Substitution nucléophile

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Sommaire 1 Qu'est ce qu'une substitution nucléophile? 2 La SN1 (substitution nucléophile monomoléculaire) 3 La SN2 (substitution nucléophile bimoléculaire) 4 Tableau synthétique des réactions SN1 et SN2 5 Remarques

[modifier] Qu'est ce qu'une substitution nucléophile?

En chimie, une substitution nucléophile est une réaction chimique au cours de laquelle un groupe nucléophile, riche en électrons, noté Nu^-, attaque une molécule électrophile, pauvre en électrons, et remplace un groupe ou un atome, appelé groupe partant, ou nucléofuge (noté GP).

Equation générale de ce type de réaction:

Les électrons libres (:) du nucléophile Nu^- attaquent le substrat R-GP en formant une nouvelle liaison, et entraînant ainsi le départ du groupe partant GP:. Le nucléophile peut être aussi bien électroniquement neutre, que chargé négativement, tandis que le substrat peut être neutre ou chargé positivement.

Substition nucléophile d'halogènoalcane:

Un exemple de substitution nucléophile est la transformation d'un composé halogéné en alcool (hydrolyse d'un halogénure d'alkyle en milieu basique).

• R-X : halogènoalcane
• X: halogène ( F (Fluor), Cl (Chlore), Br (Brome), I (Iode) )
• OH^-: groupe hydroxy
• X^- : ion halogénure ( F^-, Cl^-, Br^-, I^-)

Exemple de substitution d'halogènoalcane

[modifier] La S_N1 (substitution nucléophile monomoléculaire)

voir article SN1

[modifier] La S_N2 (substitution nucléophile bimoléculaire)

voir article SN2

[modifier] Tableau synthétique des réactions S_N1 et S_N2

Caractères Comparés des réactions S_N1 et S_N2

Type de Réaction	SN1	SN2
Mécanisme	2 étapes, une première étape, monomoléculaire, cinétiquement limitante (départ du nucléofuge), puis la seconde, bimoléculaire, plus rapide (attaque du nucléophile sur l'intremédiaire réactionnel.	1 étape, bimoléculaire : attaque du nucléophile synchrone avec le départ du nucléofuge (groupe partant).
Intérmédiaire	cation, en général carbocation.	pas d'intermédaire (mécanisme à une étape, on peut juste tenter de décrire un "état de transition")
Stéréochimie	Mélange racémique, absence de stéréosélectivité.	Inversion de configration relative ("inversion de Walden"), réaction énantièrospécifique
Vitesse de réaction	v=k*[R-GP] (ordre 1)	v=k*[R-GP][NU:] (ordre 2)
Influence du radical	RIII-GP >> RII-GP > RI-GP (stabilisation de l'intermédiare)	RI-GP > RII-GP >> RIII-GP (déstabilisation de l'état de transition par encombrement stérique
Influence du Nucléophile	La vitesse n'est pas influencée par le nucléophile.	La vitesse augmente avec l'augmentation de : sa concentration sa nucléophile et diminue quand il est trop volumineux.
Influence de la polarité du solvant	la vitesse augmente quand sa polarité augmente.	vitesse peu ou pas sensible à une modification de la polarité du solvant

Influence du nucléofuge	Plus la liaison est polarisable, plus la rupture de la liason est facile, plus la réaction est rapide. Dans le cas des halogénoalcanes la vitesse croit de R-F à R-I ( R-I > R-Br > R-Cl >> R-F).

[modifier] Remarques

• Ce type de réaction est sous contrôle cinétique : le réactif est à la fois une base ^[1](caractère thermodynamique), et un nucléophile (caractère cinétique). C'est ici ce dernier caractère qui l'emporte. Peu importe la force du réactif en tant que base, c'est sa force en tant que nucléophile qui joue dans ce type de réaction (c'est strictement l'inverse pour les éliminations).

• Il est à noter que les mécanismes de substitutions nucléophiles monomoléculaires ou bimoléculaires présentés ici et dans leurs propres articles ne sont que des mécanismes limites : aucune réaction chimique réelle ne suit parfaitement l'un de ces deux mécanismes. Il s'agit toujours d'un compromis, plus ou moins proche de l'un ou l'autre. On attribue d'ailleurs souvent à une réaction une sorte de "pourcentage" en mécanismes limites.