Преимущества водной каталитической реакции в синтезе ТГФДМ

Вода является распространенным растворителем на Земле, она нетоксична и не загрязняет окружающую среду. Он лучше традиционных органических растворителей с точки зрения экологичности. В ТХФДМ В процессе синтеза традиционные органические растворители не только летучи и высокотоксичны, но и вредны для окружающей среды и операторов. Вода как растворитель не вызывает этих проблем. Использование водных каталитических систем позволяет существенно снизить выбросы вредных растворителей и снизить риск загрязнения воздуха и воды.
Улучшить скорость реакции и селективность
Эффект сольватации в водных каталитических системах способствует увеличению скорости реакции. Благодаря своей полярности и сильным водородным связям вода может стабилизировать промежуточные или переходные состояния, тем самым способствуя реакции. Например, при гидрировании фурфурола с получением ТГФДМ полярность воды может увеличить скорость реакций гидрирования карбонила и олефина. Присутствие воды, особенно в бифункциональных катализаторах, помогает улучшить поступление протонов, тем самым способствуя процессу восстановления и повышая эффективность образования кольца ТГФ.
Высокая полярность и водородные связи воды также могут влиять на активный центр катализатора и повышать адсорбционную способность подложки на поверхности катализатора. Например, в присутствии катализаторов на основе никеля или меди вода может помочь активировать молекулы субстрата, облегчая взаимодействие сырья на основе биомассы, такого как фурфурол или фурфуриловый спирт, с катализатором, тем самым увеличивая селективность реакции. Водно-фазный катализ иногда позволяет значительно снизить возникновение побочных реакций, таких как чрезмерное восстановление или ненужные реакции разложения, тем самым увеличивая выход целевого продукта ТГФДМ.
Снижение энергопотребления
Высокая удельная теплоемкость и теплопроводность воды делают ее хорошей реакционной средой, способной обеспечить достаточную энергию для поддержания реакций при низких температурах. По сравнению со многими традиционными системами органических растворителей, которые требуют высоких температур и давлений, реакции в водной фазе часто проводятся в более мягких условиях, что снижает зависимость от внешних источников энергии и, таким образом, снижает потребление энергии. Эта особенность снижения энергопотребления не только соответствует принципам зеленой химии, но и снижает затраты на реакции, что может значительно повысить экономическую выгоду, особенно в крупномасштабном промышленном синтезе.