Química Orgânica 2 · Substituição eletrofílica aromática
Nitração do benzeno-d6: interpretando kH/kD ≈ 1
Condições: C6H6 or C6D6 + HNO3, H2SO4
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
A pergunta
Benzeno e hexadeuterobenzeno (C6D6) são nitrados em condições idênticas e reagem quase à mesma velocidade (kH/kD ≈ 1). O que isso mostra?
Mostrar a resposta e a explicação
Resposta e explicação
Resposta correta A quebra da ligação C–H não faz parte da etapa determinante da velocidade
Correto: a etapa lenta é a formação do íon arênio, antes de qualquer ligação C–H se romper.
Esta não A perda de H⁺ do íon arênio é a etapa determinante da velocidade
Isso daria um efeito isotópico primário considerável, que não é observado.
Esta não A nitração é uma substituição concertada, em uma única etapa
Em uma substituição concertada, a ligação C–H se romperia no estado de transição, o que também daria kH/kD bem acima de 1.
Esta não O deutério não é removido durante a nitração
Cada molécula de produto perde um D⁺; isso apenas ocorre em uma etapa rápida.
Solução explicada
Uma ligação C–D é mais difícil de romper que uma C–H; assim, se a clivagem C–H determinasse a velocidade, o C6H6 reagiria várias vezes mais rápido (um efeito isotópico primário de cerca de 2–7). Uma razão próxima de 1 significa que a etapa lenta não rompe a ligação C–H. A velocidade é determinada pelo ataque do anel ao NO2⁺ para formar o íon arênio; a perda posterior de H⁺ é rápida.
O que você vai praticar
Use um efeito isotópico cinético próximo de 1 para localizar a etapa determinante da velocidade da nitração.
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