Evaluation des propriétés physico-chimiques des composés chimiques

Le règlement européen REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals), destiné à assurer un niveau élevé de protection de la santé humaine et de l'environnement, impose qu’à l’horizon 2018, les propriétés physico-chimiques, toxicologiques et éco-toxicologiques des substances chimiques employées ou fabriquées dans l’Union européenne (à plus d’une tonne/an) aient été évaluées avant leur mise en œuvre dans des procédés ou des produits. Cela nécessite donc d’ici là le déploiement à grande échelle de tests de conformité. Une question importante se pose alors : peut-on utiliser des méthodes prédictives, au lieu d’expériences parfois lourdes et coûteuses, pour évaluer les propriétés physico-chimiques des produits dans le cadre de REACH ? Le projet ANR PREDIMOL, piloté par l’Ineris et auquel IFPEN a pris part, a eu comme objectif principal de répondre à cette question. Le travail de recherche mené dans ce projet a fourni un état des lieux des méthodes et modèles prédictifs, regroupés en familles (figure 1), qui sont utilisables comme alternative aux essais expérimentaux pour l’estimation des propriétés physico-chimiques :

•  Corrélations et approches par contributions de groupes,
•  Relations structure-propriété (Quantitative Structure Property Relationship),
•  Équations d’état moléculaires (de type Statistical Associating Fluid Theory),
•  Modèles de coefficient d’activité et de solvatation (COSMO), - Simulation moléculaire.

À l’issue de cet inventaire, un travail de revue intitulé ”A General Guidebook for the Theoretical Prediction of Physico-Chemical Properties of Chemicals for Regulatory Purposes” vient d’être publié dans le dernier numéro de la revue scientifique Chemical Reviews. Ce travail est cosigné par IFPEN, l’Ineris, le Laboratoire de Chimie-Physique de l’Université Paris Sud, l’Institut de Recherche de Chimie Paris et la société Materials Design S.A.R.L

Cette publication offre un accès rapide et pratique aux informations issues des derniers développements et travaux de recherche portant sur la prédiction des propriétés physico-chimiques listées dans les annexes de la directive REACH :

•  Point de fusion
• Température d’ébullition
•  Densité relative
•  Pression de vapeur
• Tension superficielle
• Hydrosolubilité
• Coefficient de partage n-octanol/eau
• Point d’éclair
• Inflammabilité Propriétés explosives
• Température d’auto-inflammation
• Propriétés comburantes
• Constante de dissociation
• Viscosité

La description des différentes méthodes prédictives permet de guider l’utilisateur vers une utilisation appropriée des méthodes, en fonction des propriétés à prédire et du système donné.

Deux autres points importants ont été abordés dans le cadre du projet PREDIMOL : la reconnaissance de ces méthodes par les instances réglementaires et les industriels, ainsi que le développement d’outils automatisés pour la prédiction des propriétés physico-chimiques.

Au-delà des aspects réglementaires (caractérisations et dangers physico-chimiques), ces méthodes prédictives contribuent à l’identification précoce des propriétés des composés d’intérêt industriel. Elles peuvent donc être appliquées dans le développement de nouveaux produits, en amont de l’étape expérimentale, dans le cadre d’approches de type « safety by design » ou pour la substitution de substances dangereuses, qui est un autre axe du règlement REACH.

Publications

[1] Nieto-Draghi, C.; Fayet, G.; Creton, B.; Rozanska, X.; Rotureau, P.; de Hemptinne, J.-C.; Ungerer, P.; Rousseau, B.; Adamo, C. A General Guidebook for the Prediction of Physicochemical Properties of Chemicals for Regulatory Purposes. Chemical Review 2015, 115, pp 13093-13164