एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया
एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जिसमें एक कार्बनिक यौगिक का एक घटक, कार्बन और अन्य तत्वों का एक अणु होता है, जिसे दूसरे प्रतिक्रियाशील से कार्यात्मक समूह द्वारा प्रतिस्थापित या प्रतिस्थापित किया जाता है। कार्यात्मक समूह, कार्बनिक यौगिकों के प्रतिक्रियाशील सबसेट, हाइड्रोजन या कम गतिविधि के अन्य कार्यात्मक समूहों को प्रतिस्थापित करते हैं। एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया अल्कनेस, स्ट्रेट-चेन हाइड्रोकार्बन और अन्य यौगिकों में कार्यक्षमता या प्रतिक्रियाशीलता जोड़ सकती है।
एल्केन्स, हाइड्रोकार्बन का सबसे सरल, हाइड्रोजन परमाणुओं से घिरे कार्बन-कार्बन सहसंयोजक बंधों की सीधी, बदलती-लंबाई वाली श्रृंखलाओं से मिलकर बनता है। कार्बन परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन एक स्थिर विन्यास बनाने के लिए सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। जैविक रसायनज्ञ कार्बन बैकबोन में वांछित बिंदुओं पर कार्यात्मक समूहों को स्थानापन्न करते हैं ताकि अन्य उपयोगी यौगिकों के योगों के लिए अंत उत्पादों या अग्रदूतों के रूप में उपयोग के लिए नए अणुओं का निर्माण किया जा सके।
क्लोरीन, फ्लोरीन, या ब्रोमीन सहित एक हलोजन के साथ एक अल्केन की प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया, हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन का उत्पादन करती है, जिसे एल्काइल हैलाइड भी कहा जाता है। अल्किल हलाइड्स को बहु-प्रतिस्थापित यौगिक बनाने के लिए संशोधित किया जा सकता है। सामान्य उदाहरणों में क्लोरोफ्लोरोकार्बन (सीएफसी) शामिल हैं, जो पहले सर्द तरल पदार्थ के रूप में उपयोग किए जाते थे। यदि जोड़ा जा रहा समूह एक हाइड्रॉक्सिल समूह है (-OH - ) या तो बुनियादी समाधानों में प्रतिक्रियाओं से या पानी, अल्कोहल या हेलोएलेन्स बनेंगे।
कार्बन-हैलोजन बॉन्ड कार्बन-कार्बन बॉन्ड के सहसंयोजक बंधन से अधिक मजबूत होता है। हलाइड इलेक्ट्रॉन जोड़े को अपनी ओर खींचता है, जिससे केंद्र कार्बन थोड़ा सकारात्मक हो जाता है। इस परिदृश्य में स्थानापन्न को न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन कहा जाता है, क्योंकि न्यूक्लियोफाइल, न्यूक्लियस-लविंग, नकारात्मक चार्ज हाइड्रॉक्साइड समूह या अतिरिक्त हलाइड एटम पहले हलाइड परमाणु से विपरीत दिशा से एल्काइल हलाइड के पास पहुंचते हैं। अप्रोचिंग ग्रुप पर निगेटिव चार्ज मौजूदा हलाइड ग्रुप पर निगेटिव चार्ज लगाने से बचता है।
एक कार्बन सामान्य रूप से टेट्राहेड्रोन में चार अन्य परमाणुओं के साथ बंधता है, एक त्रिकोणीय पिरामिड आकार। दो अलग-अलग समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने पर अणु का दायां-बायां हाथ संभव है। एकल दिशा से दूसरे न्यूक्लियोफाइल के दृष्टिकोण के कारण उत्पादों में समान त्रि-आयामी विन्यास होता है। दूसरा न्यूक्लियोफाइल टेट्राहेड्रोन को अंदर बाहर पॉप करने का कारण बनता है क्योंकि यह केंद्रीय कार्बन के साथ बंधता है, बहुत कुछ छतरी की तरह हवा में अंदर बाहर होता है। यह एक एसएन 2 प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया है: एक द्विध्रुवीय प्रतिक्रिया में न्यूक्लियोफाइल द्वारा प्रतिस्थापन।
एक SN1 प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया में, हलाइड एक संक्षिप्त क्षण के लिए इलेक्ट्रॉन जोड़े का नियंत्रण लेता है। अब अत्यधिक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए केंद्रीय कार्बन परमाणु अपने बॉन्ड को जितना संभव हो उतना अलग करने की कोशिश करते हैं, एक टेट्राहेड्रोन के बजाय एक प्लैनर त्रिकोणीय आकार बनाते हैं। दूसरी न्यूक्लियोफाइल यौगिक के मिक्स, दाएं और बाएं हाथ की प्रजातियों के बराबर सांद्रता बनाने, दोनों तरफ से कार्बन का संपर्क कर सकती है।
एसएन 1 और एसएन 2 प्रतिक्रियाएं एक-दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करती हैं; एसएन 2 प्रतिक्रियाएं अधिक सामान्य हैं। न्यूक्लियोफाइल की ताकत, विस्थापित होने वाले समूह की ताकत और आरोपित प्रजातियों का समर्थन करने के लिए विलायक की क्षमता कुछ कारक हैं जो प्रतिक्रिया तंत्र को निर्धारित करते हैं। प्रतिक्रिया की स्थिति, विशेष रूप से तापमान, परिणाम को प्रभावित करेगा।
