Nøkkelforskjellen mellom primær og sekundær kinetisk isotopeffekt er at primær isotopeffekt beskriver isotopsubstitusjonen ved den brutte bindingen, mens sekundær isotopeffekt beskriver isotopsubstitusjonen ved bindingen ved siden av den brutte bindingen.
Kinetisk isotopeffekt eller KIE refererer til endringen i reaksjonshastigheten til en kjemisk reaksjon ved substitusjon av en isotop. Her erstattes et atom i en reaktant med sin isotop, slik at reaksjonshastigheten vil være forskjellig fra den opprinnelige hastigheten. Deretter kan vi bestemme en verdi for KIE ved å dele hastighetskonstanten for reaksjonen som involverer den lette isotopisk substituerte reaktanten fra hastighetskonstanten for reaksjonen som involverer den tunge isotopisk substituerte reaktanten. Derfor betraktes KIE større enn 1 som normal kinetisk isotopisk effekt, mens KIE mindre enn 1 betraktes som en invers kinetisk isotopisk effekt.
Hva er primær kinetisk isotopeffekt?
Primær kinetisk isotopeffekt er endringen av reaksjonshastigheten på grunn av isotopsubstitusjon på stedet for bindingsbrudd. Her er denne substitusjonen i bindingsbrytende stadiet ved det hastighetsbestemmende trinnet i reaksjonen. Derfor er denne typen isotopeffekt en indikasjon på bindingsbrudd eller bindingsdannelse til isotopen ved det hastighetsbegrensende trinnet.
For nukleofile substitusjonsreaksjoner brukes den primære kinetiske isotopeffekten for utgående grupper, nukleofiler og alfa-karbon der substitusjonen skjer. Denne typen kinetisk effekt er mindre følsom enn en ideell KIE. Dette skyldes bidraget fra ikke-vibrasjonsfaktorer.
Hva er sekundær kinetisk isotopeffekt?
Sekundær kinetisk isotopeffekt er endringen i reaksjonshastigheten på grunn av isotopsubstitusjoner på et annet sted enn det bindingsbrytende stedet. Med andre ord indikerer det at ingen binding til det isotopisk merkede atomet brytes eller dannes. I likhet med primær kinetisk effekt, skjer dette også i det hastighetsbestemmende trinnet. Det er tre typer sekundære kinetiske effekter k alt alfa-, beta- og gammaeffekt.
Figur 01: Nukleofil substitusjon med molekyler som har hydrogen erstattet av deuterium
I motsetning til primær KIE, har sekundær KIE en tendens til å være mye mindre. Imidlertid er denne typen KIE fortsatt veldig nyttig for å belyse reaksjonsmekanismer fordi per Deuterium-atomer er den sekundære KIE betydelig stor. Bortsett fra det bestemmes størrelsen på sekundære kinetiske isotopiske effekter av vibrasjonsfaktorer.
Hva er forskjellen mellom primær og sekundær kinetisk isotopeffekt?
Kinetisk isotopeffekt eller KIE refererer til endringen i reaksjonshastigheten til en kjemisk reaksjon ved substitusjon av en isotop. Nøkkelforskjellen mellom primær og sekundær kinetisk isotopeffekt er at den primære isotopeffekten beskriver isotopsubstitusjonen ved den brutte bindingen, mens den sekundære isotopeffekten beskriver isotopsubstitusjonen ved den tilstøtende bindingen til den brutte bindingen. Videre, i motsetning til primær KIE, har den sekundære KIE en tendens til å være mye mindre.
I tillegg bestemmes størrelsen av sekundære kinetiske isotopiske effekter av vibrasjonsfaktorer, mens den primære kinetiske isotopiske effekten er mindre følsom på grunn av ikke-vibrasjonsfaktorene.
Infografikken nedenfor oppsummerer forskjellen mellom primær og sekundær kinetisk isotopeffekt.
Sammendrag – primær vs sekundær kinetisk isotopeffekt
Kinetisk isotopeffekt eller KIE refererer til endringen i reaksjonshastigheten til en kjemisk reaksjon ved substitusjon av en isotop. Hovedforskjellen mellom primær og sekundær kinetisk isotopeffekt er at den primære isotopeffekten beskriver isotopsubstitusjonen ved den brutte bindingen, mens den sekundære isotopeffekten beskriver isotopsubstitusjonen ved den tilstøtende bindingen til den brutte bindingen.
