水上反應是一組以乳濁液形式在水中發生的有機反應，與有機溶劑中的相同反應或與相應的固相反應相比，反應速率表現出不尋常的加快。[1]這種效應已為人所知多年，但在2005年，巴里·夏普萊斯小組的研究人員才對這一現象進行了系統研究。 [2][3]
在某些克萊森重排反應中發現了速率加速。在室溫下該反應的一個典型例子中，發現120小時後水上的化學產率為100%，而甲苯中相同反應的化學產率為16%，純反應的化學產率為73%。
在環加成反應中也發現了反應性的增強。四環庚烷與DEAD的反應是2σ+2σ+2π環加成反應，在室溫下在水上反應10分鐘，產率為82％。甲苯中的相同反應在80℃下進行24小時，產率為70％。氟化環己烷中的乳液反應需要36小時，而純反應需要更長時間（48小時）。
與非極性反應物的其他反應，如烯反應和狄爾斯–阿爾德反應也表現出速率加速。無法解釋這種現象，但它涉及氫鍵和少量溶解的溶質的存在。這種反應類型對於綠色化學是有意義的，因為它大大減少了有機溶劑的使用，反應產物的分離相對容易，而且增加了產率和化學純度，幾乎沒有額外的支出。
例子
在一項研究中[4]，吲哚和醌之間的偶聯反應在室溫下在水中進行，沒有催化劑，即使反應物和產物不溶於該介質，也有82％的化學產率。該反應在50℃下的均相體系如二氯甲烷、甲苯和乙腈或甚至無溶劑反應或水反應中效率要低很多。
在以下類型的環加成反應中也研究過水上效應： [5]
在該反應中，甲基2-辛炔酸與三苯基膦反應成中間體——一種兩性的烯醇酸鹽，1,3-偶極2-苯基硝酮的親極性物。然後，一級區域選擇性 [3+2] 偶極環加成產物隨膦的再生重排成α-二氫異惡唑。儘管反應物不溶於加入氯化鋰的水中，但該反應僅在該介質中進行。在有機溶劑如甲苯或二氯甲烷中不發生反應。
在水存在下反應
日本東北大學教授林雄二郎（Yujiro Hayashi）[6]提出了一種範圍更廣的替代分類，他將某些有機催化的羥醛縮合反應描述為在水存在下發生的。在這些反應中觀察到的效果不是速率加速（即水上反應 ），而是在對映選擇性方面增加。
在有機催化的背景下，唐娜·布拉克蒙德在2007年批評水下反應和水中存在反應的概念，認為它們不太環保。根據布拉克蒙德的觀點，反應產物與水相的分離通常需要有機溶劑，並且在報道的含水體系中，水相實際上不到總反應混合物的10％，而另一種組分形成實際溶劑。布拉克蒙德還指出，在報告的情況下，在水存在下觀察到的速率加速實際上是由於水抑制反應失活。[7]
參考文獻
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