Réaction parasite

Une réaction parasite ou réaction secondaire est une réaction chimique qui se produit en même temps que la réaction principale, mais avec une intensité moindre. Elle réduit le rendement de la réaction avec formation d'un sous-produit.

$\text{A}+\mathrm{B}\stackrel{{\mathrm{k}}_{\mathrm{1}}}{\to }\mathrm{P}{\phantom{A}}_1$

$\text{A}+\mathrm{C}\stackrel{{\mathrm{k}}_{\mathrm{2}}}{\to }\mathrm{P}{\phantom{A}}_2$

P₁ est le produit principal si k₁> k₂. Le sous-produit P₂ est généralement indésirable, et doit être séparé (généralement à coût élevé).

En synthèse organique

Les symboles B et C dans les équations ci-dessus représentent en général des composés différents, mais ils peuvent également représenter deux sites d'une molécule susceptibles de réagir de façon concurrente en donnant des produits différents.

On peut également parler de réactions en compétitionModèle:, quand divers composés (B, C) sont en compétition pour réagir avec le même réactif (A). Si la réaction parasite se produit aussi fréquemment que la réaction principale, on parle de réactions parallèles, en particulier en termes de cinétique.

Des situations plus complexes peuvent également exister. Par exemple, une substance A peut réagir de manière réversible mais rapide pour former une substance B (avec une vitesse k₁) ou de manière irréversible mais lente (k1 > k-1 >> k2) pour former une substance C :

$\mathrm{B}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{A}\stackrel{{\mathrm{k}}_{\mathrm{2}}}{\to }\mathrm{C}$

Produits thermodynamique et cinétique.

En supposant que la réaction vers C est irréversible, c'est-à-dire qu'elle est la substance la plus stable thermodynamiquement, on dit que C est le produit thermodynamique, et B le produit cinétique (voir aussi contrôle cinétique et contrôle thermodynamique)Modèle:,Modèle:,. Si la réaction est effectuée à basse température et stoppée après une courte durée, le produit cinétique est majoritairement formé, on parle alors de « contrôle cinétique ». À l'inverse, si la réaction est effectuée à haute température, sur un temps suffisamment long (ce qui apporte l'énergie d'activation suffisante pour que la réaction vers C se produise), le produit thermodynamique devient majoritaire ; on parle alors de contrôle thermodynamique.

Conditions pour une réaction parasite

En synthèse organique, une augmentation de la température entraîne généralement une augmentation des sous-produits. Comme ils sont en général indésirables, on préfère alors des températures plus basses (« conditions douces »). Le rapport entre les réactions concurrentes peut généralement être influencé par un changement de température, car leurs énergies d'activation sont généralement différentes. Les réactions à haute énergie d'activation sont plus fortement accélérées par l'augmentation de la température que celles à faible énergie d'activation. L'état d'équilibre dépend aussi de la température.

Les réactions parasites peuvent perturber les Modèle:Lien.

Cinétique

Les réactions parasites peuvent être décrites en termes de cinétique chimique. Elles sont considérées comme des réactions complexes car la réaction générale (réaction principale et réaction parasite) est constituée de plusieurs (au moins deux) réactions élémentaires, tout comme les réactions en concurrence, les réactions parallèles, les réactions consécutives, les réactions en chaîne, les réactions réversibles, etc..

Si les réactions $\text{A}+\mathrm{B}\stackrel{{\mathrm{k}}_{\mathrm{1}}}{\to }\mathrm{P}{\phantom{A}}_1$ et $\text{A}+\mathrm{C}\stackrel{{\mathrm{k}}_{\mathrm{2}}}{\to }\mathrm{P}{\phantom{A}}_2$ sont irréversibles, le ratio de P₁ et P₂ correspond à la réactivité relative de B et C par rapport à A :

$\frac{[\mathrm{P}{\phantom{A}}_1]}{[\mathrm{P}{\phantom{A}}_2]}=\frac{k_1[B]}{k_2[C]}$