरण 1: हाइड्रॉक्सिल समूह (-OH) का प्रोटॉनन एक अच्छा त्याग समूह (H₂O) बनाने की ओर ले जाता है, जो फिर निकल जाता है, जिससे कार्बधनायन उत्पन्न होता है।
• चरण 2: परिणामी कार्बधनायन कम स्थिर होता है और आगे पुनर्व्यवस्था की आवश्यकता होती है।
• चरण 3: आसन्न कार्बन से एक हाइड्रोजन परमाणु हटा दिया जाता है, जिससे द्विबंध का निर्माण होता है। बनने वाला उत्पाद सबसे प्रतिस्थापित एल्कीन (ज़ैत्सेव नियम) होगा, जो सबसे स्थिर रूप है।
• अभिक्रिया:

निष्कर्ष:

सही विकल्प है: विकल्प 3

अवधारणा:

ऐल्कोहल का निर्जलीकरण और वलय प्रसार

• जब ऐल्कोहल सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है, तो यह आमतौर पर निर्जलीकरण से गुजरता है, जिससे कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनता है।
• साइक्लोप्रोपिल जैसे तनावग्रस्त वलयों में, कार्बोकेशन वलय विकृति को दूर करने के लिए पुनर्व्यवस्था से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर कार्बोकेशन बनता है।
• अंतिम उत्पाद पुनर्व्यवस्थित कार्बोकेशन की स्थिरता से निर्धारित होता है, जो अक्सर वलय प्रसार और कीटोन जैसे कार्बोनिल यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाता है।

क्रियाविधि:

• चरण 1: साइक्लोप्रोपिलमेथिल कार्बोकेशन का निर्माण
  • 
• चरण 3: साइक्लोब्यूटिल कार्बोकेशन में वलय प्रसार
  • अस्थिर कार्बोकेशन वलय प्रसार से गुजरता है, जहाँ तनावग्रस्त साइक्लोप्रोपिल वलय अधिक स्थिर चार-सदस्यीय साइक्लोब्यूटिल कार्बोकेशन बनाने के लिए खुलता है।
  • 
• चरण 4: साइक्लोब्यूटेनोन का निर्माण
  • पुनर्व्यवस्थित साइक्लोब्यूटिल कार्बोकेशन एक प्रोटॉन खो देता है, जिसके परिणामस्वरूप साइक्लोब्यूटेनोन का निर्माण होता है।
  • 

सही उत्पाद साइक्लोब्यूटेनोन (विकल्प 3) है।

संप्रत्यय:

कार्बोकैटायन स्थिरता कारक

• इलेक्ट्रॉन-दाता समूह (EDGs) जैसे -OCH₃, -OH, और -NH₂ अनुनाद और प्रेरण प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का दान करके कार्बोकैटायन को स्थिर करते हैं।
• अधिक अनुनाद संरचनाएँ धनात्मक आवेश के बेहतर स्थिरीकरण की ओर ले जाती हैं।
• प्रेरण प्रभाव (+I प्रभाव) भी धनात्मक आवेश को फैलाकर कार्बोकैटायन को स्थिर करने में मदद करते हैं।

व्याख्या:

• (P) एक बेंजाइल कार्बोकैटायन है, जिसमें कोई इलेक्ट्रॉन-दाता या वापस लेने वाला समूह नहीं है। अनुनाद के कारण इसकी मध्यम स्थिरता है लेकिन अतिरिक्त स्थिर करने वाले समूहों का अभाव है।
• (Q) में एक -OCH₃ समूह है, जो अनुनाद (+R प्रभाव) के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह है। हालांकि, ऑक्सीजन का प्रेरण प्रभाव इसे -OH और -NH₂ जैसे समूहों की तुलना में कम स्थिर बनाता है।
• (R) में एक हाइड्रॉक्सिल समूह -OH है, जो अनुनाद के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह है, जो -OCH₃ की तुलना में कार्बोकैटायन को बेहतर ढंग से स्थिर करता है।
• (S) में एक एमाइन समूह -NH₂ है, जो अनुनाद (+R प्रभाव) के माध्यम से सबसे प्रबल इलेक्ट्रॉन-दाता समूह है, जो कार्बोकैटायन को उच्चतम स्थिरता प्रदान करता है।

निष्कर्ष:

सही उत्तर विकल्प 4 - S > R > Q > P है। 

अवधारणा:

कार्बोकेशन स्थायित्व

• एक कार्बोकेशन एक ऐसा स्पीशीज है जिसमें एक कार्बन परमाणु पर धनात्मक आवेश होता है, और इसका स्थायित्व कई कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:
• 1. अनुनाद: अनुनाद द्वारा स्थिर कार्बोकेशन धनात्मक आवेश के विस्थानीकरण के कारण अधिक स्थिर होते हैं।
• 2. अतिसंयुग्मन: कार्बोकेशन से जुड़े अधिक एल्किल समूह अतिसंयुग्मन के माध्यम से इलेक्ट्रॉन घनत्व दान करके इसे स्थिर करते हैं।
• 3. प्रेरक प्रभाव: कार्बन से जुड़े ऋणात्मक परमाणु इलेक्ट्रॉन घनत्व को निकालकर कार्बोकेशन को अस्थिर कर सकते हैं।

व्याख्या:

• (C₆H₅)₂CH⁺ (डायफेनिलमेथिल कार्बोकेशन):
  • यह कार्बोकेशन दोनों फेनिल वलयों के माध्यम से अनुनाद द्वारा स्थिर होता है।
  • हालांकि, संयुग्मन सीमित है क्योंकि प्रत्येक फेनिल वलय अनुनाद स्थिरीकरण के लिए प्रतिस्पर्धा करता है, जिससे यह कुछ अन्य कार्बोकेशनों की तुलना में कम स्थिर होता है।
• (बाइसाइक्लो[2.2.1] कार्बोकेशन):
  • यह कार्बोकेशन एक विशेष प्रभाव द्वारा स्थिर होता है जिसे “गैर-शास्त्रीय कार्बोकेशन” संरचना कहा जाता है, जहाँ धनात्मक आवेश पूरे बाइसाइक्लो[2.2.1] संरचना पर विस्थानीकृत होता है।
  • यह अनूठी संरचना धनात्मक आवेश के अधिक विस्थानीकरण की अनुमति देती है, जिससे यह कार्बोकेशन विकल्पों में सबसे स्थिर होता है।
• (CH₃)₂CH⁺ (आइसोप्रोपिल कार्बोकेशन):
  • यह एक साधारण एल्किल कार्बोकेशन है जो धनात्मक आवेशित कार्बन से जुड़े मेथिल समूहों से अतिसंयुग्मन द्वारा स्थिर होता है।
  • हालांकि, इसमें अनुनाद स्थिरीकरण का अभाव है और इसलिए यह बाइसाइक्लो[2.2.1] कार्बोकेशन से कम स्थिर है।
• (CCl₃)₂CH⁺ (ट्राइक्लोरोमेथिल कार्बोकेशन):
  • यह कार्बोकेशन क्लोरीन परमाणुओं के प्रेरक इलेक्ट्रॉन-प्रतिरोधी प्रभाव से अस्थिर होता है, जो धनात्मक आवेशित कार्बन से इलेक्ट्रॉन घनत्व को दूर खींचते हैं, जिससे यह बहुत अस्थिर हो जाता है।

निष्कर्ष:

• विकल्प 2 (बाइसाइक्लो[2.2.1] कार्बोकेशन) में कार्बोकेशन पूरे बाइसाइक्लिक सिस्टम पर धनात्मक आवेश के विस्थानीकरण के कारण सबसे स्थिर है, जिसे गैर-शास्त्रीय कार्बोकेशन के रूप में जाना जाता है।

सही उत्तर विकल्प 2 है।