Du macroscopique au microscopique

Le paracétamol `"C"_8"H"_9"NO"_2` (formule topologique ci-dessous) est, depuis les années 1950, l'un des principes actifs les plus utilisés dans le monde. Sa synthèse mondiale avoisine les 180 millions de tonnes par an.

Le paracétamol est un anti-douleur (antalgique) et un anti-fièvre (antipyrétique) présentant un peu moins de contre-indications et d'effets secondaires que d'autres principes actifs de la même catégorie comme l'aspirine ou l'ibuprofène. Cependant, il reste un principe actif très toxique, voire mortel en cas de surdosage, qui ne doit donc pas être pris à la légère et sans avis médical. La synthèse du paracétamol peut se faire à partir du para-aminophénol `"C"_6"H"_7"NO"` et de l'anhydride éthanoïque `"C"_4"H"_6"O"_3` pour donner le paracétamol `"C"_8"H"_9"NO"_2` et de l'acide éthanoïque `"CH"_3"COOH"` comme sous-produit.

L'équation de la réaction de cette synthèse est, à l'échelle macroscopique, la suivante :\(\text{C}_6\text{H}_7\text{NO(s)}+\text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3(\ell)\rightarrow\text{C}_8\text{H}_9\text{NO}_2\text{(s)}+\text{C}_4\text{H}_4\text{O}_2(\ell)\).

Le fait de donner les états physiques des espèces mises en jeu est un indicateur de l'échelle à laquelle on modélise la transformation étudiée.

Si on regarde maintenant cette équation de réaction à l'échelle microscopique, on peut écrire :

À l’échelle microscopique, il est impossible (du moins très peu probable) que les deux ruptures de liaisons chimiques des réactifs et les deux créations de liaisons chimiques des produits (liaisons repérées en rouge) se réalisent en une seule étape.

Ainsi, cette transformation chimique se réalise, à l’échelle microscopique, en plusieurs étapes dans un ordre précis et où chaque étape n’est constituée que d’un nombre limité de liaisons créées et/ou rompues. L'ensemble de ces étapes est appelé le mécanisme réactionnel.