Vantaggi della reazione catalitica acquosa nella sintesi del THFDM

L’acqua è un solvente comune sulla terra, non è tossica e non inquina. È migliore dei tradizionali solventi organici in termini di rispetto dell'ambiente. Nel THFDM processo di sintesi, i solventi organici tradizionali non sono solo volatili e altamente tossici, ma anche dannosi per l’ambiente e gli operatori. L'acqua come solvente non causa questi problemi. L'uso di sistemi catalitici acquosi può ridurre significativamente l'emissione di solventi nocivi e ridurre il rischio di inquinamento dell'aria e dell'acqua.
Migliorare la velocità di reazione e la selettività
L'effetto di solvatazione nei sistemi catalitici acquosi aiuta ad aumentare la velocità di reazione. A causa della sua polarità e del forte legame idrogeno, l'acqua può stabilizzare gli stati intermedi o di transizione, promuovendo così la reazione. Ad esempio, durante l'idrogenazione del furfurale per produrre THFDM, la polarità dell'acqua può aumentare la velocità delle reazioni di idrogenazione del carbonile e dell'olefina. Soprattutto attraverso i catalizzatori bifunzionali, la presenza di acqua aiuta a potenziare l'apporto di protoni, favorendo così il processo di riduzione e aumentando l'efficienza della formazione dell'anello del THF.
L'elevata polarità e i legami idrogeno dell'acqua possono anche influenzare il centro attivo del catalizzatore e aumentare la capacità di adsorbimento del substrato sulla superficie del catalizzatore. Ad esempio, in presenza di catalizzatori a base di nichel o rame, l’acqua può aiutare ad attivare le molecole del substrato, facilitando l’interazione delle materie prime basate sulla biomassa come il furfurale o l’alcool furfurilico con il catalizzatore, aumentando così la selettività della reazione. La catalisi in fase acquosa può talvolta ridurre significativamente il verificarsi di reazioni collaterali, come una riduzione eccessiva o reazioni di decomposizione non necessarie, aumentando così la resa del prodotto target THFDM.
Ridurre il consumo energetico
L'elevata capacità termica specifica e la conduttività termica dell'acqua la rendono un buon mezzo di reazione, in grado di fornire energia sufficiente per sostenere reazioni a basse temperature. Rispetto a molti sistemi tradizionali di solventi organici che richiedono temperature e pressioni elevate, le reazioni in fase acquosa vengono spesso eseguite in condizioni più blande, riducendo la dipendenza da fonti energetiche esterne e quindi il consumo di energia. Questa caratteristica di riduzione della domanda di energia non solo è conforme ai principi della chimica verde, ma riduce anche i costi di reazione, il che può migliorare notevolmente i vantaggi economici, soprattutto nella sintesi industriale su larga scala.