Avantajele reacției catalitice apoase în sinteza THFDM

Apa este un solvent comun pe pământ și este netoxică și nepoluantă. Este mai bun decât solvenții organici tradiționali în ceea ce privește respectarea mediului. În THFDM proces de sinteză, solvenții organici tradiționali nu sunt doar volatili și extrem de toxici, ci și dăunători mediului și operatorilor. Apa ca solvent nu cauzează aceste probleme. Utilizarea sistemelor catalitice apoase poate reduce semnificativ emisia de solvenți nocivi și poate reduce riscul de poluare a aerului și a apei.
Îmbunătățiți viteza de reacție și selectivitatea
Efectul de solvatare în sistemele catalitice apoase ajută la creșterea vitezei de reacție. Datorită polarității și legăturilor puternice de hidrogen, apa poate stabiliza stările intermediare sau de tranziție, promovând astfel reacția. De exemplu, în timpul hidrogenării furfuralului pentru a produce THFDM, polaritatea apei poate crește viteza reacțiilor de hidrogenare carbonil și olefine. În special prin catalizatori bifuncționali, prezența apei ajută la îmbunătățirea aprovizionării cu protoni, promovând astfel procesul de reducere și sporind eficiența formării inelului THF.
Polaritatea ridicată și legăturile de hidrogen ale apei pot afecta, de asemenea, centrul activ al catalizatorului și pot crește capacitatea de adsorbție a substratului pe suprafața catalizatorului. De exemplu, în prezența catalizatorilor pe bază de nichel sau cupru, apa poate ajuta la activarea moleculelor de substrat, facilitând interacțiunea materiilor prime pe bază de biomasă, cum ar fi furfuralul sau alcoolul furfurilic, cu catalizatorul, crescând astfel selectivitatea reacției. Cataliza în fază apoasă poate reduce uneori semnificativ apariția reacțiilor secundare, cum ar fi reducerea excesivă sau reacțiile de descompunere inutile, crescând astfel randamentul produsului țintă THFDM.
Reduceți consumul de energie
Capacitatea termică specifică mare și conductibilitatea termică a apei fac din aceasta un mediu de reacție bun, capabil să furnizeze suficientă energie pentru a susține reacțiile la temperaturi scăzute. În comparație cu multe sisteme tradiționale de solvenți organici care necesită temperaturi și presiuni ridicate, reacțiile în fază apoasă sunt adesea efectuate în condiții mai blânde, reducând dependența de sursele externe de energie și reducând astfel consumul de energie. Această caracteristică de reducere a cererii de energie nu numai că respectă principiile chimiei verzi, dar reduce și costurile de reacție, ceea ce poate îmbunătăți considerabil beneficiile economice, în special în sinteza industrială la scară largă.