Substitution nucléophile

Définition

Une substitution nucléophile (SN) est une réaction de substitution dans laquelle un nucléophile riche en électrons attaque un électrophile chargé positivement pour remplacer un groupe partant.

Les substitutions nucléophiles incluent la substitution aliphatique nucléophile (SN1 et SN2), la substitution aromatique nucléophile (SNAr), la substitution acyle nucléophile (SNA) et la substitution radicalaire.

Quelques substitutions nucléophiles :

Trois exemples de réactions de substitution nucléophile.

Explications

Les réactions de substitution nucléophile suivent les mécanismes SN1 et SN2 dans lesquels les nucléophiles (OH, CN, H₂O, NH₃) attaquent les espèces chargées positivement.

Le processus de substitution nucléophile peut être réalisé en provoquant la réaction d'un phénol dihydrique, tel que l'hydroquinone, avec un composé dihalo-benzoïde en présence d'une base résultant en des liaisons éther.

Certains colorants réagissent avec la cellulose par un mécanisme de substitution nucléophile.

Des membranes échangeuses de protons avec des chaînes latérales aliphatiques sulfonées pendantes ont été préparées par une réaction de polycondensation et de sulfo-alkylation par substitution nucléophile. Le mécanisme de polycondensation entre le dianhydride et la diamine dans un solvant amide pour former la résine PAA est une réaction de substitution nucléophile sur l'un des atomes de carbone carbonyle du dianhydride avec la diamine.

✅ La réaction de substitution nucléophile des molécules organiques à la surface du graphène est très avantageuse à bien des égards et constitue le meilleur moyen d'obtenir la production en masse de graphène modifié en surface.

✅ La substitution nucléophile directe est une autre possibilité d'accéder à la modification chimique de la cellulose. La modification la plus courante provient de l'halogénation et de la tosilation/mésilation de la cellulose, qui transforme les hydroxyles en un bon groupe partant pouvant être déplacé par certains nucléophiles.

SN1

La réaction SN1 passe par un mécanisme en deux étapes commençant par la perte d'un groupe partant suivie de l'attaque d'un nucléophile.

Bien qu'on dise souvent que le SN1 procède à la "racémisation" des stéréocentres, dans la pratique, une répartition 50/50 des stéréocentres peut ne pas être obtenue en raison des effets "d'appariement d'ions". En d'autres termes, le groupe partant pourrait partir, mais pas complètement dissocié du voisinage du carbocation, ce qui pourrait empêcher un nucléophile d'attaquer l'électrophile de cette face. Pour cette raison, il est un peu plus correct de dire qu'il procède à un "mélange de rétention et d'inversion" plutôt qu'à une "racémisation".

SN2

SN2 est une substitution nucléophile impliquant 2 molécules (bimoléculaire) dans l'étape de détermination de la vitesse. La substitution nucléophile bimoléculaire est une réaction de substitution où l'étape déterminant la vitesse est une attaque arrière concertée du carbone par un nucléophile. Le taux dépend à la fois de la concentration du substrat et de celle du nucléophile. Le plus favorisé avec le méthyle et les substrats primaires tels que les halogénures d'alkyle primaires.

Vitesse de réaction

Dans certaines réactions de substitution, la vitesse est proportionnelle à la concentration de deux espèces différentes (par exemple l'alcool et le HBr). Dans d'autres cas, cela ne dépend que de la concentration d'une espèce (c'est-à-dire l'alcool).

Dans d'autres cas, la vitesse de réaction dépend du type d'halogénure d'alkyle, mais c'est l'halogénure d'alkyle primaire qui est rapide. Et l'halogénure d'alkyle tertiaire ne donne même pas de produits de substitution...

Enfin, il y a une propriété que certaines molécules ont de faire tourner la lumière polarisée dans le plan. Elle est connue depuis la fin du 19^ème siècle. Dans certaines réactions de substitution, les molécules "optiquement actives" conservent leur activité optique dans la réaction… mais dans d'autres, cette "activité optique" disparaît.

En rapport avec "substitution nucléophile"

• nucléophile

  

  En chimie, un nucléophile est un réactif qui forme une liaison chimique avec son partenaire de réaction (l'électrophile) en donnant deux électrons.

• réaction de substitution

  

  Une réaction de substitution ou une réaction d'échange est une réaction chimique comportant à la fois des composantes de synthèse et des composantes...

• substance chimique

  

  Une substance chimique est une matière avec une composition chimique définie par ses éléments chimiques spécifiques (corps purs, molécules et atomes).

• substance fondamentale

  

  La substance fondamentale (substance amorphe ou osséine) désigne les composants non cellulaires de la matrice, contenant les fibres.