Substitutionsreaktionen sind Reaktionen, bei denen während der Reaktion ein Atom oder Molekülfragment X durch ein anderes Atom oder Molekülfragment Y ausgetauscht wird. Dabei wird (synchron oder nacheinander) eine chemische Bindung zwischen dem Kohlenstoffatom und X gebrochen und eine neue Bindung zwischen Y und dem Kohlenstoffatom geknüpft.
Additionsreaktionen sind Reaktionen, bei denen an die Ausgangsverbindung zwei Atome bzw. Molekülfragmente X und Y addiert werden. Im Unterschied zu den Substitutionsreaktionen, in denen eine Bindung durch eine andere ersetzt wird, werden bei der Additionsreaktion zwei neue Bindungen geknüpft. Da die Ausgangsverbindung die Möglichkeit zu einer Addition bieten kann, finden deswegen Additionsreaktionen üblicherweise an Alkenen oder Alkinen statt. Daneben sollten aber Additionsreaktionen auch an cyclischen Verbindungen mit mind. einer Doppelbindung möglich sein.
Daneben lassen sich diese Reaktionstypen noch mithilfe von Zwischenstufen oder Übergangszustände während der Reaktion weiter unterteilen. Dabei kann man unterteilen, ob eine geladene (polare) oder radikalische Zwischenstufe/ Übergangszustand postuliert wird.
Reaktionswege, die über echte kationische, anionische Zwischenstufen oder auch über Übergangszustände mit starken Partialladungen verlaufen, werden als polare Mechanismen bezeichnet.
Man unterscheidet dabei nucleophile Mechanismen (N) und elektrophile Mechanismen (E) je nach der Natur der verwendeten Reagenzien: Elektrophile (Elektronenpaar-Akzeptoren) oder Nucleophile (Elektronenpaar-Donatoren).
Reaktionswege, die über radikalische Zwischenstufen mit ungepaarten Elektronen verlaufen, werden als Radikalreaktionen (R) bezeichnet. Typisch sind Reaktionen unter Bestrahlung oder Verwendung von Radikalstartern.
Beispiel:
Radikalische Substitution bei Halogenalkanen: Substitutionsreaktion S (Betrachtung der Reaktion: Edukt – Produkt)
Radikalreaktion R (Betrachtung des Mechanismus)
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Reaktionstyp: SR