Química Orgánica 2 · Repaso de sustitución aromática para el examen
Qué significa la ausencia de un efecto isotópico
Condiciones: Benzene (C₆H₆) and hexadeuteriobenzene (C₆D₆) are nitrated separately with HNO₃/H₂SO₄ under identical conditions. The rate constants are the same within experimental error (kH/kD ≈ 1).
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
¿Qué muestra este resultado sobre el mecanismo?
Mostrar la respuesta y la explicación
Respuesta y explicación
Respuesta correcta El enlace C–H no se rompe en el paso determinante de la velocidad: el ataque sobre NO₂⁺ para formar el ion arenio es lento y la pérdida del protón es rápida.
Un efecto isotópico primario aparece solo cuando el enlace C–H (C–D) se rompe en el paso lento; su ausencia sitúa la desprotonación después del paso determinante de la velocidad.
Esta no La sustitución ocurre en un único paso concertado en el que el enlace C–N se forma a la vez que se rompe el enlace C–H.
Un paso concertado rompería el enlace C–H en el estado de transición y daría un efecto isotópico primario claro (kH/kD de aproximadamente 2–7).
Esta no La desprotonación determina la velocidad, pero los enlaces C–H y C–D se rompen a la misma velocidad.
Los enlaces C–D tienen menor energía de punto cero y se rompen de forma medible más despacio; una desprotonación determinante de la velocidad mostraría kH/kD bastante mayor que 1.
Esta no El deuterio no se elimina del anillo, así que el producto conserva los seis átomos de deuterio.
El deuterio del carbono atacado se pierde; se forma nitrobenzene-d₅. El resultado se refiere a cuándo se rompe ese enlace, no a si se rompe.
Solución explicada
La SEA tiene dos pasos: la adición lenta del electrófilo, que destruye la aromaticidad, y luego la pérdida rápida de H⁺, que la restaura. Como en el paso lento no se rompe ningún enlace C–H, cambiar H por D no altera la velocidad.
Qué vas a practicar
Interpreta la ausencia de un efecto isotópico cinético en la nitración por SEA como evidencia de que el ataque, y no la desprotonación, determina la velocidad.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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