侧基取代反应（side group substitution reaction），工学-材料科学与工程-高分子材料-高分子化学-高分子化学反应，由一种或几种结构单元多次（103～105）重复连接起来的化合物发生的类似于小分子的化学反应。高分子的化学反应是对高分子材料进行改性的一种重要方式，可以赋予材料新的化学物理性能及新的用途。高分子的侧基取代反应仅发生在分子的侧基上，即侧基由一种基团转变为另一种基团，并不会引起聚合度的明显改变。侧基取代反应可以扩大高分子的品种和应用范围，并且可以通过化学取代反应合成具有特殊功能的高分子。由于高分子反应的不均匀性和复杂性，大多数侧基取代反应转化率不能达到百分之百，导致高分子链上含有未反应和反应后的多种不同基团，类似共聚产物。例如，聚丙烯腈的水解反应产物类似于丙烯腈、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物。因此，取代反应只能用基团转化率来表述，而不能用小分子的“产率”。侧基取代反应广泛应用于聚合物后修饰以及功能化。例如，聚苯乙烯是一种重要的无色透明的热塑性塑料，聚苯乙烯芳环上易发生各种取代反应（硝化、磺化、氯磺化等），可被用来合成离子交换树脂等功能高分子。