Avantages de la réaction catalytique aqueuse dans la synthèse du THFDM

L’eau est un solvant courant sur terre, non toxique et non polluant. C'est mieux que les solvants organiques traditionnels en termes de respect de l'environnement. Dans le THFDM processus de synthèse, les solvants organiques traditionnels sont non seulement volatils et hautement toxiques, mais également nocifs pour l’environnement et les opérateurs. L'eau en tant que solvant ne pose pas ces problèmes. L'utilisation de systèmes catalytiques aqueux peut réduire considérablement les émissions de solvants nocifs et réduire le risque de pollution de l'air et de l'eau.
Améliorer la vitesse de réaction et la sélectivité
L'effet de solvatation dans les systèmes catalytiques aqueux contribue à augmenter la vitesse de réaction. En raison de sa polarité et de sa forte liaison hydrogène, l’eau peut stabiliser les états intermédiaires ou de transition, favorisant ainsi la réaction. Par exemple, lors de l’hydrogénation du furfural pour produire du THFDM, la polarité de l’eau peut augmenter la vitesse des réactions d’hydrogénation des carbonyles et des oléfines. Surtout grâce aux catalyseurs bifonctionnels, la présence d’eau contribue à améliorer l’apport de protons, favorisant ainsi le processus de réduction et augmentant l’efficacité de la formation du cycle THF.
La polarité élevée et les liaisons hydrogène de l'eau peuvent également affecter le centre actif du catalyseur et augmenter la capacité d'adsorption du substrat sur la surface du catalyseur. Par exemple, en présence de catalyseurs à base de nickel ou de cuivre, l'eau peut contribuer à activer les molécules du substrat, facilitant ainsi l'interaction des matières premières à base de biomasse telles que le furfural ou l'alcool furfurylique avec le catalyseur, augmentant ainsi la sélectivité de la réaction. La catalyse en phase aqueuse peut parfois réduire considérablement l'apparition de réactions secondaires, telles qu'une réduction excessive ou des réactions de décomposition inutiles, augmentant ainsi le rendement du produit cible THFDM.
Réduire la consommation d'énergie
La capacité thermique spécifique élevée et la conductivité thermique de l’eau en font un bon milieu réactionnel, capable de fournir suffisamment d’énergie pour entretenir des réactions à basses températures. Par rapport à de nombreux systèmes de solvants organiques traditionnels qui nécessitent des températures et des pressions élevées, les réactions en phase aqueuse sont souvent effectuées dans des conditions plus douces, réduisant ainsi la dépendance aux sources d'énergie externes et réduisant ainsi la consommation d'énergie. Cette caractéristique de réduction de la demande énergétique est non seulement conforme aux principes de la chimie verte, mais réduit également les coûts de réaction, ce qui peut grandement améliorer les avantages économiques, en particulier dans la synthèse industrielle à grande échelle.