¿Por qué la yodación de fenol procede más rápido que la yodación de fenol deuterado, pero la nitración de nitrobenceno y nitrobenceno deuterado se produce a tasas muy similares, pero no idénticas?

Este fenómeno se llama efecto de isótopo cinético.
Para más detalles, consulte wikipedia: efecto de isótopo cinético
KIE es muy importante para la determinación del mecanismo de reacción.

Por ejemplo, la yodación de fenol es un tipo de reacción de sustitución aromática electrofílica. Estas reacciones incluyen dos pasos: adición electrófila de un electrófilo (I + en este caso) y eliminación de un protón . Por lo general, uno de los dos pasos tiene que ser el paso determinante de la velocidad, o en otras palabras, el paso más lento. La velocidad de este paso controla la velocidad de reacción completa (espero que no sea difícil de entender). Los fenoles son especies altamente suficientes en electrones , por lo que el primer paso es más rápido y luego la eliminación de un protón es el paso determinante de la velocidad. El enlace CD es más difícil de romper que el enlace CH, por lo que KIE en este caso es muy significativo.

Pero en el caso de la nitración de nitrobenceno, la situación es completamente diferente. El nitrobenceno es muy deficiente en electrones . Entonces, en comparación con el caso del fenol, el nitrobenceno es bastante reacio a compartir sus electrones con el electrófilo que se aproxima (NO2 +). Entonces resulta que el primer paso avanza más lentamente en su lugar. Incluso si el enlace CD es más fuerte que el enlace CH, toda la velocidad de reacción está definitivamente controlada por el primer paso. Es por eso que ambos sustratos se someten a nitración a una velocidad muy similar. Pero la diferencia entre el enlace CD y el enlace CH todavía contribuye un poco a la velocidad de reacción total y, por lo tanto, ambas velocidades de reacción ciertamente no son idénticas.

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