|
A [[Szerves kémia|szerves]] és [[szervetlen kémia|szervetlen kémiában]] a '''nukleofil szubsztitúció''' a reakciók azon fő csoportja, melynek során egy [[nukleofil]] szelektíven megtámad vagy hozzákapcsolódik egy (részlegesen) pozitívan töltött atomhoz vagy atomcsoporthoz, melyen az úgynevezett [[távozó csoport]] helyébe lép. A (részlegesen) pozitív részecskét elektrofilnek[[elektrofil]]nek nevezzük. Az elektrofilből és távozó csoportból álló együttes részecske szokásos együttes elnevezése szubsztrát.<ref>J. March, ''Advanced Organic Chemistry'', 4th ed., Wiley, New York, 1992.</ref><ref>R. A. Rossi, R. H. de Rossi, ''Aromatic Substitution by the S<sub>RN</sub>1 Mechanism, ACS Monograph Series No. 178, American Chemical Society, 1983. [ISBN 0-8412-0648-1].</ref>
A reakció általános formája a következő:
:R−Br + OH<sup>−</sup> → R−OH + Br<sup>−</sup>
A nukleofil szubsztitúciós reakciók gyakoriak a szerves kémiában, és nagyjából aszerint csoportosíthatóak, hogy telített alifás szénatomon vagy (ritkábban) aromás szénatomon <!--mit ért az angol cikk telített aromáson?? "rendes" aromást? --> vagy más telítetlen széncentrumon játszódnak-e le.<ref>L. G. Wade, ''Organic Chemistry'', 5th ed., Prentice Hall, Upper Saddle RIver, New Jersey, 2003.</ref>
== Telített szénatomon ==
1935-ben [[Edward D. Hughes]] és [[Christopher Kelk Ingold|Sir Christopher Ingold]] alkil-halogenidek és származékaik nukleofil szubsztitúciós reakcióit vizsgálták. Két, egymással versengő fő reakciómechanizust javasoltak. A két mechanizmus az S<sub>N</sub>1 reakció és az S<sub>N</sub>2 reakció. Az S a szubsztitció jelölése, az N a nukleofil rövidítése, a szám pedig a reakció kinetikai rendjét adja meg.<ref>S. R. Hartshorn, ''Aliphatic Nucleophilic Substitution'', Cambridge University Press, London, 1973. [ISBN 0-521-09801-7]</ref>
Az S<sub>N</sub>2 reakcióban a nukleofil addíciója és a távozó csoport eliminációja egyszerre történik. S<sub>N</sub>2 reakció játszódik le, amikor a nukleofil könnyen hozzáfér a központi szénatomhoz. Ezzel szemben az S<sub>N</sub>1 reakció két lépésből áll. Az S<sub>N</sub>1 reakciókreakció olyankorakkor szoktakválik jelentőssé válnikedvezményezetté, amikorha a szubsztrát központi szénatomja körül nagy térkitöltésű csoportok találhatóak; egyrészt, bothmert becauseezek sucha groupscsoportok interferesztérikusan stericallygátolják with theaz S<sub>N</sub>2 reactionreakciót (discussedlásd abovefentebb), andmásrészt becausepedig a highlytöbbszörösen substitutedszubsztituált carbonszénatomok forms astabil stablekarbokationt [[carbocation]]képeznek.
Az S<sub>N</sub>1 és S<sub>N</sub>2 reakció közötti fő különbség az, hogy az S<sub>N</sub>1 reakciót a szénváz és a távozó csoport determinálja, de a nukleofil nem; míg az S<sub>N</sub>2 reakciót befolyásolja a szénváz, a távozó csoport és a nukleofil is. Ennek egyik oka, hogy az S<sub>N</sub>1 reakcióban a távozó csoportnak elég jónak kell lennie ahhoz, hogy kiléphessen, és ez a leglassabb lépés. A távozó csoport eliminációja után a karbokationon a nukleofil támadás folyamata gyors, és nem ez a sebességmaghatározósebességmeghatározó lépés. Ezzel szemben az S<sub>N</sub>2 reakció során a nukleofil majdnem pontosan a távozó csoport kilépésével egyidőben támad, így mind a nukleofilt, mind az elektrofilt figyelembe kell venni egy-egy tényezőként.
AnElőfordul exampleolyan ofszubsztitúciós areakció substitutionis, reactionmely takinga placekét byfő atípus so-calledközötti '''borderlinehatáresetet mechanism'''képvisel, asilyen originallypéldául studiedaz byeredetileg Hughes andés Ingold által tanulmányozott,<ref>''253. Reaction kinetics and the Walden inversion. Part II. Homogeneous hydrolysis, alcoholysis, and ammonolysis of -phenylethyl halides''Edward D. Hughes, Christopher K. Ingold and Alan D. Scott, [[J. Chem. Soc.]], '''1937''', 1201 {{DOI|10.1039/JR9370001201}}</ref> is the reaction ofa ''1-phenylethyl chloridefeniletil-klorid'' withés a [[sodium methoxidenátrium-methoxid]] in methanol.között metanolban lejátszódó reakció.
:[[File:1-phenylethylchloride methanolysis.svg|329px|1-phenylethylchloridefeniletilklorid methanolysismetanolízise]]
TheA [[reaction ratereakciósebesség]] is found to the sum of az S<sub>N</sub>1 andés S<sub>N</sub>2 componentskomponensek withösszegének adódott, utóbbi részaránya 61% (3,5 M, 70 °C) taking place by the latter.
{| align="center" class="wikitable"
== Reakciók ==
A szerves kémiában számos reakció a nukleofil szubsztitúciós mechanizmus szerint játszódik le. A legjellemzőbb példák:
There are many reactions in organic chemistry involve this type of mechanism. Common examples include
* Redukció hidridekkel
:: [[ Alkyl halideAlkil-halogenid| R-XR−X]] → [[ AlkaneAlkánok| R-HR−H]] using, [[ Lithium aluminium hydrideLítium-alumínium-hidrid|LiAlH<sub>4</sub>]] felhasználásával (S<sub>N</sub>2) ▼* [[Organic reduction]]s with [[hydride]]s, for example
* Hidrolitikus reakciók, például:
▲:: [[Alkyl halide|R-X]] → [[Alkane|R-H]] using [[Lithium aluminium hydride|LiAlH<sub>4</sub>]] (S<sub>N</sub>2)
:: R-BrR−Br + [[Alkoxide|OR'OH<sup> −−</sup> ]] → [[ EtherAlkoholok| R-OR'R−OH]] + [[Bromid|Br<sup> −−</sup> ]] (S<sub>N</sub>2) vagy▼* [[hydrolysis]] reactions such as
:: R-BrR−Br + OHH<supsub>−2</supsub>O → R−OH + [[Alcohol|RHidrogén-OHbromid|HBr]] + [[Bromide|Br<sup>&minusnbsp;</sup>]] (S<sub>N</sub>21) or
* [[Williamson -féle ether synthesiséterszintézis]] ▼:: R-Br + H<sub>2</sub>O → R-OH + [[Hydrobromic acid|HBr]] (S<sub>N</sub>1)
:: R−Br + [[Alkoxid|OR'<sup>−</sup>]] → [[Éter (kémia)|R−OR']] + Br<sup>−</sup> (S<sub>N</sub>2)
▲* [[Williamson ether synthesis]]
▲:: R-Br + [[Alkoxide|OR'<sup>−</sup>]] → [[Ether|R-OR']] + Br<sup>−</sup> (S<sub>N</sub>2)
* The [[Wenker synthesis]], a ring-closing reaction of aminoalcohols.
* A [[Finkelstein-reakció|Finkelstein-féle halogéncsere]]. A [[Perkow-reakció]] és a [[Arbuzov–Michaelis-reakció]] foszfor nukleofileket használ.
* The [[Finkelstein reaction]], a halide exchange reaction. Phosphorus nucleophiles appear in the [[Perkow reaction]] and the [[Michaelis–Arbuzov reaction]].
* A [[Kolbe-féle nitrilszintézis]], azaz alkil-halogenidek és cianidok reakciója.
* The [[Kolbe nitrile synthesis]], the reaction of alkyl halides with cyanides.
=== OtherEgyéb mechanismsmechanizusok ===
BesidesAz S<sub>N</sub>1 andés S<sub>N</sub>2, othermellett mechanisms are knownmás, althoughkevésbé theygyakori aremechanizmusok lessis commonismertek. TheAz '''[[SNi|S<sub>N</sub>i]]''' mechanismmechanizmus istionil-klorid observedés inalkoholok reactionsreakciójában offordul [[thionylelő, chloride]]és withannyiban [[alcohol]]s,tér andaz itel is similar toaz S<sub>N</sub>1 except that the nucleophile isreakciótól, deliveredhogy froma thenukleofil samea sidetávozó ascsoporttal themegegyező leavingoldalról groupérkezik.
A nukleofil szubsztitúciót allil-átrendeződés is kísérheti, ilyen például a Ferrier-átrendeződés. Ezt a mechanizmust – a kinetikától függően – S<sub>N</sub>1' vagy S<sub>N</sub>2' reakciónak nevezzük. Allil-halogenidek vagy -szulfontáok esetén például a nukleofil a távozó csoportot hordozó szénatom helyett támadhat a γ telítetlen szénatomon is. Ez látható az 1-klór-2-butén és nátrium-hidroxid reakciójában, melynek során 2-butén-1-ol és 1-butén-3-ol keveréke keletkezik:
Nucleophilic substitutions can be accompanied by an [[allylic rearrangement]] as seen in reactions such as the [[Ferrier rearrangement]]. This type of mechanism is called an S<sub>N</sub>1' or S<sub>N</sub>2' reaction (depending on the kinetics). With [[allyl]]ic halides or sulphonates, for example, the nucleophile may attack at the γ unsaturated carbon in place of the carbon bearing the leaving group. This may be seen in the reaction of 1-chloro-2-butene with [[sodium hydroxide]] to give a mixture of 2-buten-1-ol and 1-buten-3-ol:
:CH<sub>3</sub>CH=CH-CH<sub>2</sub>-Cl → CH<sub>3</sub>CH=CH-CH<sub>2</sub>-OH + CH<sub>3</sub>CH(OH)-CH=CH<sub>2</sub>
TheAz [[Sn1CB mechanismmechanizmus]] appearsa inszervetlen [[inorganickémiában chemistry]]fordul elő. CompetingEnnek más, versengő mechanizmusai mechanismsis existismertek.<ref>N.S.Imyanitov. ''Electrophilic Bimolecular Substitution as an Alternative to Nucleophilic Monomolecular Substitution in Inorganic and Organic Chemistry''. J. Gen. Chem. USSR (Engl. Transl.) '''1990'''; 60 (3); 417-419.</ref><ref>Unimolecular Nucleophilic Substitution does not Exist! / N.S.Imyanitov. [http://sciteclibrary.ru/eng/catalog/pages/9330.html SciTecLibrary]</ref>
A fémorganikus kémiában a nukleofil absztrakciós reakció nukleofil szubsztitúciós mechanizmus szerint megy végbe.
In [[organometallic chemistry]] the [[nucleophilic abstraction]] reaction occurs with a nucleophilic substitution mechanism.
== Telítetlen szénatomon ==
==Fordítás==
{{fordítás|en|Nucleophilic_substitutionNucleophilic substitution|oldid=607169678}}
| 