3.4.1 Fundamento de la técnica

La velocidad y el equilibrio de muchas reacciones químicas se pueden modificar cuando se aplican presiones en el rango 1 - 20.000 atm. Propiedades físicas de la materia, como el punto de ebullición, el punto de fusión, la densidad, la viscosidad, la solubilidad, la constante dieléctrica o la conductividad se pueden ver afectadas por la presión. Como parámetro fisicoquímico, la presión modifica las propiedades físicas y fisicoquímicas de los líquidos utilizados como disolventes en reacciones químicas, afectando la solubilidad, los puntos de congelación o de ebullición, la densidad o la viscosidad. Así, la presión incrementa la solubilidad de sólidos y gases en líquidos y también incrementa la miscibilidad de líquidos, facilitando así la homogeneidad de las mezclas de reacción. La presión incrementa la viscosidad de todos los líquidos, pudiendo acelerar determinadas reacciones como las reacciones de Diels-Alder, cicloadiciones 1,3-dipolares o las transposiciones de Claisen, por ejemplo.

En general, las reacciones que van acompañadas de una reducción de volumen, como la formación de enlaces C-C, se pueden acelerar con la presión y el equilibrio se desplaza hacia los productos. Otros procesos, como por ejemplo la concentración de carga y la ionización también se pueden acelerar por la presión. En general, reacciones que típicamente se pueden activar mediante presión incluyen aquellas en las cuales la estequiometría se reduce en los productos (cicloadiciones y condensaciones), reacciones que tienen lugar a través de estados de transición cíclicos (por ejemplo transposiciones de Claisen y Cope), reacciones que tienen lugar a través de estados de transición dipolares (por ejemplo, reacciones de sustitución electrófila aromática) o las reacciones con impedimento estérico.

Además, cuando se realiza una reacción en un sistema cerrado se puede calentar la mezcla de reacción a una temperatura superior al punto de ebullición del disolvente y de los reactivos, lo cual incrementará la velocidad de reacción (por cada incremento de temperatura de 10 ºC se doblará la velocidad de reacción). La presión reduce el volumen de reacción, incrementando así la concentración y la frecuencia de colisiones entre reactivos, y por lo tanto, acelerando la reacción.

En general, las reacciones activadas por presión suelen ser más limpias que las activadas, por ejemplo, con microondas. La aplicación de microondas puede producir sobrecalentamientos locales que aceleran reacciones de descomposición, conduciendo así a la formación de subproductos de reacción y a rendimientos inferiores de los productos deseados.

El principal objetivo de la aplicación de presión a las reacciones químicas es mejorar su velocidad y aumentar los rendimientos de obtención de los productos de reacción.