Dreiringe, die ein Heteroatom enthalten, können in einer nukleophilen Substitution geöffnet werden, auch wenn die resultierende Abgangsgruppe Y- relativ schlecht ist, z.B. -O-, -NR- oder sogar ein C-Atom mit starken Elektronenakzeptoren als Substituenten. Die erhöhte Reaktivität dieser Verbindungen resultiert aus der hohen Ringspannung, die bei der Öffnung abgebaut wird.
Ein interessantes Beispiel sind nukleophile Ringöffnungen von Epoxiden. Führt man die Reaktion unter sauren Bedingungen, kann man den Epoxid-Sauerstoff protonieren und ihn so in eine gute Abgangsgruppe verwandeln. Auf Grund der hohen Ringspannung, kann sich der Dreiring spontan öffnen und ein Carbokation bilden. Das stabilere Carbokation, also im Normalfall das höher substituierte, wird gebildet und anschließend vom Nukleophil angegriffen. Unter sauren Bedingungen findet also eine SN1-Reaktion statt und das Nukleophil greift an der höher substituierten Seite des Dreirings an.
Auch Epoxidöffnungen unter basischen Bedingungen sind möglich. Hier kompensiert die hohe Ringspannung für die schlechte Abgangsgruppe –O-. Für eine solche Reaktion sind jedoch gute Nukleophile notwendig und die Ringöffnung erfolgt nicht einfach spontan zur Bildung eines Carbokations. Die Reaktion läuft stattdessen nach einem SN2-Mechanismus ab. Da SN2-Reaktionen sehr anfällig auf sterische Hinderung sind, erfolgt der Angriff des Nukleophils an der niedriger substituierten Seite des Dreirings. Unter basischen Bedingungen findet also eine SN2-Reaktion statt und das Nukleophil greift an der niedriger substituierten Seite des Dreirings an.
