Nyckelskillnaden mellan primär och sekundär kinetisk isotopeffekt är att primär isotopeffekt beskriver isotopsubstitutionen vid den brutna bindningen, medan sekundär isotopeffekt beskriver isotopsubstitutionen vid bindningen intill den brutna bindningen.
Kinetisk isotopeffekt eller KIE hänvisar till förändringen i reaktionshastigheten för en kemisk reaktion vid substitution av en isotop. Här ersätts en atom i en reaktant med dess isotop så reaktionshastigheten skulle skilja sig från den initiala hastigheten. Sedan kan vi bestämma ett värde för KIE genom att dividera hastighetskonstanten för reaktionen som involverar den lätta isotopiskt substituerade reaktanten från hastighetskonstanten för reaktionen som involverar den tunga isotopiskt substituerade reaktanten. Därför anses KIE större än 1 som normal kinetisk isotopeffekt medan KIE mindre än 1 anses som en omvänd kinetisk isotopeffekt.
Vad är primär kinetisk isotopeffekt?
Primär kinetisk isotopeffekt är förändringen av reaktionshastigheten på grund av isotopsubstitution vid platsen för bindningsbrytning. Här är denna substitution i bindningsbrytningsstadiet vid reaktionens hastighetsbestämmande steg. Därför är denna typ av isotopeffekt en indikation på bindningsbrytning eller bindningsbildande till isotopen vid det hastighetsbegränsande steget.
För nukleofila substitutionsreaktioner tillämpas den primära kinetiska isotopeffekten för lämnande grupper, nukleofiler och alfa-kol vid vilka substitutionen sker. Denna typ av kinetisk effekt är mindre känslig än en idealisk KIE. Detta beror på bidraget från icke-vibrationsfaktorer.
Vad är sekundär kinetisk isotopeffekt?
Sekundär kinetisk isotopeffekt är förändringen av reaktionshastigheten på grund av isotopsubstitutioner på ett annat ställe än det bindningsbrytande stället. Med andra ord indikerar det att ingen bindning till den isotopiskt märkta atomen bryts eller bildas. Liksom primär kinetisk effekt sker detta även i det hastighetsbestämmande steget. Det finns tre typer av sekundära kinetiska effekter som kallas alfa-, beta- och gammaeffekter.
Figur 01: Nukleofil substitution med molekyler som har väte ersatt av deuterium
Till skillnad från primär KIE tenderar sekundär KIE att vara mycket mindre. Denna typ av KIE är dock fortfarande mycket användbar för att belysa reaktionsmekanismer eftersom den sekundära KIE per Deuterium-atomer är avsevärt stor. Bortsett från det bestäms storleken av sekundära kinetiska isotopeffekter av vibrationsfaktorer.
Vad är skillnaden mellan primär och sekundär kinetisk isotopeffekt?
Kinetisk isotopeffekt eller KIE hänvisar till förändringen i reaktionshastigheten för en kemisk reaktion vid substitution av en isotop. Den viktigaste skillnaden mellan primär och sekundär kinetisk isotopeffekt är att den primära isotopeffekten beskriver isotopsubstitutionen vid den brutna bindningen, medan den sekundära isotopeffekten beskriver isotopsubstitutionen vid den intilliggande bindningen till den brutna bindningen. Dessutom, till skillnad från primär KIE, tenderar den sekundära KIE att vara mycket mindre.
Dessutom bestäms storleken av sekundära kinetiska isotopeffekter av vibrationsfaktorer medan den primära kinetiska isotopeffekten är mindre känslig på grund av icke-vibrationsfaktorerna.
Infografiken nedan sammanfattar skillnaden mellan primär och sekundär kinetisk isotopeffekt.
Sammanfattning – primär vs sekundär kinetisk isotopeffekt
Kinetisk isotopeffekt eller KIE hänvisar till förändringen i reaktionshastigheten för en kemisk reaktion vid substitution av en isotop. Den viktigaste skillnaden mellan primär och sekundär kinetisk isotopeffekt är att den primära isotopeffekten beskriver isotopsubstitutionen vid den brutna bindningen, medan den sekundära isotopeffekten beskriver isotopsubstitutionen vid den intilliggande bindningen till den brutna bindningen.
