Výhody vodnej katalytickej reakcie pri syntéze THFDM

Voda je bežným rozpúšťadlom na Zemi a je netoxická a neznečisťujúca. Je lepšie ako tradičné organické rozpúšťadlá z hľadiska šetrnosti k životnému prostrediu. V THFDM V procese syntézy sú tradičné organické rozpúšťadlá nielen prchavé a vysoko toxické, ale aj škodlivé pre životné prostredie a operátorov. Voda ako rozpúšťadlo tieto problémy nespôsobuje. Použitie vodných katalytických systémov môže výrazne znížiť emisie škodlivých rozpúšťadiel a znížiť riziko znečistenia ovzdušia a vody.
Zlepšite rýchlosť reakcie a selektivitu
Účinok solvatácie vo vodných katalytických systémoch pomáha zvyšovať rýchlosť reakcie. Vďaka svojej polarite a silnej vodíkovej väzbe môže voda stabilizovať medziprodukty alebo prechodné stavy, čím podporuje reakciu. Napríklad počas hydrogenácie furfuralu na výrobu THFDM môže polarita vody zvýšiť rýchlosť karbonylových a olefínových hydrogenačných reakcií. Najmä prostredníctvom bifunkčných katalyzátorov pomáha prítomnosť vody zvýšiť prísun protónov, čím podporuje proces redukcie a zvyšuje účinnosť tvorby THF kruhu.
Vysoká polarita a vodíkové väzby vody môžu tiež ovplyvniť aktívne centrum katalyzátora a zvýšiť adsorpčnú kapacitu substrátu na povrchu katalyzátora. Napríklad v prítomnosti katalyzátorov na báze niklu alebo medi môže voda pomôcť aktivovať molekuly substrátu, čo uľahčuje interakciu surovín na báze biomasy, ako je furfural alebo furfurylalkohol, s katalyzátorom, čím sa zvyšuje selektivita reakcie. Katalyzátor vo vodnej fáze môže niekedy významne znížiť výskyt vedľajších reakcií, ako je nadmerná redukcia alebo zbytočné rozkladné reakcie, čím sa zvýši výťažok cieľového produktu THFDM.
Znížte spotrebu energie
Vysoká merná tepelná kapacita a tepelná vodivosť vody z nej robia dobré reakčné médium, schopné poskytnúť dostatočnú energiu na udržanie reakcií pri nízkych teplotách. V porovnaní s mnohými tradičnými systémami organických rozpúšťadiel, ktoré si vyžadujú vysoké teploty a tlaky, sa reakcie vo vodnej fáze často uskutočňujú za miernejších podmienok, čím sa znižuje závislosť na vonkajších zdrojoch energie a tým sa znižuje spotreba energie. Táto vlastnosť znižovania dopytu po energii je v súlade nielen s princípmi zelenej chémie, ale tiež znižuje reakčné náklady, čo môže výrazne zlepšiť ekonomické výhody, najmä pri priemyselnej syntéze vo veľkom meradle.