Vesipitoisen katalyyttisen reaktion edut THFDM-synteesissä

Vesi on yleinen liuotin maapallolla, ja se on myrkytöntä ja saastumatonta. Se on ympäristöystävällisyydeltään parempi kuin perinteiset orgaaniset liuottimet. Vuonna THFDM Synteesiprosessissa perinteiset orgaaniset liuottimet eivät ole vain haihtuvia ja erittäin myrkyllisiä, vaan myös haitallisia ympäristölle ja käyttäjille. Vesi liuottimena ei aiheuta näitä ongelmia. Vesipohjaisten katalyyttijärjestelmien käyttö voi merkittävästi vähentää haitallisten liuottimien päästöjä ja vähentää ilman ja veden saastumisen riskiä.
Paranna reaktionopeutta ja selektiivisyyttä
Solvataatiovaikutus vesipitoisissa katalyyttijärjestelmissä auttaa lisäämään reaktionopeutta. Polaarisuuden ja vahvan vetysidoksen ansiosta vesi voi stabiloida välituotteita tai siirtymätiloja ja edistää siten reaktiota. Esimerkiksi furfuraalin hydrauksen aikana THFDM:n valmistamiseksi veden polaarisuus voi lisätä karbonyylin ja olefiinin hydrausreaktioiden nopeutta. Erityisesti bifunktionaalisten katalyyttien kautta veden läsnäolo auttaa lisäämään protonien tarjontaa, mikä edistää pelkistysprosessia ja lisää THF-renkaan muodostumisen tehokkuutta.
Veden korkea polariteetti ja vetysidos voivat myös vaikuttaa katalyytin aktiiviseen keskustaan ​​ja lisätä substraatin adsorptiokykyä katalyytin pinnalla. Esimerkiksi nikkeli- tai kuparipohjaisten katalyyttien läsnä ollessa vesi voi auttaa aktivoimaan substraattimolekyylejä, mikä helpottaa biomassapohjaisten raaka-aineiden, kuten furfuraalin tai furfuryylialkoholin vuorovaikutusta katalyytin kanssa, mikä lisää reaktion selektiivisyyttä. Vesifaasikatalyysi voi joskus merkittävästi vähentää sivureaktioiden, kuten liiallisen pelkistyksen tai tarpeettomien hajoamisreaktioiden, esiintymistä, mikä lisää kohdetuotteen THFDM:n saantoa.
Vähennä energiankulutusta
Veden korkea ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus tekevät siitä hyvän reaktioväliaineen, joka pystyy tuottamaan riittävästi energiaa ylläpitämään reaktioita alhaisissa lämpötiloissa. Verrattuna moniin perinteisiin orgaanisiin liuotinjärjestelmiin, jotka vaativat korkeita lämpötiloja ja paineita, vesifaasireaktiot suoritetaan usein miedommissa olosuhteissa, mikä vähentää riippuvuutta ulkoisista energialähteistä ja siten energiankulutusta. Tämä energiantarpeen vähentämisominaisuus ei ole vain vihreän kemian periaatteiden mukainen, vaan myös alentaa reaktiokustannuksia, mikä voi parantaa huomattavasti taloudellisia hyötyjä, erityisesti laajamittaisessa teollisessa synteesissä.