Výhody vodné katalytické reakce při syntéze THFDM

Voda je běžné rozpouštědlo na Zemi a je netoxická a neznečišťující. Z hlediska šetrnosti k životnímu prostředí je lepší než tradiční organická rozpouštědla. V THFDM V procesu syntézy jsou tradiční organická rozpouštědla nejen těkavá a vysoce toxická, ale také škodlivá pro životní prostředí a obsluhu. Voda jako rozpouštědlo tyto problémy nezpůsobuje. Použití vodných katalytických systémů může významně snížit emise škodlivých rozpouštědel a snížit riziko znečištění ovzduší a vody.
Zlepšete reakční rychlost a selektivitu
Solvatační efekt ve vodných katalytických systémech pomáhá zvýšit rychlost reakce. Díky své polaritě a silné vodíkové vazbě může voda stabilizovat meziprodukty nebo přechodné stavy, čímž podporuje reakci. Například během hydrogenace furfuralu za vzniku THFDM může polarita vody zvýšit rychlost karbonylových a olefinových hydrogenačních reakcí. Zejména prostřednictvím bifunkčních katalyzátorů pomáhá přítomnost vody zvýšit přísun protonů, čímž podporuje proces redukce a zvyšuje účinnost tvorby THF kruhu.
Vysoká polarita a vodíkové vazby vody mohou také ovlivnit aktivní centrum katalyzátoru a zvýšit adsorpční kapacitu substrátu na povrchu katalyzátoru. Například v přítomnosti katalyzátorů na bázi niklu nebo mědi může voda pomoci aktivovat molekuly substrátu, což usnadňuje interakci surovin na bázi biomasy, jako je furfural nebo furfurylalkohol, s katalyzátorem, čímž se zvyšuje selektivita reakce. Katalýza ve vodné fázi může někdy významně snížit výskyt vedlejších reakcí, jako je nadměrná redukce nebo zbytečné rozkladné reakce, čímž se zvýší výtěžek cílového produktu THFDM.
Snižte spotřebu energie
Vysoká měrná tepelná kapacita a tepelná vodivost vody z ní činí dobré reakční médium, schopné poskytnout dostatek energie pro udržení reakcí při nízkých teplotách. Ve srovnání s mnoha tradičními systémy organických rozpouštědel, které vyžadují vysoké teploty a tlaky, se reakce ve vodné fázi často provádějí za mírnějších podmínek, čímž se snižuje závislost na vnějších zdrojích energie a tím se snižuje spotřeba energie. Tato vlastnost snižování energetické náročnosti je nejen v souladu s principy zelené chemie, ale také snižuje reakční náklady, což může výrazně zlepšit ekonomické přínosy, zejména při průmyslové syntéze ve velkém měřítku.