Нуклеофильное замещение — это фундаментальный класс органических реакций, в которых нуклеофил (электроноизбыточный реагент) атакует электрофильный центр (обычно атом углерода с уходящей группой) и замещает уходящую группу. Эти реакции имеют два основных механизма: SN1 (мономолекулярное нуклеофильное замещение) и SN2 (бимолекулярное нуклеофильное замещение). Механизм SN1 протекает в две стадии. На первой, лимитирующей стадии, уходящая группа диссоциирует, образуя промежуточный карбкатион. Затем нуклеофил атакует карбкатион. Реакции SN1 предпочтительны для третичных алкилгалогенидов и в полярных протонных растворителях, так как карбкатионы стабилизируются. Продукт SN1 является рацемической смесью, если хиральный центр находится на атакуемом атоме углерода. Механизм SN2 протекает в одну согласованную стадию. Нуклеофил атакует атом углерода с тыльной стороны, и одновременно уходящая группа отщепляется. Скорость реакции SN2 зависит от концентрации как субстрата, так и нуклеофила. SN2 реакции предпочтительны для первичных алкилгалогенидов (из-за отсутствия стерических препятствий) и в полярных апротонных растворителях. SN2 реакции приводят к инверсии конфигурации на хиральном центре (инверсия Вальдена). Выбор механизма (SN1 или SN2) зависит от структуры субстрата, силы нуклеофила, качества уходящей группы и свойств растворителя. Нуклеофильное замещение широко используется в органическом синтезе для введения различных функциональных групп.
