Fordeler med vandig katalytisk reaksjon i THFDM-syntese

Vann er et vanlig løsningsmiddel på jorden, og det er ikke-giftig og ikke-forurensende. Det er bedre enn tradisjonelle organiske løsemidler når det gjelder miljøvennlighet. I THFDM synteseprosessen er tradisjonelle organiske løsningsmidler ikke bare flyktige og svært giftige, men også skadelige for miljøet og operatørene. Vann som løsemiddel forårsaker ikke disse problemene. Bruk av vandige katalytiske systemer kan redusere utslippet av skadelige løsemidler betydelig og redusere risikoen for luft- og vannforurensning.
Forbedre reaksjonshastighet og selektivitet
Solvatiseringseffekten i vandige katalytiske systemer bidrar til å øke reaksjonshastigheten. På grunn av sin polaritet og sterke hydrogenbinding, kan vann stabilisere mellomprodukter eller overgangstilstander, og dermed fremme reaksjonen. For eksempel, under hydrogeneringen av furfural for å produsere THFDM, kan polariteten til vann øke hastigheten på karbonyl- og olefinhydrogeneringsreaksjoner. Spesielt gjennom bifunksjonelle katalysatorer bidrar tilstedeværelsen av vann til å øke tilførselen av protoner, og fremmer dermed reduksjonsprosessen og øker effektiviteten av THF-ringdannelse.
Den høye polariteten og hydrogenbindingen til vann kan også påvirke det aktive sentrum av katalysatoren og øke adsorpsjonskapasiteten til substratet på katalysatoroverflaten. For eksempel, i nærvær av nikkel- eller kobberbaserte katalysatorer, kan vann bidra til å aktivere substratmolekyler, noe som gjør det lettere for biomassebaserte råvarer som furfural eller furfurylalkohol å samhandle med katalysatoren, og dermed øke selektiviteten til reaksjonen. Vannfasekatalyse kan noen ganger redusere forekomsten av bireaksjoner betydelig, slik som overdreven reduksjon eller unødvendige nedbrytningsreaksjoner, og dermed øke utbyttet av målproduktet THFDM.
Reduser energiforbruket
Den høye spesifikke varmekapasiteten og varmeledningsevnen til vannet gjør det til et godt reaksjonsmedium, i stand til å gi tilstrekkelig energi til å opprettholde reaksjoner ved lave temperaturer. Sammenlignet med mange tradisjonelle organiske løsemiddelsystemer som krever høye temperaturer og trykk, utføres vannfasereaksjoner ofte under mildere forhold, noe som reduserer avhengigheten av eksterne energikilder og reduserer dermed energiforbruket. Denne funksjonen med å redusere energibehovet er ikke bare i samsvar med prinsippene for grønn kjemi, men reduserer også reaksjonskostnadene, noe som i stor grad kan forbedre økonomiske fordeler, spesielt i storskala industriell syntese.