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Equilibre d’hydratation cétone-diol géminal

par Chin Wutharath - 25 mars

Étude théorique par dynamique moléculaire ab-initio de la réaction d’hydratation de l’acide glyoxylique et de l’acide pyruvique.

Reversible Hydration of α‑Dicarbonyl Compounds from Ab Initio Metadynamics Simulations : Comparison between Pyruvic and Glyoxylic Acids in Aqueous Solutions.
R. Pollet and W. Chin - J. Phys. Chem. B (2021), sous presse

Les impacts des aérosols atmosphériques sont à la fois climatiques et sanitaires : ils absorbent ou en réfléchissent les rayons du soleil ; ils interviennent dans la formation des nuages ; ils contribuent à la formation de particules fines, néfastes pour la santé. En particulier, l’acide glyoxylique et l’acide pyruvique sont très abondants dans ces aérosols, notamment en milieu marin. En solution aqueuse, l’acide glyoxylique et l’acide pyruvique présentent deux formes en équilibre : la forme cétone avec deux groupes carbonyles et la forme diol géminale avec deux groupes hydroxyles portés par le même carbone. Alors que le diol géminal est transparent aux rayons du soleil, la cétone est sensible à ces mêmes radiations, contribuant alors, par voie photochimique, à la formation d’aérosols secondaires organiques.

Au moyen de simulations ab initio adaptées à l’observation d’évènements rares, notre étude théorique sur l’équilibre cétone-diol géminal a permis de révéler les étapes-clés du mécanisme d’hydratation pour l’acide glyoxylique et l’acide pyruvique. Elle a aussi fourni une vision très détaillée des sites de solvatation et du paysage conformationnel complexe de ces molécules en solution.