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RÉSUMÉ
Les descripteurs de réactivité chimique, avant même que la réaction se produise, donnent des informations chimiques pertinentes à propos de la sélectivité des partenaires de réaction et sur la capacité des systèmes moléculaires à réagir avec d'autres espèces chimiques. Sont donnés des éléments théoriques permettant la caractérisation des réactions chimiques. Des informations thermodynamique, cinétique et portant sur le mécanisme des réactions chimiques à partir des profils de réaction, deviennent accessibles. Le flux électronique de réaction permet alors de caractériser, avec beaucoup de détails, l'activité électronique qui a lieu durant les processus chimiques. Toutes ces nouvelles méthodologies d'analyse développées ouvrent vers de nouvelles perspectives de compréhension de la chimie.
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Alejandro TORO-LABBÉ : Professeur à Facultad de Química, Pontificia Universitad Católica de Chile (PUC) - Laboratorio de Química Teórica Computacional (QTC)
INTRODUCTION
Dans cet article, on parcourt les descripteurs de réactivité chimique qui, avant même que la réaction se produise, donnent des informations chimiques pertinentes à propos de la sélectivité des partenaires de réaction et sur la capacité des systèmes moléculaires à réagir avec d'autres espèces chimiques.
D'autre part, on donne des éléments théoriques permettant la caractérisation des réactions chimiques. On montre comment on peut obtenir des informations thermodynamique, cinétique et sur le mécanisme des réactions chimiques à partir des profils de réaction. En particulier, on propose la force de réaction comme base d'analyse des réactions chimiques afin de mieux comprendre les mécanismes de réaction et de caractériser les états de transition qui apparaissent en cinétique chimique. Dans ce contexte, on introduit le flux électronique de réaction que permet de caractériser, avec beaucoup de détails, l'activité électronique qui a lieu durant les processus chimiques. La théorie est illustrée par quelques exemples.
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4. Quelques illustrations
Dans cette section, on montre et on discute très sommairement quelques applications de l'utilisation des descripteurs de réactivité chimique et aussi des descripteurs de l'activité électronique qui entrent en jeu durant une réaction chimique. Pour obtenir plus d'informations sur les méthodes de calculs utilisées dans les études qu'on présente dans cette section, les lecteurs sont invités à consulter les références bibliographiques qui sont citées dans le Pour en savoir plus.
4.1 Réactivité globale : sélection des partenaires de réaction
La sélectivité des partenaires de réaction est très important quand il y a plusieurs canaux de réactions, comme, par exemple, dans des réactions catalytiques où le catalyseur peut réagir avec plusieurs réactifs dont un seul va conduire à l'intermédiaire qui donne le produit de réaction, tout en régénérant le catalyseur.
Une réaction a des fortes chances d'avoir lieu si les potentiels chimiques des molécules en interaction sont les plus différents possibles. Grâce à ce critère de sélection des partenaires de réaction, un réactif peut sélectionner, parmi plusieurs partenaires possibles de réaction, ceux avec qui la réaction a le plus de chances de se produire.
Dans d'autres cas, le choix du meilleur partenaire de réaction peut se faire en suivant le principe de réactivité HSAB (pour Hard and Soft Acids and Bases ) énoncé par Pearson , ce principe indique que les acides durs se lient fortement aux bases dures et les acides mous se lient fortement aux bases molles. Dans ce contexte, il devient très important de connaître la dureté et la mollesse des systèmes moléculaires en interaction. Ces données aideront à optimiser l'affinité entre les partenaires de réaction et à la rendre plus efficace.
D'autre part, la dureté est une propriété globale qui peut aider à la caractérisation du mécanisme d'une réaction chimique grâce au principe de dureté maximale. Par exemple, dans des réactions complexes où il y a formation des plusieurs intermédiaires, on peut espérer que celui qui présente la dureté...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - PARR (R.G.), YANG (W.) - Density functional theory of atoms and molecules. - Oxford University Press, Oxford (1989).
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(3) - CHERMETTE (H.) - * - J. Comput. Chem., 20, p. 129 (1999).
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(4) - GEERLINGS (P.), DE PROFT (F.), LANGENAEKER (W.) - * - Chem. Rev., 103, p. 1793 (2003).
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(5) - PARR (R.G.), DONNELLY (R.A.), LEVY (M.), PALKE (W.E.) - * - J. Chem. Phys., 68, p. 3801 (1978).
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(6) - ICZKOWSKI (R.), MARGRAVE (J.L.) - * - J. Am. Chem. Soc., 83, p. 3547 (1961).
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