Chemistry

UPSC Chemistry 2022 — Paper II

All 8 questions from UPSC Civil Services Mains Chemistry 2022 Paper II (370 marks total). Every stem reproduced in full, with directive-word analysis, marks, word limits, and answer-approach pointers.

8Questions
370Total marks
2022Year
Paper IIPaper

Topics covered

Organic synthesis and reaction mechanisms (2)Organic chemistry reaction mechanisms (1)Organic reaction mechanism and acetal chemistry (1)Organic chemistry and spectroscopy (1)Organic reactions and polymer chemistry (1)Protein structures and spectroscopic analysis (1)Spectroscopic techniques in organic chemistry (1)

A

Q1
50M Compulsory explain Organic chemistry reaction mechanisms

(a) Ionization of 3,4-dichloro-1,2,3,4-tetramethylcyclobutene in SbF₅-SO₂ at –75 °C produces a reaction intermediate of its own kind. Predict the intermediate and comment on its stability and aromaticity. (10 marks) (b) Predict the structures of X and Y, and also mention the major product: (10 marks) (c) Out of the following list of reactants along with the reagents, identify the reaction which is not a condensation reaction. Propose a suitable mechanism for the products formed in this reaction: (10 marks) (i) Acetaldehyde is reacted with dilute KOH (ii) Benzaldehyde is reacted with acetic anhydride in presence of sodium acetate (iii) Benzaldehyde is reacted with malonic ester in presence of a base (iv) Benzaldehyde is reacted with concentrated KOH (d) Write down the structure(s) of the product(s) obtained in the following reactions. Provide suitable justification and propose the mechanisms: (10 marks) (i) [reaction diagram not shown] (ii) [reaction diagram not shown] (e) Predict the product(s) formed on heating the cyclopentadiene and provide a suitable justification to your answer. (10 marks)

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(a) 3,4-डाइक्लोरो-1,2,3,4-टेट्रामेथिलसाइक्लोब्यूटीन का आयनन SbF₅-SO₂ में –75 °C में होने पर एक प्रकार का प्रतिक्रिया मध्यवर्ती बनता है। इस मध्यवर्ती का अनुमान लगाइए और इसकी स्थिरता तथा एरोमैटिसिटी पर टिप्पणी कीजिए। (10 अंक) (b) X और Y की संरचना का अनुमान लगाइए तथा मुख्य उत्पाद का भी उल्लेख कीजिए: (10 अंक) (c) निम्नलिखित अभिक्रियकों की सूची, जो अभिकर्मकों के साथ है, में वह अभिक्रिया पहचानिए जो संघनन अभिक्रिया नहीं है। इस अभिक्रिया में उत्पादों के बनने की उपयुक्त क्रियाविधि प्रस्तावित कीजिए: (10 अंक) (i) ऐसीटैल्डिहाइड की तनु KOH से अभिक्रिया (ii) बेंजैल्डिहाइड की ऐसीटिक ऐन्हाइड्राइड के साथ सोडियम ऐसीटेट की उपस्थिति में अभिक्रिया (iii) बेंजैल्डिहाइड की मैलोनिक एस्टर के साथ क्षार की उपस्थिति में अभिक्रिया (iv) बेंजैल्डिहाइड की सांद्रित KOH के साथ अभिक्रिया (d) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में प्राप्त होने वाले उत्पाद/उत्पादों की संरचना लिखिए। उपयुक्त औचित्य दीजिए तथा क्रियाविधि प्रस्तावित कीजिए: (10 अंक) (i) [आरेख नहीं दिखाया गया] (ii) [आरेख नहीं दिखाया गया] (e) साइक्लोपेंटाडाइन के तापन पर बने उत्पाद/उत्पादों का अनुमान लगाइए तथा अपने उत्तर का उपयुक्त औचित्य दीजिए। (10 अंक)

Answer approach & key points

(a) comment: context > arguments both sides > judgment > close | (b) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance | (c) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (d) describe: define > structure or process in order > labelled diagram > significance | (e) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion Full marks: All parts answered with correct structures, mechanisms, and justifications.

  • Identify the intermediate as a cyclobutadiene dication
  • State the 2π electron count of the intermediate
  • Apply Hückel's rule to determine aromaticity
  • Justify stability based on electronic configuration
  • Draw the structure of product X
  • Draw the structure of product Y
  • Identify the major product between X and Y
  • Provide a mechanism for the epoxide opening
Q2
50M predict Organic synthesis and reaction mechanisms

(a) Predict the products X and Y in the following reactions: (5×3=15 marks) (i) [compound] →(1) O₃ (2) H₂O₂→ X + Y (ii) [compound] →PBr₃→ [intermediate] →Br₂ (57%)→ X (iii) CH₃—CH(CH₃)—CH₃ →Br₂/hv, 127 °C→ X + Y (b) (i) What happens when the compound A is heated with one equivalent of HI? Give the structure of the product. Justify your answer: (5 marks) A [structure not shown] (ii) Predict [A] and [B] in the following reaction: (5 marks) [Starting compound] →NBS, CCl₄→ [A] →NaOEt, EtOH/Δ→ [B] (iii) Give the structures of alkenes expected after dehydrohalogenation of 2-chloro-2,3-dimethylpentane by sodium ethoxide. (5 marks) (c) (i) Match the following for the synthesis of class of compounds listed in Set-I with the reactants and reagents of Set-II: (10 marks) Set-I: (A) Quinoline, (B) Isoquinoline, (C) Indole Set-II: (1) Cinnamaldehyde, hydroxylamine, P₂O₅; (2) Acetaldehyde, phenylhydrazine, acid; (3) Glycerol, aniline, acid, nitrobenzene; (4) α-Halocarbonyl compound, thiourea Propose the mechanism for the synthesis of indole. (ii) Write the reaction sequence for the synthesis of L-dopa (B), a drug for the treatment of Parkinson's disease, from L-tyrosine (A), an α-amino acid: (10 marks)

हिंदी में पढ़ें

(a) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पाद X तथा Y का अनुमान लगाइए: (5×3=15 अंक) (i) [यौगिक] →(1) O₃ (2) H₂O₂→ X + Y (ii) [यौगिक] →PBr₃→ [मध्यवर्ती] →Br₂ (57%)→ X (iii) CH₃—CH(CH₃)—CH₃ →Br₂/hv, 127 °C→ X + Y (b) (i) यौगिक A को एक तुल्यांक HI के साथ तापन करने पर क्या होगा? उत्पाद की संरचना बताइए। अपने उत्तर का औचित्य सिद्ध कीजिए: (5 अंक) A [संरचना नहीं दिखाई गई] (ii) निम्नलिखित अभिक्रिया में [A] तथा [B] का अनुमान लगाइए: (5 अंक) [प्रारंभिक यौगिक] →NBS, CCl₄→ [A] →NaOEt, EtOH/Δ→ [B] (iii) 2-क्लोरो-2,3-डाइमेथिलपेंटेन का सोडियम एथोक्साइड के साथ विहाइड्रोहैलोजनन करने पर अपेक्षित ऐल्कीनों की संरचना दीजिए। (5 अंक) (c) (i) निम्नलिखित यौगिकों के वर्ग, जो समूह-I में सूचीबद्ध हैं, के संश्लेषण के लिए समूह-II के अभिक्रियकों तथा अभिकर्मकों के साथ मिलान कीजिए: (10 अंक) समूह-I: (A) क्विनोलिन, (B) आइसोक्विनोलिन, (C) इंडोल समूह-II: (1) सिनेमैल्डिहाइड, हाइड्रोक्सिलएमीन, P₂O₅; (2) एसीटेल्डिहाइड, फेनिलहाइड्राजीन, अम्ल; (3) ग्लिसरॉल, एनिलीन, अम्ल, नाइट्रोबेंजीन; (4) α-हैलोकार्बनिल यौगिक, थायोयूरिया इंडोल के संश्लेषण की क्रियाविधि को प्रस्तावित कीजिए। (ii) L-डोपा (B), पार्किनसन की बीमारी के उपचार के लिए एक औषध, L-टायरोसिन (A), एक α-अमीनो अम्ल, से बनता है। इस संश्लेषण के अनुक्रम को लिखिए: (10 अंक)

Answer approach & key points

(a(i)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (a(ii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (a(iii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (b(i)) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion | (b(ii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (b(iii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (c(i)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (c(ii)) trace: start point > the stages in sequence > end point > what changed Full marks: All products correctly identified with mechanisms and justifications. Synthesis sequences are complete and accurate.

  • Identify the alkene as the reactive site
  • Show cleavage of the C=C double bond
  • Identify X as the carboxylic acid product
  • Identify Y as the carboxylic acid product
  • Identify the reaction as the Hunsdiecker reaction
  • Show the conversion of -COOH to -Br
  • Draw the structure of the resulting alkyl bromide
  • Maintain the stereochemistry of the bicyclic system
Q3
20M explain Organic reaction mechanism and acetal chemistry

The compound A, acetal of acetaldehyde, on reaction with B, under given reaction conditions, yields C and the final product D : (i) Write down the structures of the products C and D. Propose a mechanism with suitable explanation. (ii) Write down the product(s) if ortho-ester E is used instead of the compound A under the similar reaction conditions :

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यौगिक A, ऐसिटैल्डिहाइड का ऐसिटैल, B के साथ दी हुई परिस्थितियों में अभिक्रिया कर C तथा अंतिम उत्पाद D बनाता है : (i) उत्पादों C तथा D की संरचना लिखिए। उपयुक्त स्पष्टीकरण द्वारा क्रियाविधि प्रस्तावित कीजिए। (ii) यौगिक A के स्थान पर ऑर्थो-एस्टर E लेते हुए उन्हीं अभिक्रिया परिस्थितियों में बने उत्पाद/उत्पादों को लिखिए :

Answer approach & key points

(a(i)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (a(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: Correct structures for C and D with a complete, step-by-step mechanism including hydrolysis and acetal formation.

  • Structure of C as the acetal of the alcohol B
  • Structure of D as the alkene formed by dehydration
  • Mechanism showing acid-catalyzed acetal hydrolysis to aldehyde
  • Mechanism showing acetal formation with the alcohol B
  • Identification of the aldehyde released from ortho-ester E
  • Structure of the product formed with alcohol B
  • Explanation of the difference between acetal and ortho-ester reactivity
Q4
50M explain Organic synthesis and reaction mechanisms

(a) (i) Complete the following reaction by showing stepwise reaction mechanism for the formation of products : (ii) The compound A is optically active and upon treating A with alcoholic sodium ethoxide, it looses its optical activity. Justify : (b) (i) If more than one equivalent of Br₂ at high temperature are allowed to react with cyclopentane, how many dibromocyclopentanes would you expect as products? Draw their structures and name them. (ii) How will you convert p-nitrotoluene to m-nitrotoluene? (c) By using appropriate reagents and conditions, how will you convert phenol into coumarin? Give suitable mechanism for this transformation.

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(a) (i) निम्नलिखित अभिक्रिया को उत्पादों के बनने की पदार्थ: अभिक्रिया क्रियाविधि दिखाते हुए पूर्ण कीजिए : (ii) यौगिक A ध्रुवण घूर्णक है तथा ऐल्कोहॉली सोडियम एथॉक्साइड से अभिक्रिया करने पर इसकी ध्रुवण घूर्णकता समाप्त हो जाती है। औचित्य समझाइए : (b) (i) यदि एक से अधिक Br₂ तुल्यांक को साइक्लोपेन्टेन के साथ उच्च तापमान पर अभिक्रिया कराया जाए, तो आप कितने डाइब्रोमोसाइक्लोपेन्टेन उत्पाद की अपेक्षा करेंगे? उनकी संरचना कीजिए तथा नाम बताइए। (ii) आप p-नाइट्रोटोलुईन को m-नाइट्रोटोलुईन में कैसे रूपांतरित करेंगे? (c) उपयुक्त अभिकर्मकों तथा स्थितियों का उपयोग कर आप फीनॉल को कुमेरिन में कैसे रूपांतरित करेंगे? इस रूपांतरण के लिए उपयुक्त क्रियाविधि दीजिए।

Answer approach & key points

Framework: Organic Reaction Mechanism and Stereochemistry. (a) justify: claim > reasons > evidence > conclusion | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: Complete mechanisms with correct stereochemistry and named reactions.

  • Benzoate anion formation
  • Michael addition mechanism
  • E/Z isomerization via enolate
  • Enumeration of dibromocyclopentane isomers
  • Diazotization for isomerization
  • Reimer-Tiemann reaction
  • Perkin condensation mechanism
  • Coumarin structure

B

Q5
50M Compulsory discuss Organic chemistry and spectroscopy

(a) Write the structures of nucleosides and nucleotides, and discuss the primary structures of DNA and RNA. (10 marks) (b) Write down the products obtained after photolysis of 2-methylcyclohexanone in solution phase. Explain the formation of products. (10 marks) (c) (i) By using appropriate reactants, reagents and conditions and using acetylene as starting material, how will you synthesize the following compound? (ii) Identify the products W, X, Y and Z in the following reactions: (10 marks) (d) (i) How will you distinguish between NH stretching absorption of a primary amine and a secondary amine by using IR spectroscopy? (ii) How will you distinguish among primary, secondary and tertiary alcohols on the basis of PMR spectroscopy? (8 marks) (e) Given below are the IR and NMR spectral characteristics of three compounds: (i) IR : 1750 cm⁻¹; NMR : δ 2·0 (s, 3H), 5·1 (s, 2H) and 7·3 (s, 5H) (ii) IR : 1740 cm⁻¹; NMR : δ 3·5 (s, 3H), 3·6 (s, 2H) and 7·4 (s, 5H) (iii) IR : 3200–2800 (various bands) and 1700 cm⁻¹; NMR : δ 2·75 (t, 2H), 2·95 (t, 2H), 7·4 (s, 5H) and 12·0 (s, 1H) Match each of these spectral data with one of the following structures: (1), (2), (3), (4), (5) (10 marks)

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(a) न्यूक्लियोसाइड व न्यूक्लियोटाइड की संरचना लिखिए तथा डी० एन० ए० एवं आर० एन० ए० की प्राथमिक संरचनाओं की विवेचना कीजिए। (10 अंक) (b) 2-मेथिलसाइक्लोहेक्सानोन की विलयन प्रावस्था में प्रकाश-अपघटन के पश्चात् उत्पन्न उत्पाद को लिखिए। उत्पादों के बनने की व्याख्या कीजिए। (10 अंक) (c) (i) ऐसीटिलीन को आरंभिक द्रव्य लेते हुए उपयुक्त अभिक्रियकों, अभिकर्मकों तथा दशा के प्रयोग से आप निम्नलिखित यौगिक का संश्लेषण कैसे करेंगे? (ii) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पादों W, X, Y और Z को पहचानिए: (10 अंक) (d) (i) आप प्राथमिक ऐमीन व द्वितीयक ऐमीन के बीच NH तरंग अवशोषण को IR स्पेक्ट्रमिकी द्वारा कैसे पहचानेंगे? (ii) आप प्राथमिक, द्वितीयक तथा तृतीयक ऐल्कोहॉलों को PMR स्पेक्ट्रमिकी के आधार पर कैसे पहचानेंगे? (8 अंक) (e) नीचे तीन यौगिकों की IR व NMR स्पेक्ट्रमी विशेषताएँ दी गई हैं: (i) IR : 1750 cm⁻¹; NMR : δ 2·0 (s, 3H), 5·1 (s, 2H) और 7·3 (s, 5H) (ii) IR : 1740 cm⁻¹; NMR : δ 3·5 (s, 3H), 3·6 (s, 2H) और 7·4 (s, 5H) (iii) IR : 3200–2800 (विभिन्न बैंड) तथा 1700 cm⁻¹; NMR : δ 2·75 (t, 2H), 2·95 (t, 2H), 7·4 (s, 5H) और 12·0 (s, 1H) इनमें से प्रत्येक स्पेक्ट्रमी डेटा को निम्नलिखित संरचनाओं में से किसी एक से मिलाइए: (1), (2), (3), (4), (5) (10 अंक)

Answer approach & key points

(a) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c(i)) trace: start point > the stages in sequence > end point > what changed | (c(ii)) map: locate accurately > label > one line on why it matters | (d(i)) compare: paired headings or table > key differences > significance > conclusion | (d(ii)) compare: paired headings or table > key differences > significance > conclusion | (e) map: locate accurately > label > one line on why it matters Full marks: All parts answered with correct structures, mechanisms, and reasoning. Spectral data matched with full justification.

  • Nucleoside structure (base + sugar)
  • Nucleotide structure (nucleoside + phosphate)
  • DNA primary structure (deoxyribose, A,T,G,C)
  • RNA primary structure (ribose, A,U,G,C)
  • Norrish Type I cleavage products
  • Norrish Type II products
  • Mechanism for product formation
  • Role of solution phase
Q6
50M explain Organic reactions and polymer chemistry

(a) (i) Predict the products in the following reactions: Propose suitable mechanism to justify your answer. (ii) Giving justification, write the major and minor product(s). Comment upon the chirality of recovered reactant (if any). (5+10=15 marks) (b) (i) How will you synthesize polypropylene (PP) by using Ziegler-Natta catalysis? Discuss the mechanism and its advantages over conventional polymerization. (10 marks) (ii) How is Perlon synthesized from ε-Caprolactam? Give the mechanism of the reaction. (5 marks) (c) (i) Write the structures of the products X, Y and Z in the following reactions and indicate the mechanism for the formation of X: (1) OsO₄, Pyridine (2) H⁺, H₂O; X →[HIO₄] Y + Z (10 marks) (ii) Write the major and minor products in the following reaction. Discuss the stereochemistry along with reaction mechanism for the formation of the major product: Ph-C(=O)-CH₃ →[m-CPBA] ? + ? (Major product + Minor product) (10 marks)

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(a) (i) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पादों का अनुमान लगाइए: अपने उत्तर का औचित्य सिद्ध करने के लिए उपयुक्त क्रियाविधि प्रस्तावित कीजिए। (ii) औचित्य प्रदान करते हुए मुख्य तथा अल्प उत्पाद/उत्पादों को लिखिए। पुनःप्राप्त अभिक्रियक (अगर कोई है) की काइलतता पर टिप्पणी कीजिए। (5+10=15 अंक) (b) (i) ज़िग्लर-नाट्टा उत्प्रेरण के प्रयोग से आप पॉलीप्रोपिलीन (PP) का संश्लेषण कैसे करेंगे? क्रियाविधि बताइए तथा पारंपरिक बहुलकन (पॉलिमराइजेशन) की अपेक्षा फायदों की विवेचना कीजिए। (10 अंक) (ii) ε-कैप्रोलैक्टम से पर्लन को कैसे संश्लेषित करते हैं? अभिक्रिया की क्रियाविधि दीजिए। (5 अंक) (c) (i) निम्नलिखित अभिक्रियाओं में उत्पादों X, Y और Z की संरचना लिखिए तथा X के बनने की क्रियाविधि का उल्लेख कीजिए: (1) OsO₄, पिरिडीन (2) H⁺, H₂O; X →[HIO₄] Y + Z (10 अंक) (ii) निम्नलिखित अभिक्रिया में मुख्य तथा अन्य उत्पादों को लिखिए। मुख्य उत्पाद के बनने की विषम रसायन के साथ अभिक्रिया क्रियाविधि की विवेचना कीजिए: Ph-C(=O)-CH₃ →[m-CPBA] ? + ? (मुख्य उत्पाद + अन्य उत्पाद) (10 अंक)

Answer approach & key points

Framework: Organic Reaction Mechanism & Stereochemistry. (a) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion | (b) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (c) justify: claim > 3-4 reasons > evidence > conclusion Full marks: Flawless mechanisms with correct stereochemistry and clear justification for selectivity.

  • Norrish Type I/II mechanisms
  • Ziegler-Natta coordination-insertion
  • Ring-opening polymerization of lactams
  • OsO4 syn-dihydroxylation
  • Baeyer-Villiger oxidation migration rules
Q7
50M discuss Protein structures and spectroscopic analysis

(a) Discuss the different types of secondary structures of proteins and compare these structures with tertiary structure of proteins. 15 marks (b) Complete the following reactions and give suitable mechanisms for the formation of products: (i) CH₃—CH₂—CH₂—C(=O)—Cl (1) 2NaBH₄ → ? (2) H₃O⁺ (ii) CH₃—C≡C—CH₃ Na in liq. NH₃ → ? 10+5=15 marks (c) (i) A compound (A) containing C, H and O has molecular weight 102 and displays two signals in the ¹H NMR spectrum at δ 1·1 (d) and 3·55 (septet) in the integral ratio of 6:1. Treatment of A with 1 mole of HI gives rise to B and C. In the IR spectrum, B gives a strong absorption band at 3330 cm⁻¹, whereas its ¹H NMR spectrum shows signals at δ 1·05(d, 6H), 3·6 (septet, 1H) and 4·4 (s, 1H, disappeared with D₂O). The ¹H NMR spectrum of C gives signals at δ 1·9(d, 6H) and 4·25 (septet, 1H). Reaction of A with excess of HI gives only C. Identify A, B and C. Write all the reactions involved. 10 marks (ii) Three isomeric compounds having MF C₅H₁₀O give positive 2,4-DNP test and display the following NMR spectral characteristics. Identify the compounds. Among them, one isomeric compound on treatment with KOH (concentrated) gives two products. Write their structures also: (1) A triplet at δ1.05 and a quartet at δ2.47 (2) Two singlets (3) A doublet at δ1.0, a singlet at δ2.1 and a septet at δ2.2 10 marks

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(a) प्रोटीन के भिन्न प्रकारों की द्वितीयक संरचनाओं की विवेचना कीजिए तथा इन संरचनाओं की तुलना प्रोटीन के तृतीयक संरचना से कीजिए। 15 अंक (b) निम्नलिखित अभिक्रियाओं को पूर्ण कीजिए तथा उत्पादों के बनने की उपयुक्त क्रियाविधि दीजिए : (i) CH₃—CH₂—CH₂—C(=O)—Cl (1) 2NaBH₄ → ? (2) H₃O⁺ (ii) CH₃—C≡C—CH₃ तरल NH₃ में Na → ? 10+5=15 अंक (c) (i) C, H तथा O के एक यौगिक (A) का आणविक भार 102 है और ¹H NMR स्पेक्ट्रम में दो सिग्नल δ 1·1 (d) तथा 3·55 (सेप्टेट) पर अभिन्न अनुपात 6:1 में देता है। A का विवेचन जब 1 मोल HI के साथ किया जाता है, तो B तथा C उत्पाद बनते हैं। B के IR स्पेक्ट्रम में 3330 cm⁻¹ पर एक प्रबल अवशोषण बैंड है, जबकि ¹H NMR स्पेक्ट्रम में δ 1·05(d, 6H), 3·6 (सेप्टेट, 1H) और 4·4 (s, 1H, D₂O में लुप्त) पर सिग्नल दिखाता है। C के ¹H NMR स्पेक्ट्रम में δ 1·9(d, 6H) तथा 4·25 (सेप्टेट, 1H) पर सिग्नल देता है। यदि A की अभिक्रिया अतिरिक्त HI से की जाती है, तो केवल C बनता है। A, B तथा C को पहचानिए। सभी संबंधित अभिक्रियाओं को लिखिए। 10 अंक (ii) तीन समावयवी यौगिकों, जिनका आणविक सूत्र (MF) C₅H₁₀O है, 2,4-DNP परीक्षण सकारात्मक देते हैं तथा निम्नलिखित NMR स्पेक्ट्रमी अभिलक्षण देते हैं। यौगिकों को पहचानिए। इनमें एक समावयवी यौगिक KOH (संद्रित) के साथ विवेचन करने पर दो उत्पाद देता है। उत्पादों की संरचना भी बताइए : (1) δ1.05 पर एक ट्रिप्लेट और δ2.47 पर एक क्वार्टेट (2) दो सिंगलेट (3) δ1.0 पर एक डबलेट, δ2.1 पर एक सिंगलेट और δ2.2 पर एक सेप्टेट 10 अंक

Answer approach & key points

Framework: Organic Reaction Mechanism & Spectroscopic Structure Elucidation. (a) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (b) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c) explain: definition/context > points in order > small example > short close Full marks: Accurate mechanisms, correct stereochemistry, and precise spectral interpretation.

  • Alpha-helix and beta-sheet structures
  • NaBH4 reduction of acyl chloride to alcohol
  • Dissolving metal reduction of alkyne to trans-alkene
  • NMR interpretation of isopropyl group (septet/doublet)
  • Markovnikov addition of HI to alkene
  • Aldol condensation of aldehydes/ketones
Q8
50M explain Spectroscopic techniques in organic chemistry

(a) (i) Among the following compounds I and II, which has more carbonyl stretching frequency in IR spectra? Explain: I II 5 marks (ii) Complete the following reaction. Write the structures of A, B and C, and explain how IR spectroscopy is helpful to distinguish among them: H₃C OH CH₃ H⁺ A + B + C 10 marks (b) (i) Calculate the λ_max values of the following compounds: (1) (2) 10 marks (ii) Explain why 1,3-butadiene exhibits a lower λ_max for π → π* transitions compared to that of 1,3,5-hexatriene. 5 marks (c) (i) What is McLafferty rearrangement? Discuss the mass spectral fragmentation of butyl butyrate with the following given data of ions: m/z 101, m/z 73, m/z 71 and m/z 56 Write the structures of fragment ions. 10 marks (ii) (1) A compound with MF C₂H₂BrCl exhibits two doublets (J = 16 Hz) in its PMR spectrum. Suggest a suitable structure along with other possible structures. (2) How can the structures of A and B be decided based on their UV spectral data? [ λ_max = 296 nm (ε_max = 10700) and λ_max = 281 nm (ε_max = 20800) ] 10 marks

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(a) (i) निम्नलिखित यौगिकों I तथा II में किसकी कार्बनिल तनन आवृत्ति IR स्पेक्ट्रा में अधिक है? व्याख्या कीजिए : I II 5 अंक (ii) निम्नलिखित अभिक्रिया को पूर्ण कीजिए। A, B और C की संरचना लिखिए तथा व्याख्या कीजिए किस प्रकार से IR स्पेक्ट्रमिकी इनमें अंतर बताने में सहायक है : H₃C OH CH₃ H⁺ A + B + C 10 अंक (b) (i) निम्नलिखित यौगिकों की λ_max मानों का परिकलन कीजिए : (1) (2) 10 अंक (ii) 1,3-ब्यूटाडाइन के π → π* संक्रमण का λ_max मान 1,3,5-हेक्साट्राइन की तुलना में कम क्यों है? व्याख्या कीजिए। 5 अंक (c) (i) मैकलफर्टी पुनर्विन्यास क्या है? ब्यूटिल ब्यूटिरेट के द्रव्यमान स्पेक्ट्रमी खंडन में निम्नलिखित आयन प्राप्त हुए हैं : m/z 101, m/z 73, m/z 71 और m/z 56 इनकी विवेचना कीजिए। खंड आयनों की संरचना लिखिए। 10 अंक (ii) (1) एक यौगिक, जिसका आण्विक सूत्र (MF) C₂H₂BrCl है, PMR स्पेक्ट्रम में दो डबलेट (J = 16 Hz) देता है। एक उपयुक्त संरचना का सुझाव दीजिए तथा संभावित दूसरी संरचनाएं भी दीजिए। (2) A तथा B की संरचना को UV स्पेक्ट्रमी आँकड़ों के आधार पर कैसे तय कर सकते हैं? [ λ_max = 296 nm (ε_max = 10700) और λ_max = 281 nm (ε_max = 20800) ] 10 अंक

Answer approach & key points

(a(i)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (a(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (b(i)) calculate: given > formula > substitution > result with units > interpretation | (b(ii)) explain: definition/context > points in order > small example > short close | (c(i)) discuss: intro > 3-4 dimensions > example > balanced close | (c(ii)) suggest: the problem in one line > implementable measures > who acts > conclusion Full marks: All parts answered with correct structures, mechanisms, and calculations. Clear and concise explanations.

  • Identify Compound I as having higher frequency
  • Explain conjugation in Compound II
  • Link conjugation to reduced C=O bond order
  • State that reduced bond order lowers frequency
  • Draw structures of A, B, and C
  • Identify A as the conjugated diene
  • Identify B and C as non-conjugated dienes
  • Explain IR distinction based on C=C stretching

Practice Chemistry 2022 Paper II answer writing

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