Zalety wodnej reakcji katalitycznej w syntezie THFDM

Woda jest powszechnym rozpuszczalnikiem na ziemi, jest nietoksyczna i nie zanieczyszcza środowiska. Jest lepszy od tradycyjnych rozpuszczalników organicznych pod względem przyjazności dla środowiska. w THFDM syntezy tradycyjne rozpuszczalniki organiczne są nie tylko lotne i wysoce toksyczne, ale także szkodliwe dla środowiska i operatorów. Woda jako rozpuszczalnik nie powoduje tych problemów. Zastosowanie wodnych układów katalitycznych może znacząco ograniczyć emisję szkodliwych rozpuszczalników oraz zmniejszyć ryzyko zanieczyszczenia powietrza i wody.
Popraw szybkość reakcji i selektywność
Efekt solwatacji w wodnych układach katalitycznych pomaga zwiększyć szybkość reakcji. Ze względu na swoją polarność i silne wiązania wodorowe woda może stabilizować półprodukty lub stany przejściowe, promując w ten sposób reakcję. Na przykład podczas uwodornienia furfuralu w celu wytworzenia THFDM polarność wody może zwiększyć szybkość reakcji uwodornienia karbonylu i olefiny. Zwłaszcza w przypadku katalizatorów dwufunkcyjnych obecność wody pomaga zwiększyć dopływ protonów, promując w ten sposób proces redukcji i zwiększając wydajność tworzenia pierścienia THF.
Wysoka polarność i wiązania wodorowe wody mogą również wpływać na aktywne centrum katalizatora i zwiększać zdolność adsorpcji podłoża na powierzchni katalizatora. Na przykład w obecności katalizatorów na bazie niklu lub miedzi woda może pomóc w aktywacji cząsteczek substratu, ułatwiając surowcom na bazie biomasy, takim jak furfural lub alkohol furfurylowy, interakcję z katalizatorem, zwiększając w ten sposób selektywność reakcji. Kataliza w fazie wodnej może czasami znacznie ograniczyć występowanie reakcji ubocznych, takich jak nadmierna redukcja lub niepotrzebne reakcje rozkładu, zwiększając w ten sposób wydajność docelowego produktu THFDM.
Zmniejsz zużycie energii
Wysoka pojemność cieplna właściwa i przewodność cieplna wody sprawiają, że jest ona dobrym ośrodkiem reakcji, zdolnym zapewnić energię wystarczającą do podtrzymania reakcji w niskich temperaturach. W porównaniu z wieloma tradycyjnymi układami rozpuszczalników organicznych, które wymagają wysokich temperatur i ciśnień, reakcje w fazie wodnej często przeprowadza się w łagodniejszych warunkach, co zmniejsza zależność od zewnętrznych źródeł energii, a tym samym zmniejsza zużycie energii. Ta cecha zmniejszania zapotrzebowania na energię jest nie tylko zgodna z zasadami zielonej chemii, ale także zmniejsza koszty reakcji, co może znacznie poprawić korzyści ekonomiczne, zwłaszcza w syntezie przemysłowej na dużą skalę.