Substitutioreaktioissa

Substitutioreaktioissa eli korvausreaktioissa yhdessä molekyylin atomi tai atomiryhmä korvataan toisella atomilla tai atomiryhmällä. Nämä reaktiot ovat keskeisiä orgaanisessa kemian alalla ja esiintyvät useissa eri muodoissa, kuten nukleofiilisissä, elektrofilisissä ja radikaalireaktioissa. Substitutioreaktiot eroavat additioreaktioista, joissa uusia sidoksia muodostuu ilman vanhojen sidosten katkeamista.

Yksi yleisimpiä substitutioreaktioiden tyyppejä on nukleofiilinen substitutioreaktio (S_N-reaktio), jossa nukleofiili, eli elektronipitoinen laji, korvaa poistuvan ryhmän (leavings group) molekyylistä. Reaktio voi tapahtua joko S_N1- tai S_N2-mekanismilla. S_N1-reaktiossa poistuva ryhmä lähtee ensin, muodostaen karbokationin välivaiheen, jonka nukleofiili sitten hyökää. S_N2-reaktiossa nukleofiili hyökkää samanaikaisesti poistuvan ryhmän kanssa, jolloin välivaiheita ei muodostu.

Elektrofilisissä substitutioreaktioissa, kuten aromaatissa tapahtuvissa, elektrofili korvaa aromaatissa olevan vedyn. Esimerkiksi nitrausreaktiossa nitroniumionit korvaavat bentseeni-renkaassa olevat vedyt, jolloin muodostuu nitrobentseeniä. Radikaalireaktioissa korvaava atomi tai ryhmä on vapaa radikaali, joka reagoi molekyylin kanssa.

Substitutioreaktioita käytetään laajalti orgaanisen kemian synteeseissä, kuten lääkeaineiden, väriaineiden ja muiden orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa. Reaktioiden kulku riippuu reagoivien aineiden rakenteesta, reaktio-olosuhteista ja katalyyttien käytöstä.