substitutereactie

Substitutereactie is een chemische reactie waarbij een atoom of groep in een molecuul wordt vervangen door een ander atoom of groep. In de organische chemie zijn de belangrijkste categorieën nucleofiele substitutiereacties, elektrofiele substitutiereacties en radicaal substitutiereacties.

Nucleofiele substitutie bestaat uit SN1- en SN2-mechanismen. SN2 is bimoleculair en verloopt via een backside-attack van een nuclefe lief op een aangestelde halogeen(a)l- of equivalente leaving group, met directe vervanging en vaak inversie van stereochemie. SN2 verloopt sneller bij primaire of methylhalogeniden en in polair aprotische solventen; sterke nucleofielen bevorderen de reactie. SN1 is unimoleculair en treedt op via de vorming van een carbokation als tussenstap, gevolgd door aanvulling door de nucleofiel. SN1 vereist stabiele carbokationen (bijv. tertiaire halogeniden) en polar protische solventen; racemisatie is mogelijk door de vrije carbokation.

Elektrofiele substitutie gebeurt vooral bij aromatische ringen (SEAr). Een elektrofiel reageert met een aromatisch systeem, waardoor een substituent op de ring terechtkomt terwijl de aromatische stabiliteit behouden blijft. Regio- en stereoselectiviteit worden beïnvloed door substituenten op de ring.

Radicale substitutie vindt plaats via vrije radicalen en komt bijvoorbeeld voor bij alkanen met halogenen onder uv-licht of verwarmingsomstandigheden, leidend tot halogenatie of andere substituties.

Leerpunten: geschikte leaving groups (bijv. halogenen), nucleofielen (OH−, CN−, etc.), en reagentspecificiteit bepalen de opbrengst en regio- of stereoselectiviteit. Toepassingen omvatten de vorming van alcoholen, nitriles en aromatische derivaten.