后面我們詳盡介紹了動力學(xué)核素效應(yīng)的定義、基本表達式、分類以及數(shù)值大小與反應(yīng)機理的關(guān)聯(lián)等等。為了加深理解，此次專門結(jié)合一些反應(yīng)實例，來介紹和討論一下動力學(xué)核素效應(yīng)在有機反應(yīng)機理研究中的作用。
實例1
實驗測定的kH/kD=7.1，能夠在E1、E2和E1CB機理中做出選擇？
動力學(xué)核素效應(yīng)的值接近理論最大值，表明速度控制步驟過渡態(tài)包含與核素相連的鍵的破裂。假如反應(yīng)按E1機理進行，速度控制步驟應(yīng)為溴的離去，不包含C—H(D)鍵的破裂，不應(yīng)形成主級動力學(xué)核素效應(yīng)。因此反應(yīng)不是按E1機理進行的，而是按E2或E1CB機理進行的。
實例2
實驗測定的a次級動力學(xué)核素效應(yīng)與Y－的種類有關(guān)。當(dāng)Y－=AcO－時，kH/kD=1.15；當(dāng)Y－=C2H5O－時，kH/kD=1.08。試給出合理的解釋？
C2H5O－的親核性小于AcO－的親核性。由于親核試劑的親核性降低有利于SN2反應(yīng)，所以當(dāng)Y－=C2H5O－時，反應(yīng)可能具有更多的SN2特點，造成a次級動力學(xué)核素效應(yīng)增加。
實例3（參考文獻：J.Org.Chem.2003,68,1998）
如上圖所示，釕催化的酮的不對稱借氫還原反應(yīng)，可能存在兩種機理：協(xié)同機理和分步機理。
對異戊烷的不同位置進行核素標(biāo)記，可以得到以下三個氫動力學(xué)核素效應(yīng)的值：
基于以上結(jié)果，怎么判別該反應(yīng)的機理？
氘代實驗(1)結(jié)果并不能完全說明O-H的破裂發(fā)生在反應(yīng)決速步。式(2)的結(jié)果說明反應(yīng)的決速步發(fā)生了C-H的破裂(>2)。綜合式(2)和(3)的結(jié)果，我們可以覺得O-H和C-H的破裂同時發(fā)生在反應(yīng)決速步（由于假如只有C-H破裂的話，式(3)的值應(yīng)當(dāng)與式(2)相仿）。
實例4（參考文獻J.Org.Chem.2011,77,1136）
上圖為銅催化的自由基介導(dǎo)的環(huán)合反應(yīng)。對其進行氫動力學(xué)核素效應(yīng)研究如右圖所示。對醛基的H進行氘代，kH/kD=2.6；對芐胺的吡啶位進行氘代實驗，kH/kD=1。以上實驗結(jié)果證明芐胺的亞氨基C-H的破裂不是決速步，而醛基C-H鍵的破裂才是該反應(yīng)的決速步，因而依據(jù)猜想的反應(yīng)機理，B到C為該反應(yīng)的決速步。
實例5
kH/kD=1同位素效應(yīng)同位素效應(yīng)，請解釋該實驗結(jié)果。
硝化反應(yīng)是典型的芳香親電反應(yīng)的機理，如右圖所示。kH/kD=1說明反應(yīng)的決速步不包含H+的離去，因而硝酰氧離子逼搶烷烴產(chǎn)生σ酸鹽是硝化反應(yīng)的決速步。
實例6（參考文獻：中國科學(xué):物理,2016,46:573）
按照以上結(jié)果，因為在平行實驗(kH/kD＝3.4)以及一鍋分子間競爭實驗(PH/PD＝4.0)中都觀察到了明顯的動力學(xué)核素效應(yīng)，因而覺得在該反應(yīng)中,C–H鍵的破裂(由中間體B1到C1)很有可能是反應(yīng)的決速步。
實例7（參考文獻：中國科學(xué):物理,2016,46:573）
通常而言，平行實驗所得到KIE值的精確程度取決于相應(yīng)速度常數(shù)檢測的精確程度。實際上,平行反應(yīng)之間體系不完全一致，以及準(zhǔn)零級反應(yīng)的假定，就會導(dǎo)致一定的實驗偏差。但是平行實驗的結(jié)果依然是十分重要的，由于只有通過平行實驗得到的KIE值才是判定C–H鍵破裂是否是決速步的決定性證據(jù)。
在一鍋分子間競爭實驗和分子內(nèi)競爭實驗中，我們不須要得到相應(yīng)的速度常數(shù),而是通過估算產(chǎn)物的比列即可得到KIE值。同時,可以確保C–H鍵和C–D鍵的構(gòu)象化在相同的反應(yīng)條件下發(fā)生，因而這兩種方式相較于平行實驗具有更高的確切度。剖析實驗結(jié)果，假若沒有發(fā)覺核素效應(yīng)，則可以得出C–H鍵破裂沒有包含在決速步中；而當(dāng)發(fā)覺存在核素效應(yīng)時,則不能確定C–H鍵破裂是否包含在決速步中。
如上圖所示，一鍋分子間競爭實驗和分子內(nèi)競爭實驗結(jié)果確切的前提是須要默認反應(yīng)的決速步與C-H破裂的反應(yīng)物有關(guān)（即默認決定反應(yīng)選擇性的步驟是反應(yīng)決速步）。假如反應(yīng)決速步與C-H破裂的反應(yīng)物無關(guān)則未能通過對比產(chǎn)物比列的方法來得出真實的動力學(xué)核素效應(yīng)，由于此時反應(yīng)的決速步早已不決定反應(yīng)選擇性了。
按照上述實驗結(jié)果，可以得出推論：與之前反應(yīng)不同的是，因為在平行實驗中沒有觀察到動力學(xué)核素效應(yīng)(kH/kD＝1.1)，因而C–H鍵的破裂步驟不是該反應(yīng)的決速步。同時在一鍋分子間競爭反應(yīng)中觀察到了明顯的動力學(xué)核素效應(yīng)(PH/PD＝3.0)，說明反應(yīng)的決速步應(yīng)當(dāng)與C-H破裂的反應(yīng)物無關(guān)，有可能為生成催化活性中間體A2的過程。
實例8（參考文獻：中國科學(xué):物理,2016,46:573）
從實驗結(jié)果來看，一鍋分子間競爭實驗中沒有觀察到動力學(xué)核素效應(yīng)(PH/PD＝1.0)。因而C–H鍵的破裂步驟不是該反應(yīng)的決速步。同時分子內(nèi)競爭實驗觀察到動力學(xué)核素效應(yīng)數(shù)值為2.5，與分子間競爭實驗結(jié)果不相符。結(jié)合可能的反應(yīng)機理我們發(fā)覺中間體C出現(xiàn)了手性碳，因而C中的羰基部份氘代之后，H和D并不等價，因而出現(xiàn)反應(yīng)選擇性。