Page 41 - 《精细化工》2023年第5期
P. 41
第 5 期 姚贤锐，等: 疏水深共熔溶剂在绿色化学工艺中的应用 ·961·
增强了分子间相互作用，从而保证了吸收能力。 OLANESCU 等 [98] 以薄荷醇和脂肪酸甲酯合成
VILLARIM 等 [94] 还以长烃链脂肪酸制备的疏水深共 的 HDES 进一步将反应底物的转化率提高至 53%。
熔溶剂作为沼气中挥发性有机化合物杂质的吸收 HDES 与酶的结合使用为高效和可持续的生物催化
剂，实现了沼气的品质升级。 过程提供了参考。PÄTZOLD 等 [99] 深入研究了薄荷
HDES 有着良好的吸附效果，在 CO 2 和 VOCs 醇和月桂酸在酶促酯化过程中的影响因素。一方面
等气体污染物捕获方面得到了有效应用。长烷基链 适当的水含量可增强酶在 HDES-水界面处的活性；
HDES 由于其高度疏水性和由长烷基链引起的范德 另一方面，适当升高温度有助于降低 HDES 反应介
华相互作用有利于吸收疏水性 VOCs，是捕获疏水 质的黏度，改善酶与底物之间的传质。在最佳水含
性气体污染物的首选。离子盐类 HDES 在 CO 2 捕获 量（质量分数 0.77%）和温度（45 ℃）条件下，可
方面初有成效。一方面由于离子盐较强的内聚力促 达到 96%的酯化转化率，反应时间缩短了 7 倍（与
进了吸附过程；另一方面 CO 2 可能与离子盐反应生 含水质量分数 10%和 35 ℃条件相比），并可通过减压
成羧酸盐被 HDES 吸收。总之，长烷基链离子型 蒸馏分离 HDES，实现循环利用 [100] 。
HDES 在气体污染物捕获方面有良好前景。但目前 HDES 在生物催化领域主要应用于酶促酯化过
HDES 用于捕获气体污染物的研究还处于起步阶 程中，已取得较好的酯化转化效果。由低极性组分
段，相关报道较少，吸附机理尚不明晰，需要在后 薄荷醇和长链脂肪酸合成 HDES 可同时作为底物和
续研究及应用中进一步理清 HDES 在气体污染物捕 反应介质，并且与高极性介质相比，脂肪酶在低极
获过程中的影响因素及作用机理。 性 HDES 中可维持较高的活性，促进了酶促酯化过
程，此类 HDES 作为无溶剂反应介质的优异特性在
4 生物催化
生物催化领域具有巨大优势。但主要停留在纯物质
酶促酯化是一种有助于分离外消旋混合物的有 之间的催化酯化作用，没有进一步开展将 HDES 应
效途径，对于制药、食品和化妆品行业具有重要意 用于复杂样品催化过程的研究，还需要系统地评估
义。HÜMMER 等 [95] 以基于薄荷醇和脂肪酸的疏水 HDES 催化的适用性。
深共熔溶剂作为脂肪酶催化酯化的底物及反应介
5 材料改性
质，研究了 HDES 的催化作用。结果表明，HDES
的酯化在水存在条件下能有效进行，有效解决了酯 随着科技的发展，现有材料已难以满足工业对
化过程必须去除水才能进行的难题。但 HDES 反应 高性能功能材料日益增长的要求。改善材料的性能
系统中脂肪酶和水的复杂相互作用尚不清楚，仍需 并开发新材料是解决这一问题的重要途经，HDES
进行详细研究。LOZANO 等 [96] 首次报道了泛醇和脂
的物理化学性质表明其可以在一定程度上应用于功
肪酸形成的 HDES 用于脂肪酶催化的无溶剂直接酯
能材料的改性。目前，HDES 已成功应用于铁磁流
化选择性合成泛酰单酰基酯（PME）。该方法反应产
体（FFs）、三聚氰胺海绵和电极等材料的改性，如
率高达 83.9%，PME 选择性达到 93%~99%，是制备 图 8 所示。
泛酰单酰基酯的有效方法。CRAVEIRO 等 [97] 报道了
HDES 在酶促酯化中的应用，薄荷醇和月桂酸既作
为 HDES 组分，又作为底物，在脂肪酶催化作用下
促进了酯化反应（图 7，其中，ee p 为产物的对映体
过量值），但外消旋-薄荷醇的转化率仅为 44%。
图 8 疏水深共熔溶剂用于材料改性
Fig. 8 Hydrophobic deep eutectic solvents for material
modification
图 7 疏水深共熔溶剂用于酶促酯化消旋薄荷醇合成月 铁磁流体是一种特殊的功能材料，是磁性纳米
桂酸薄荷酯 [97] 粒子的稳定胶体悬浮液，具有液体的流动性和固体
Fig. 7 Hydrophobic deep eutectic solvent for enzymatic 的磁性。磁性纳米粒子、稳定剂和涂层材料是 FFs
esterification of racemic menthol to produce
menthol laurate [97] 的重要组成部分，许多研究致力于寻找替代的绿色
