Fordele ved vandig katalytisk reaktion i THFDM-syntese

Vand er et almindeligt opløsningsmiddel på jorden, og det er ikke-giftigt og ikke-forurenende. Det er bedre end traditionelle organiske opløsningsmidler med hensyn til miljøvenlighed. I den THFDM synteseprocessen er traditionelle organiske opløsningsmidler ikke kun flygtige og meget giftige, men også skadelige for miljøet og operatørerne. Vand som opløsningsmiddel forårsager ikke disse problemer. Brugen af ​​vandige katalytiske systemer kan reducere emissionen af ​​skadelige opløsningsmidler betydeligt og reducere risikoen for luft- og vandforurening.
Forbedre reaktionshastighed og selektivitet
Solvatiseringseffekten i vandige katalytiske systemer hjælper med at øge reaktionshastigheden. På grund af sin polaritet og stærke hydrogenbinding kan vand stabilisere mellemprodukter eller overgangstilstande og derved fremme reaktionen. For eksempel, under hydrogeneringen af ​​furfural til fremstilling af THFDM, kan vands polaritet øge hastigheden af ​​carbonyl- og olefinhydrogeneringsreaktioner. Især gennem bifunktionelle katalysatorer hjælper tilstedeværelsen af ​​vand med at øge tilførslen af ​​protoner og fremmer derved reduktionsprocessen og øger effektiviteten af ​​THF-ringdannelse.
Vandets høje polaritet og hydrogenbinding kan også påvirke det aktive center af katalysatoren og øge substratets adsorptionskapacitet på katalysatoroverfladen. For eksempel, i nærvær af nikkel- eller kobberbaserede katalysatorer, kan vand hjælpe med at aktivere substratmolekyler, hvilket gør det lettere for biomassebaserede råmaterialer såsom furfural eller furfurylalkohol at interagere med katalysatoren og derved øge reaktionens selektivitet. Vandig fasekatalyse kan nogle gange signifikant reducere forekomsten af ​​sidereaktioner, såsom overdreven reduktion eller unødvendige nedbrydningsreaktioner, hvorved udbyttet af målproduktet THFDM øges.
Reducer energiforbruget
Vandets høje specifikke varmekapacitet og termiske ledningsevne gør det til et godt reaktionsmedium, der er i stand til at levere tilstrækkelig energi til at opretholde reaktioner ved lave temperaturer. Sammenlignet med mange traditionelle organiske opløsningsmiddelsystemer, der kræver høje temperaturer og tryk, udføres vandfasereaktioner ofte under mildere forhold, hvilket reducerer afhængigheden af ​​eksterne energikilder og dermed reducerer energiforbruget. Denne funktion med at reducere energiefterspørgslen overholder ikke kun principperne for grøn kemi, men reducerer også reaktionsomkostningerne, hvilket i høj grad kan forbedre de økonomiske fordele, især i storstilet industriel syntese.