Química Orgânica 2 · Revisão de substituição aromática para a prova
What a missing isotope effect means
Condições: 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).
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
What does this result show about the mechanism?
Mostrar a resposta e a explicação
Resposta e explicação
Resposta correta The C–H bond is not broken in the rate-determining step: attack on NO₂⁺ to form the arenium ion is slow, and loss of the proton is fast.
A primary isotope effect appears only when the C–H (C–D) bond breaks in the slow step; its absence puts deprotonation after the rate-determining step.
Esta não Substitution occurs in one concerted step in which the C–N bond forms as the C–H bond breaks.
A concerted step would break the C–H bond in the transition state and give a clear primary isotope effect (kH/kD of roughly 2–7).
Esta não Deprotonation is rate-determining, but C–H and C–D bonds break at the same rate.
C–D bonds have a lower zero-point energy and break measurably more slowly; a rate-determining deprotonation would show kH/kD well above 1.
Esta não Deuterium is not removed from the ring, so the product keeps all six deuterium atoms.
The deuterium on the carbon that is attacked is lost; nitrobenzene-d₅ forms. The result concerns when that bond breaks, not whether it does.
Solução explicada
EAS has two steps: slow addition of the electrophile, which destroys aromaticity, then fast loss of H⁺, which restores it. Because no C–H bond breaks in the slow step, swapping H for D does not change the rate.
O que você vai praticar
Interpret the absence of a kinetic isotope effect in EAS nitration as evidence that attack, not deprotonation, is rate-determining.
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