Un mécanisme de substitution dans lequel le nucléophile et le groupe partant du substrat interviennent simultanément dans l'étape cinétiquement déterminante (cinétique du second ordre), évoluant par une étape concertée unique avec une attaque par l'arrière qui inverse la stéréochimie au centre électrophile.

Principe

La vitesse dépend des concentrations du nucléophile et du substrat électrophile ; la formation et la rupture de liaisons sont concertées via un état de transition unique, entraînant une inversion stéréochimique et défavorisant les centres électrophiles fortement encombrés.

Démonstration

L'hydroxyde attaquant le chlorométhane : OH− + CH3Cl → CH3OH + Cl− réagit rapidement lorsque l'encombrement stérique est faible ; un substrat secondaire chiral subit une inversion de Walden lorsque la voie SN2 prédomine.

Mauvaise application

Attribuer une cinétique ou un mécanisme SN2 à des halogénures d'alcyle tertiaires ou à des réactions montrant une racémisation sans établir une voie concertée ; ignorer les effets du solvant et du groupe partant qui peuvent déplacer le mécanisme vers SN1 ou d'autres voies.

Conséquence

Identifier correctement un mécanisme SN2 prédit des lois de vitesse du second ordre, une inversion stéréochimique, une sensibilité à l'encombrement stérique et à la force du nucléophile, et permet de contrôler le mécanisme en modifiant le solvant, le nucléophile ou le groupe partant.

Inversion

La substitution nucléophile unimoléculaire (SN1) passe par un intermédiaire carbocationique discret avec une cinétique du premier ordre et donne souvent une racémisation ; les milieux stabilisant les carbocations favorisent SN1 plutôt que SN2.

Limite

SN2 s'applique lorsque la réorganisation électronique est concertée et bimoléculaire dans l'étape cinétiquement déterminante ; elle exclut les mécanismes pas à pas avec des intermédiaires ioniques durables, les substitutions péricycliques avec exigences de symétrie d'orbitale différentes et de nombreuses substitutions médiatisées par des métaux.

Tension sémantique

Distinguer SN2 des mécanismes associatifs sur centres métalliques ou des processus de substitution par un électron unique (substitutions radicalaires) peut être délicat — tous deux peuvent montrer une dépendance bimoléculaire mais diffèrent par leur structure électronique et leur issue stéréochimique.

Synthèse

La substitution nucléophile bimoléculaire (SN2) est un mécanisme de substitution concerté du second ordre dans lequel un nucléophile attaque tandis que le groupe partant s'en va dans un seul état de transition, entraînant une inversion stéréochimique et une forte sensibilité aux facteurs stériques et électroniques ; des écarts indiquent d'autres mécanismes.