水は地球上で一般的な溶媒であり、無毒で無公害です。従来の有機溶剤よりも環境に優しいです。で THFDM 合成プロセスにおいて、従来の有機溶媒は揮発性で毒性が高いだけでなく、環境や作業者にも有害です。溶媒としての水はこれらの問題を引き起こしません。水性触媒システムを使用すると、有害な溶剤の排出を大幅に削減し、大気汚染や水質汚染のリスクを軽減できます。
反応速度と選択性の向上
水性触媒系における溶媒和効果は、反応速度の向上に役立ちます。水はその極性と強い水素結合により中間体や遷移状態を安定化し、反応を促進します。たとえば、フルフラールを水素化して THFDM を製造する際、水の極性によってカルボニルおよびオレフィンの水素化反応速度が速くなる可能性があります。特に二官能性触媒を介して、水の存在はプロトンの供給を促進し、それによって還元プロセスを促進し、THF 環形成の効率を高めます。
水の高い極性と水素結合も触媒の活性中心に影響を与え、触媒表面上の基質の吸着容量を増加させる可能性があります。たとえば、ニッケルまたは銅ベースの触媒の存在下では、水は基質分子の活性化に役立ち、フルフラールまたはフルフリルアルコールなどのバイオマスベースの原料が触媒と相互作用しやすくなり、それによって反応の選択性が高まります。水相触媒作用により、過剰な還元反応や不要な分解反応などの副反応の発生を大幅に低減できる場合があり、それにより目的生成物であるTHFDMの収率が増加します。
エネルギー消費量の削減
水は比熱容量と熱伝導率が高いため、低温での反応を維持するのに十分なエネルギーを供給できる優れた反応媒体です。高温と高圧を必要とする多くの従来の有機溶媒系と比較して、水相反応は多くの場合穏やかな条件下で実行されるため、外部エネルギー源への依存が軽減され、エネルギー消費が削減されます。エネルギー需要を削減するこの機能は、グリーンケミストリーの原則に準拠するだけでなく、反応コストも削減し、特に大規模な工業的合成において経済的利益を大幅に向上させることができます。
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