S_N2

Deux facteurs doivent être pris en considération, la nucléophilie et la polarisabilité du nucléofuge (à noter que ces deux facteurs sont typiquement en corrélation : un bon nucléophile présente en général une polarisabilité élevée, puisque la déformation du nuage électronique est un des processus-clé de l'établissement de la nouvelle liaison chimique). L'électronégativité du nucléofuge est importante dans la mesure où elle détermine partiellement le caractère polaire du lien chimique R-X, lequel rend le substrat vulnérable aux attaques nucléophiles. Ainsi, on retrouvera les meilleurs nucléofuges à droite du tableau périodique (halogènes).

Cela dit, plus le nucléofuge sera polarisable, plus la réaction sera rapide[1]. Lorsqu'un nucléophile anionique s'approche de la "molécule cible", il y induira un dipôle plus aisément si le nucléofuge est polarisable. Typiquement, la polarisabilité d'un atome est corrélée avec le rayon de son nuage électronique. La taille d'un atome augmente au fur et à mesure que l'on descend dans une colonne du tableau périodique.

Parmi les halogènes, on peut classer la nucléofugacité comme ceci :

${\displaystyle \mathrm {I} >\mathrm {Br} >\mathrm {Cl} >\mathrm {F} }$

Ainsi, l'iode est un meilleur nucléofuge que le chlore grâce à sa plus grande polarisabilité. De même l'ordre de nucléophilie est en général identique[2].

${\displaystyle \mathrm {I} >\mathrm {Br} >\mathrm {Cl} >\mathrm {F} }$

Par conséquent l'ordre de nucléophilie est inversement proportionnelle à l'electronégativité.

De manière simple et évidente, plus le nucléophile — ${\displaystyle Nu}$ — sera polarisable, et plus la S_N2 sera rapide et favorisée, cinétiquement parlant.

De façon similaire à l'influence du nucléophile, un solvant polaire stabiliserait le composé nucléophile, c'est pourquoi la S_N2 sera favorisée dans un solvant peu polaire et aprotique — solvant ne créant pas de liaisons hydrogène. Par contre, un solvant polaire sera souvent nécessaire afin de dissoudre le nucléophile[3], tel que le THF (tétrahydrofurane), l'ACN (acétonitrile), le DMF (diméthylformamide) ou le DMSO (diméthylsulfoxyde), qui sont les exemples les plus fréquemment utilisés en laboratoire, mais d'autres solvants peuvent être utilisés.

"L'eau est un solvant extrêmement polaire, et donc inappropriée pour une SN2..."

On observe des réactivités et des vitesses différentes suivant la classe du réactif. En effet, la possibilité de l'inversion de Walden, développée précédemment, est tributaire de la gêne stérique provoquée par les chaines liées au carbone central. On introduit donc les classes suivantes de composés :

La S_N2 sera favorisée pour un réactif primaire. Et fortement défavorisée pour un composé tertiaire : en effet les chaines R₁, R₂ et R₃ proposent une gêne importante du côté d'attaque du nucléophile, l'état de transition est haut en énergie et peut être impossible à atteindre, les produits ne peuvent alors pas se former. On ne peut pas statuer a priori sur le sort du composé secondaire, la réaction pouvant ou non se produire selon les conditions expérimentales.