Kluczowa różnica między pierwszorzędowym i drugorzędowym kinetycznym efektem izotopowym polega na tym, że pierwszorzędowy efekt izotopowy opisuje podstawienie izotopowe w zerwanym wiązaniu, podczas gdy drugorzędowy efekt izotopowy opisuje podstawienie izotopowe w wiązaniu sąsiadującym z zerwanym wiązaniem.
Kinetyczny efekt izotopowy lub KIE odnosi się do zmiany szybkości reakcji chemicznej po podstawieniu izotopu. Tutaj atom w reaktorze jest zastępowany przez jego izotop, więc szybkość reakcji będzie inna niż szybkość początkowa. Następnie możemy określić wartość KIE, dzieląc stałą szybkości reakcji z lekkim reagentem podstawionym izotopowo od stałej szybkości reakcji z ciężkim reagentem podstawionym izotopowo. Dlatego KIE większe niż 1 jest uważane za normalny kinetyczny efekt izotopowy, podczas gdy KIE mniejsze niż 1 jest uważane za odwrotny kinetyczny efekt izotopowy.
Co to jest pierwotny kinetyczny efekt izotopowy?
Pierwotny kinetyczny efekt izotopowy to zmiana szybkości reakcji spowodowana podstawieniem izotopowym w miejscu zerwania wiązania. Tutaj ta substytucja jest na etapie zrywania wiązania na etapie determinującym szybkość reakcji. Dlatego ten rodzaj efektu izotopowego wskazuje na zerwanie wiązania lub tworzenie wiązania z izotopem na etapie ograniczania szybkości.
Dla reakcji podstawienia nukleofilowego, pierwotny kinetyczny efekt izotopowy jest stosowany dla grup opuszczających, nukleofilów i węgla alfa, w których zachodzi podstawienie. Ten rodzaj efektu kinetycznego jest mniej czuły niż idealny KIE. Wynika to z udziału czynników niewibracyjnych.
Co to jest wtórny efekt izotopu kinetycznego?
Wtórny kinetyczny efekt izotopowy to zmiana szybkości reakcji spowodowana podstawieniami izotopowymi w miejscu innym niż miejsce zerwania wiązania. Innymi słowy, oznacza to, że żadne wiązanie z oznaczonym izotopowo atomem nie jest zerwane ani utworzone. Podobnie jak pierwotny efekt kinetyczny, ma to również miejsce na etapie określania szybkości. Istnieją trzy rodzaje drugorzędowych efektów kinetycznych nazwanych jako efekt alfa, beta i gamma.
Rysunek 01: Substytucja nukleofilowa cząsteczkami z wodorem zastąpionym przez deuter
W przeciwieństwie do podstawowego KIE, drugorzędny KIE jest zwykle znacznie mniejszy. Jednak ten typ KIE jest nadal bardzo przydatny w wyjaśnianiu mechanizmów reakcji, ponieważ na atomy deuteru drugorzędowy KIE jest znacznie duży. Poza tym wielkość wtórnych kinetycznych efektów izotopowych jest określana przez czynniki wibracyjne.
Jaka jest różnica między pierwotnym a wtórnym efektem izotopu kinetycznego?
Kinetyczny efekt izotopowy lub KIE odnosi się do zmiany szybkości reakcji chemicznej po podstawieniu izotopu. Kluczowa różnica między pierwszorzędowym i drugorzędowym kinetycznym efektem izotopowym polega na tym, że pierwszorzędowy efekt izotopowy opisuje podstawienie izotopowe przy zerwanym wiązaniu, podczas gdy drugorzędowy efekt izotopowy opisuje podstawienie izotopowe przy sąsiednim wiązaniu do zerwanego wiązania. Co więcej, w przeciwieństwie do podstawowego KIE, drugorzędny KIE jest zwykle znacznie mniejszy.
Co więcej, wielkość wtórnych kinetycznych efektów izotopowych jest określana przez czynniki wibracyjne, podczas gdy pierwotny kinetyczny efekt izotopowy jest mniej czuły ze względu na czynniki niewibracyjne.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między pierwotnym i wtórnym efektem kinetycznym izotopu.
Podsumowanie – Pierwotny kontra Wtórny Kinetyczny Efekt Izotopowy
Kinetyczny efekt izotopowy lub KIE odnosi się do zmiany szybkości reakcji chemicznej po podstawieniu izotopu. Kluczowa różnica między pierwszorzędowym i drugorzędowym kinetycznym efektem izotopowym polega na tym, że pierwszorzędowy efekt izotopowy opisuje podstawienie izotopowe przy zerwanym wiązaniu, podczas gdy drugorzędowy efekt izotopowy opisuje podstawienie izotopowe przy sąsiednim wiązaniu do zerwanego wiązania.
