Reaksi kimia
Dalam reaksi substitusi, sebuah gugus fungsi di dalam suatu senyawa kimia digantikan oleh gugus fungsi lainnya. Reaksi ini dapat dibedakan lagi menjadi beberapa subtipe yaitu nukleofilik, substitusi elektrofilik, atau substitusi radikal.
Pada tipe yang pertama, nukleofil, atom atau molekul yang memiliki kelebihan elektron sehingga bermuatan negatif, akan menggantikan atom lainnya atau bagian lainnya dari molekul "substrat". Pasangan elektron nukleofil akan bersatu dengan substrat membentuk ikatan baru, sedangkan gugus lepas akan lepas bersamaan dengan sebuah pasangan elektron. Nukleofil sendiri dapat bermuatan netral atau positif, sedangkan substrat biasanya bermuatan positif atau netral. Contoh nukleofil adalah ion hidroksida, alkoksida, amina, dan halida. Reaksi semacam ini biasanya ditemukan pada hidrokarbon alifatik dan jarang ditemukan pada hidrokarbon aromatik. Hidrokarbon aromatik memiliki rapatan elektron yang tingi dan hanya bisa melangsungkan substitusi aromatik nukleofilik hanya dengan gugus penarik elektron yang sangat kuat. Substitusi nukleofilik dapat berlangsung melalui 2 mekanisme, Reaksi S1 dan S2. Menurut namanya, S singkatan dari substitusi, N singkatan dai nukleofilik, dan, dan angka menunjukkan ordo kinetik reaksi, unimolekuler atau bimolekuler.
Reaksi S1 berlangsung dalam 2 tahap. Tahap pertama, gugus lepas akan lepas dan membentuk karbokation. Tahap ini akan diikuti reaksi yang sangat cepat dengan nukleofil.
Pirola
Baik proton NH dan CH pada pirola bersifat asam moderat dan dapat dideprotonasi dengan basa kuat seperti butillitium dan logam hidrida. "Pirolida" yang dihasilkan bersifat nukleofilik. Dengan menangkap konjugat basa dengan elektrofil (misalnya alkil atau asil halida) akan menunjukkan bagian mana yang terdeprotonasi sehingga akan bereaksi sebagai nukleofil. Distribusi produk reaksi ini seringkali kompleks dan tergantung pada basa yang digunakan (terutama ion lawan seperti litium dari butillitium atau natrium dari natrium hidrida), substitusi pirola yang telah ada, dan elektrofil.