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不需要的可溶性:化学反应比有机溶剂快地“在水上”

我们都知道将“在冰上”放置的意思是什么,但是什么是水上的化学反应”?这一新表达方式是由2001年诺贝尔化学奖获得者K. Barry Sharpless领导的团队创​​造的,以描述没有水溶性的有机物质的反应,但在水存在下反应良好,甚至更快地反应而不是有机溶剂。如果水还可以在工业规模上更频繁地替代有机溶剂,它将节省资金,提高化学设施的安全性并减轻对环境的压力。另一个优点是,在反应后,有机和水相分开,消除了对获得产物的复杂隔离步骤的需求。

到目前为止,有机化学水性化学区域的一个主要方面一直在努力提高所涉及的物质的水溶性。这是错误的方法吗?从炼金术的日子(非Agunt nisi soluta)传递的公理(如果不溶解的话,物质不会相互作用),不再有效吗?反应物根本不需要水溶性即可在水性环境中做出反应吗?似乎有一些重新思考。Sharpless说:“与先前的假设相反,在许多情况下,有机和水相的不混溶性似乎是一个很大的优势。”

那么“水上”到底是什么意思?该表达只是指反应物和水一起剧烈搅拌的事实。这形成了悬浮液,这意味着将不混溶的液体细小地分为小滴。因此,水相和有机相之间的接触表面特别大。

为什么某些重要类别的反应(例如Claisen重排)在水性悬浮液中如此良好。特别令人惊讶的是,反应偶尔在“水上”的速度比纯反应物的混合物(没有任何溶剂)更快。“两个不同阶段之间界面的分子通常与阶段内的分子不同。”Sharpless推测:“水与疏水性有机相之间的界面上分子的独特性能在加速反应方面起着重要作用。”

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