Ključna razlika med primarnim in sekundarnim kinetičnim izotopskim učinkom je v tem, da primarni izotopski učinek opisuje izotopsko substitucijo na pretrgani vezi, medtem ko sekundarni izotopski učinek opisuje izotopsko substitucijo na vezi, ki meji na pretrgano vez.
Kinetični izotopski učinek ali KIE se nanaša na spremembo reakcijske hitrosti kemijske reakcije po zamenjavi izotopa. Tu je atom v reaktantu nadomeščen z njegovim izotopom, tako da bi bila hitrost reakcije drugačna od začetne hitrosti. Nato lahko določimo vrednost za KIE tako, da konstanto hitrosti za reakcijo, ki vključuje lahek izotopsko substituiran reaktant, delimo s konstanto hitrosti za reakcijo, ki vključuje težki izotopsko substituiran reaktant. Zato se KIE, večji od 1, šteje za normalen kinetični izotopski učinek, medtem ko se KIE, manjši od 1, šteje za inverzni kinetični izotopski učinek.
Kaj je primarni kinetični izotopski učinek?
Primarni kinetični izotopski učinek je sprememba hitrosti reakcije zaradi izotopske substitucije na mestu pretrganja vezi. Tukaj je ta substitucija v fazi pretrganja vezi v koraku, ki določa hitrost reakcije. Zato ta vrsta izotopskega učinka kaže na pretrganje ali nastajanje vezi z izotopom v stopnji omejevanja hitrosti.
Za nukleofilne substitucijske reakcije se primarni kinetični izotopski učinek uporabi za odhajajoče skupine, nukleofile in alfa-ogljik, pri katerih pride do substitucije. Ta vrsta kinetičnega učinka je manj občutljiva kot idealni KIE. To je posledica prispevka nevibracijskih dejavnikov.
Kaj je sekundarni kinetični izotopski učinek?
Sekundarni kinetični izotopski učinek je sprememba hitrosti reakcije zaradi izotopskih substitucij na mestu, ki ni mesto pretrganja vezi. Z drugimi besedami, kaže, da nobena vez z izotopsko označenim atomom ni prekinjena ali oblikovana. Tako kot primarni kinetični učinek se tudi to zgodi v koraku določanja hitrosti. Obstajajo tri vrste sekundarnih kinetičnih učinkov, imenovanih alfa, beta in gama učinek.
Slika 01: Nukleofilna substitucija z molekulami, ki imajo vodik nadomeščen z devterijem
Za razliko od primarnega KIE je sekundarni KIE veliko manjši. Vendar pa je ta vrsta KIE še vedno zelo uporabna pri razjasnitvi reakcijskih mehanizmov, ker je na atome devterija sekundarna KIE precej velika. Poleg tega velikost sekundarnih kinetičnih izotopskih učinkov določajo vibracijski dejavniki.
Kakšna je razlika med primarnim in sekundarnim kinetičnim učinkom izotopa?
Kinetični izotopski učinek ali KIE se nanaša na spremembo reakcijske hitrosti kemijske reakcije po zamenjavi izotopa. Ključna razlika med primarnim in sekundarnim kinetičnim izotopskim učinkom je v tem, da primarni izotopski učinek opisuje izotopsko substitucijo na pretrgani vezi, medtem ko sekundarni izotopski učinek opisuje izotopsko substitucijo na sosednji vezi na pretrgano vez. Poleg tega je za razliko od primarnega KIE sekundarni KIE precej manjši.
Poleg tega velikost sekundarnih kinetičnih izotopskih učinkov določajo vibracijski dejavniki, medtem ko je primarni kinetični izotopski učinek manj občutljiv zaradi nevibracijskih dejavnikov.
Spodnja infografika povzema razliko med primarnim in sekundarnim kinetičnim učinkom izotopa.
Povzetek – primarni in sekundarni kinetični izotopski učinek
Kinetični izotopski učinek ali KIE se nanaša na spremembo reakcijske hitrosti kemijske reakcije po zamenjavi izotopa. Ključna razlika med primarnim in sekundarnim kinetičnim izotopskim učinkom je v tem, da primarni izotopski učinek opisuje izotopsko substitucijo na pretrgani vezi, medtem ko sekundarni izotopski učinek opisuje izotopsko substitucijo na sosednji vezi na pretrgano vez.
