„Szubsztitúció” változatai közötti eltérés

A C-XC−X kötést tartalmazó (X ld. lejjebb) [[halogén]]vegyületekre, protonált [[alkohol]]okra, [[Éter (kémia)|éterekre]], [[karbonsav]]akra stb. jellemző. A C-XC−X kötés ezekben az esetekben már alapállapotban polározott, az elektronsűrűség például a halogén környezetében sokkal nagyobb, mint a szénatom körül a halogénatomok nagyobb [[elektronegativitás]]a miatt. A szénatomon fellépő részleges elektronhiány következtében a szénatom nukleofilekkel lesz reakcióba vihető. A reakció során a C-XC−X kötés felhasad, majd egy új kötés alakul ki a nukleofil reaktív centrumával.

Egy reakció akkor nukleofil, ha azt elektronküldő (elektron-gazdag) -– idegen szóval nukleofil – részecske indítja ("indít„indít támadást"támadást”)

Amennyiben elektront kedvelő (elektronszívó)- – más néven elektrofil – helyettesítő indít támadást pl. egy benzolgyűrű ellen, úgy elektrofil szubsztitúcióról beszélünk.

A reakciók elektrofil vagy nukleofil volta a– -a redoxi reakciókhoz hasonlóan -– nézőpont kérdése. Az egyik komponens felől elektrofil, a másik irányából pedig nukleofil a reakció.

;R-XR−X+Y' → R-YR−Y+X'

X = F, Cl, Br, I, ⁺OH₂, ⁺OHR', O-CORO−COR', O-SOO−SO₂R', O-SOO−SO₃H, N₂^-−, ⁺SR'₂

X'= F^-−, Cl^-−, Br^-−, I^-−, H₂O, R'OH, R'COO^-−, R'SO₃^-−, HSO₄^-−, N₂, SR'₂

Y'= F^-−, Cl^-−, Br^-−, I^-−, ^-−OH, ^-−OR', R'COO^-−, ^-−SH, ^-−SR', SR'₂, NH₃, HNR'R'', NR'₃, NH₂NH₂, NO₂^-−, N₃^-−, PR'₃, ^-−CN, ^-−CH₂NO₂, ^-−CH₂COR

Y = F, Cl, Br, I, OH, OR', O-CORO−COR', SH, SR', ⁺SR'₂, NH₂, NR'R'', ⁺NR'₃, NHNH₂, NO₂, N₃, CN, CH₂NO₂, CH₂COR'

Az S_N1 és az S_N2 reakciók közötti különbség az, hogy eltérő reakciómechanizmussal játszódnak le, mely reakciókinetikailag magyarázható.

Általánosan igaz, hogy a reakció előrehaladtával az S_N1 reakciók sebességét csupán a kiindulási anyag pillanatnyi koncentrációja határozza meg (monomolekulás reakció). A reakció sebessége független a hozzáadott reagens mennyiségétől. Ennek oka, hogy a reakcióelegyben az átalakítandó molekula (szubsztrát) olyan változáson megy keresztül (például Cl^-− lehasadása) , ami stabil, elektronhiányos centrummal rendelkező intermedier terméket eredményez. Az így képződött pozitív centrumot támadja aztán a nukleofil, mely során eljutunk a folyamat végtermékéhez. Az egész folyamat tehát egy sorozatos reakció, így annak sebességét a leglassabb részfolyamat, vagyis az intermedierképződés sebessége határozza meg.

S_N2 reakcióban a szubsztátszubsztrát mennyisége mellett a reakciósebességet meghatározza még a a reagens mennyisége is a reakcióelegyben. Bimolekulás nukleofil szubsztitúció abban az esetben játszódik le, ha stabil, pozitív centrumot tartalmazó intermedier kialakulására nincs lehetőség. Erre jó példa az alifás lánc primer szénatomjának nukleofil szubsztitúciója. Ilyenkor ugyanis a megfelelő molekula vagy ion lehasadásával egy primer karbéniumion (-C–C⁺-–) keletkezne, mely kevéssé stabilis (ellentétben a magas rendűségű karbéniumionnal). Ezért a távozó csoport (mely a támadó csoportnál gyengébb nukleofil -– lásd [[Sav-bázis elméletek|Lewis savak és básizok]]) lehasadásával párhuzamosan történik az új csoport molekulába való bekötése.

:CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl