Las reacciones en agua son un grupo de reacciones orgánicas que tienen lugar como una emulsión en agua y tienen una aceleración de la velocidad de reacción inusual en comparación con (i) la misma reacción en un solvente orgánico , o (ii) la correspondiente reacción en medio seco . [1] Este efecto se conoce desde hace muchos años [2] pero en 2005 investigadores del grupo de K. Barry Sharpless publicaron un estudio sistemático sobre este fenómeno. [3] [4]
La aceleración de la tasa se encuentra en ciertos reordenamientos de Claisen . En un ejemplo típico de esta reacción a temperatura ambiente, se encontró que el rendimiento químico era del 100 % en agua después de 120 h en comparación con el 16 % para la misma reacción en tolueno y el 73 % en la reacción pura.
La reactividad mejorada también se encuentra en las cicloadiciones . La reacción del cuadriciclano con DEAD es una cicloadición 2σ + 2σ + 2π que en agua tiene lugar en 10 minutos a temperatura ambiente con un rendimiento del 82 %. La misma reacción en tolueno lleva 24 horas a 80 °C con un rendimiento del 70 %. Una reacción de emulsión en ciclohexano fluorado tarda 36 horas y la reacción pura tarda aún más (48 horas).
Otras reacciones con reactivos apolares , como las reacciones de Ene y las reacciones de Diels-Alder, también exhiben aceleraciones de velocidad. No se dispone de una explicación, pero implica enlaces de hidrógeno y la presencia de una pequeña cantidad de soluto disuelto. Este tipo de reacción es de interés para la química verde porque reduce en gran medida el uso de disolventes orgánicos, el aislamiento del producto de reacción es relativamente fácil y aumenta los rendimientos y la pureza química con un gasto adicional mínimo, si no menor.
En un estudio [5] se produce una reacción de acoplamiento entre un indol y una quinona a temperatura ambiente sin catalizador en agua con un rendimiento químico del 82 % , aunque los reactivos y los productos son insolubles en este medio. La reacción es mucho menos eficiente en sistemas homogéneos como el diclorometano , el tolueno y el acetonitrilo o incluso la reacción sin disolvente o incluso la reacción con agua, pero ahora a 50 °C.
En esta reacción, el 2-octinoato de metilo de alquino reacciona con la trifenilfosfina a un alenolato zwitteriónico intermedio , un dipolarófilo para el 1,3-dipolo 2-fenilnitrona . El producto de cicloadición dipolar [3+2] regioselectivo primario luego se reorganiza a un dihidroisoxazol con regeneración de la fosfina. Esta reacción sólo tiene lugar en agua con cloruro de litio añadido aunque los reactivos no se disuelven en este medio. En disolventes orgánicos como el tolueno o el diclorometano no tiene lugar ninguna reacción.