For a theoretical model study on the cyclic reaction of 4-hydroxybutanal (4-OH-BL), we have examined five assumed reaction pathways (I-V) by performing the B3LYP calculations in the gas phase and self-consistent isodensity polarized continuum model (SCIPCM)-B3LYP calculations in aqueous solution. Pathways II (4-OH-BL + [H.sup.+]), III (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+]), and IV (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+] + [H.sub.2]O) represent three models for the cyclic reaction catalyzed by Bronsted acids. The present study leads to the following conclusions concerning the five pathways (mainly on the basis of the calculation results in the solution). The high barrier along pathway I (with no catalyst) implies that the reaction does not occur without a catalyst, and the extremely large stabilization energy of the intermediate implies that pathway II is not a realistic model for the reaction catalyzed by Bronsted acid. Along pathway III, there are two intermediates and a transition state in between, and they are 10-16 kcal/mol lower in energy than the reactants (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+]). Along pathway IV, there is only one intermediate, and it is 20.6 kcal/mol lower in energy than the reactants (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+] + [H.sub.2]O). Pathways III and IV are predicted to be feasible. Energetically, pathway IV is more favourable than pathway III and it is considered as a rational model for the cyclic reaction of 4-OH-BL catalyzed by Bronsted acid. Our calculations for pathway V (catalyzed by [H.sub.2]O) indicate that the water molecule may also serve as a catalyst for the cyclic reaction. The transition state along pathway V is 20.0 kcal/mol higher in energy than the reactants (4-OH-BL + [H.sub.2]O), and one can clearly see the 'proton wire' in its structure. Our calculations show strong solvent effects on energetics of the charged intermediates along pathways II, III, and IV. Key words: cyclic reaction of 4-hydroxybutanal, catalyzed by Bronsted acid, B3LYP, self-consistent isodensity polarized continuum model (SCIPCM), model study. Comme modele theorique pour une etude de la reaction cyclique du 4-hydroxybutanal (4-OH-BL), on a etudie cinq presumees voies reactionnelles (I-V) en effectuant des calculs B3LYP en phase gazeuse et des calculs SCIPCM-B3LYP en solution et les voies reactionnelles II (4-OH-BL + [H.sup.+]), III (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+]) et IV (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+] + [H.sub.2]O) representent trois modeles pour la reaction cyclique catalysee par les acides de Bronsted. La presente etude conduit aux conclusions suivantes concernant les cinq voies reactionnelles (principalement sur la base des resultats de calculs en solution). La barriere elevee le long de la voie I (sans catalyseur) implique que la reaction ne se produit pas sans catalyseur et l'energie de stabilisation extremement grande de l'intermediaire implique que la voie reactionnelle II n'est pas un modele realiste pour la reaction catalysee par un acide de Bronsted. Le long de la voie III, on rencontre deux intermediaires et un etat de transition entre les deux et leurs energies sont de 10 a 16 kcal/mol inferieures a celles des reactifs (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+]). Le long de la voie IV, il n'existe qu'un intermediaire et son energie est de 20,6 kcal/mol inferieure a l'energie des reactifs (4-OH-BL + [H.sub.3][O.sup.+] + [H.sub.2]O). Les voies reactionnelles III et IV sont donc toutes les deux possibles. D'un point de vue energetique, la voie IV est plus favorable que la voie III et on la considere comme un modele rationnel pour la reaction du 4-OH-BL catalysee par un acide de Bronsted. Les calculs pour la voie V (catalysee par l'eau) indiquent que la molecule d'eau peut aussi servir de catalyseur pour la reaction cyclique. L'energie de transition de l'etat de transition le long de la voie V est de 20,0 kcal/mol plus elevee que celles des reactifs (4-OH-BL + [H.sub.2]O) et on peut voir le << treillis de proton >> dans sa structure. Les calculs montrent l'existence d'importants effets de solvant sur les energies des intermediaires charges le long des voies reactionnelles II, III et IV. Mots-cles : reaction cyclique du 4-hydroxybutanal, catalyse par un acide de Bronsted, B3LYP, SCIPCM, etude modele. [Traduit par la Redaction], Introduction Nucleophilic reactions are very important reactions in organic chemistry. (1) There are numerous theoretical studies (2-9) on nucleophilic substitution reactions ([S.sub.N]2 reactions), but less theoretical studies on nucleophilic addition [...]