Las reacciones en agua son un grupo de reacciones orgánicas que tienen lugar como una emulsión en agua y tienen una aceleración inusual de la velocidad de reacción en comparación con (i) la misma reacción en un disolvente orgánico , o (ii) la correspondiente reacción en medio seco . [1] Este efecto se conoce desde hace muchos años [2] pero en 2005 los 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 tarda 24 horas a 80 °C con un rendimiento del 70 %. Una reacción en emulsión en ciclohexano fluorado tarda 36 horas y la reacción pura tarda aún más (48 horas).
Otras reacciones con reactivos apolares , como las reacciones Ene y las reacciones de Diels-Alder, también exhiben aceleraciones de velocidad. No hay una explicación disponible, 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 poco gasto adicional, si no menos.
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 productos son insolubles en este medio. La reacción es mucho menos eficiente en sistemas homogéneos como diclorometano , tolueno y acetonitrilo o incluso en la reacción sin disolvente o incluso en la reacción con agua, pero ahora a 50°C.
El efecto sobre el agua también se estudia en cicloadiciones del tipo: [6]
![[3 + 2]-cicloadición de nitronas y alenolatos](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a4/OnWaterReactionApplication.png/1280px-OnWaterReactionApplication.png)
En esta reacción, el 2-octinoato de metilo alquino reacciona con trifenilfosfina para formar un alenolato zwitteriónico intermedio , un dipolarófilo de la 2-fenilnitrona 1,3-dipolo . El producto de cicloadición dipolar regioselectiva primaria [3+2] luego se reorganiza en un dihidroisoxazol con regeneración de la fosfina. Esta reacción sólo tiene lugar en agua a la que se le añade cloruro de litio aunque los reactivos no se disuelven en este medio. En disolventes orgánicos como el tolueno o el diclorometano no se produce ninguna reacción.
Yujiro Hayashi [7] sugiere una clasificación alternativa con un alcance más amplio, ya que describe ciertas reacciones organocatalíticas aldólicas que tienen lugar en presencia de agua . El efecto observado en estas reacciones no es una aceleración de la velocidad (que sería en el agua ), sino un aumento de la enantioselectividad .
En el contexto de la organocatálisis , Donna Blackmond criticó en 2007 ambos conceptos de reacciones en agua y reacciones en presencia de agua por no ser tan respetuosos con el medio ambiente . Según Blackmond, la separación del producto de reacción de la fase acuosa generalmente requiere un solvente orgánico de todos modos, y en los sistemas acuosos informados, la fase acuosa puede en realidad ser menos del 10% de la mezcla de reacción total con otro componente que forma el solvente real. Blackmond también señala que en los casos informados, la velocidad de aceleración observada en presencia de agua se debe a la desactivación de la reacción de supresión del agua. [8]