Substitution

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Dernière modification de cette page le 14 mars 2019
Anglais : substitution
Espagnol : sustitución
Allemand : Substitution
Étymologie :  latin substĭtūtĭo action de mettre à la place, substitution
n. f. Action de mettre une chose ou un personne à la place d'une autre.



Chimie



Réaction au cours de laquelle un atome ou un groupe d’atomes du substrat est remplacé par un autre. Une substitution peut être ionique (électrophile, nucléophile) ou radicalaire.

Substitution électrophile

Anglais : electrophile substitution
Espagnol : electrófilo sustitución
Réaction de substitution ionique dans laquelle le substrat réagit avec un électrophile. Les réactions de substitution électrophile SE sont classées en deux grands groupes :


Substitution électrophile aromatique.

1) les substitutions électrophiles aromatiques, ou SEAr, qui permettent de substituer un noyau aromatique, comme par exemple la réaction d’alkylation de Friedel et Crafts ; 


Substitution électrophile aliphatique.

2) les substitutions électrophiles aliphatiques comme, par exemple, la réaction de nitrosation des amines par l’ion nitrosonium formé par les nitrites en milieu acide.


Substitution radicalaire
Monochloration du méthane .

Anglais : radical substitution
Espagnol : sustitución radicalaria
Réaction de substitution faisant intervenir des radicaux intermédiaires. Les réactions de substitution radicalaire SR sont des réactions en chaîne démarrant par une phase d’amorçage (ou phase d’initiation), le produit de substitution étant obtenu lors de la phase de propagation. Exemple de la monochloration du méthane :


Phase d'amorçage.

1) La phase d’amorçage (ou d’initiation) permet l’obtention du radical chlore par rupture homolytique de la liaison Cl-Cl ;


Phase de propagation.

2) Lors de la phase de propagation, ces radicaux chlore réagissent avec le méthane pour former des radicaux méthyles, qui réagissent eux-mêmes avec le dichlore, ce qui conduit au produit CH3Cl et à un radical chlore. Ce radical peut à son tour former une molécule du produit CH3Cl selon les 2 mêmes étapes.
En pratique, il est nécessaire que la phase d’amorçage soit réitérée, les réactions entre deux radicaux conduisant à une rupture de la chaîne étant inévitables (phase de terminaison).


Substitution nucléophile
Substitution nucléophile.

Anglais : nucleophile substitution
Espagnol : nucleófilo sustitución
Réaction de substitution dans laquelle un atome ou un groupe d’atomes GP du substrat est remplacé par un nucléophile Nu.
L’atome ou le groupe d’atomes partant est également appelé nucléofuge. Les réactions de substitution nucléophile peuvent être classées en 3 grands groupes selon le substrat : carbones saturés, carbones insaturés, ou noyaux aromatiques (SNAr). 


Schéma d’une substitution nucléophile Sn1.

Les principaux mécanismes de substitution nucléophile sur les carbones saturés sont :

- la SN1 (unimoléculaire avec le plus souvent un intermédiaire carbocation)


Schéma d’une substitution nucléophile Sn2.

- et la SN2 (bimoléculaire, mécanisme concerté).


Les facteurs orientant la SN vers une SN1 ou une SN2 sont multiples et parfois complexes : structure des réactifs en jeu, conditions opératoires. La nature du mécanisme a un impact sur la stéréochimie du produit de substitution en cas de création d’un carbone asymétrique : dans le cas d’une SN1 passant par un carbocation de géométrie plane, la fixation possible du nucléophile sur l’une ou l’autre des faces du carbocation implique l’obtention des deux configurations R et S. En cas de SN2, le nucléophile se lie au carbone à l’opposé du groupe partant (inversion de Walden), ce qui imposera une configuration absolue unique au niveau du carbone siège de la réaction.


Substitution nucléophile sur des carbones insaturés.

Les SN sur des carbones insaturés s’effectuent le plus souvent sur les carbones des groupes carbonyle liés directement à un groupe partant. La substitution s’opère en général par une addition suivie d’une élimination du groupe partant, on parle alors d’addition nucléophile - départ nucléofuge ANDN.


Exemple de substitution nucléophile sur des substrats aromatiques.

Les substitutions nucléophiles sur des substrats aromatiques procèdent selon des mécanismes et intermédiaires variés (radicaux, carbocations, carbanions, arynes…).
L’intermédiaire carbanion est stabilisé par mésomérie, d’autant plus si le groupe R est électroattracteur.



Pratique pharmaceutique



Substitution d'un médicament

Anglais : drug substitution
Espagnol : sustitución de un medicamento
Remplacement et délivrance par le pharmacien d'un médicament autre que celui qui a été prescrit. La substitution ne peut être effectuée que par un médicament du même groupe (générique, biologique similaire, hybride) et à la condition que le prescripteur n’ait pas exclu cette possibilité par une mention expresse et justifiée portée sur l'ordonnance, sauf en cas d'urgence et dans l'intérêt du patient (article L. 5125-23 du Code de la santé publique). Cf interchangeabilité des médicaments biologiques.

La substitution d’un médicament biologique (référent ou biosimilaire) par un autre médicament du même groupe n’est pas possible actuellement, en l’absence de texte d’application de l’article L. 5125-23-3 du même Code.
Le droit de substitution d’un médicament hybride prendra effet le 1er janvier 2020.


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