Química Orgánica 2 · Sustitución electrofílica aromática
Nitración del benceno-d6: cómo interpretar kH/kD ≈ 1
Condiciones: C6H6 or C6D6 + HNO3, H2SO4
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
La pregunta
El benceno y el hexadeuterobenceno (C6D6) se nitran en condiciones idénticas y reaccionan casi a la misma velocidad (kH/kD ≈ 1). ¿Qué demuestra esto?
Mostrar la respuesta y la explicación
Respuesta y explicación
Respuesta correcta La ruptura del enlace C–H no forma parte del paso determinante de la velocidad
Correcto: el paso lento es la formación del ion arenio, antes de que se rompa ningún enlace C–H.
Esta no La pérdida de H⁺ del ion arenio es el paso determinante de la velocidad
Eso daría un efecto isotópico primario considerable, que no se observa.
Esta no La nitración es una sustitución concertada, en un solo paso
En una sustitución concertada el enlace C–H se rompería en el estado de transición, lo que de nuevo daría kH/kD muy superior a 1.
Esta no El deuterio no se elimina durante la nitración
Cada molécula de producto pierde un D⁺; simplemente ocurre en un paso rápido.
Solución explicada
Un enlace C–D es más difícil de romper que un enlace C–H, así que si la ruptura del C–H fuera el paso determinante de la velocidad, el C6H6 reaccionaría varias veces más rápido (un efecto isotópico primario de aproximadamente 2–7). Una relación cercana a 1 indica que el paso lento no rompe el enlace C–H. La velocidad la fija el ataque del anillo sobre el NO2⁺ para formar el ion arenio; la pérdida posterior de H⁺ es rápida.
Qué vas a practicar
Usa un efecto isotópico cinético cercano a 1 para identificar el paso determinante de la velocidad de la nitración.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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