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使用吡啶結構實現更綠色和可持續的離子液體
發布時間:2023-03-24     作者:zhn   分享到:

離子液體(ILs)具有可忽略不計的蒸氣壓、可觀的催化性能、不易燃、可**回收等特性,通常被宣傳為綠色甚至可持續的化學品。然而,ILs被宣傳的綠色程度與其實際綠色程度之間存在一定差異。已有研究發現,許多ILs具有高度的生態毒性、細胞毒性以及生物持久性等,一些ILs還表現出對人類乙酰膽堿酯酶的抑制作用。


甲基咪唑ILs或銨類ILs相比,使用天然存在的生物基吡啶類ILs作為更有利于環境的陽離子骨架是減少ILs在環境中積累并因此產生有害影響的方法之一。自然界中合成吡啶化合物的常見途徑之一是吡啶的酶甲基化反應。煙酰胺腺嘌呤二核苷酸及其對應的磷酸鹽是一種重要的天然吡啶結構,這些化合物的前體和降解產物是煙酰胺(NA),可被煙酰胺n-甲基轉移酶進一步代謝以獲得吡啶結構1-甲基煙酰胺([C1CONH2Py][I])s-尼古丁(NIC)是一種天然存在的吡啶生物堿和尼古丁乙酰膽堿受體(nAChR)的激動劑,其烷基化衍生物,如1-甲基煙酰胺([C1mPyrPy][I])已經作為手性溶劑化劑被納入到ILs的設計中。利用NIC制備ILs,不僅可以降低剩余廢棄物的毒性,而且可以利用可再生資源和廢棄物,提高煙草轉化率和ILs的可持續性。

因此,來自德國勒烏法納大學Klaus Kümmerer等研究者根據綠色化學的基本原則,設計了基于上述吡啶鎓陽離子的ILs,并采用改良的閉瓶實驗(CBT)評估了它們的生物可降解性。此外,還研究了相應的不帶電吡啶形式的NANIC,以了解甲基化對生物降解性的影響。
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1. 所研究的吡啶(NANIC)和烷基化吡啶分子([C1COOHPy][Cl], [C1CONH2Py][I], [C1mPyrPy][I], [C1mC1PyrPy][I]2, [C1Py][PF6][C2Py][Br])的結構。

(圖片來源:Green Chem.

根據CBT實驗結果,[C1CONH2Py][I][C1COOHPy][Cl]都歸類為可生物降解,分別達到78±0.4% ThODNH384±4.3% ThODNO3(圖2ab)。然而,如果考慮硝化作用,[C1COOHPy][Cl]則不能被歸類為易于生物降解。研究者預計這些ILs在地表水(低細菌密度和多樣性)中也可以完全生物降解,這意味著這些ILs不會生物積累并引起慢性毒性作用。此外,NA的生物降解水平為79±2.0% ThODNO3,并且在18天后觀察到硝化相(圖2c)。因此,NA是完全礦化的,但不容易降解。比較NA[C1CONH2Py][I]的降解曲線,可以看到二者在生物降解水平上幾乎沒有差異,但[C1CONH2Py][I]的滯后期延長了。
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1. 四種ILs的可持續性評估結果

(表格來源:Green Chem.

總的來說,該研究評估了來自天然化合物NANIC的吡啶鎓陽離子的可持續性潛力,為設計更綠色和更可持續的ILs提供了思路。

原文鏈接:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/GC/D2GC03178G

原文作者:

Morten Suk and Klaus Kümmerer

DOI: 10.1039/d2gc03178g


西安齊岳生物提供的離子液體:

[Bz‥Im]X
含芳基咪唑型
[BzMIm]X


[BzMIm]Cl36443-80-81-芐基-3-甲基咪唑氯鹽1-Benzyl-3-MethylImidazoliumChloride
[BzMIm]Br65039-11-41-芐基-3-甲基咪唑溴鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]BF4500996-04-31-芐基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]PF6433337-11-21-芐基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]SbF4
1-芐基-3-甲基咪唑六氟銻酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]HSO4956597-95-81-芐基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]SOM1005735-56-71-芐基-3-甲基咪唑硫酸甲酯鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]MS936014-36-71-芐基-3-甲基咪唑甲磺酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]TS52461-83-31-芐基-3-甲基咪唑對甲苯磺酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]TfS606925-13-71-芐基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]NTf2433337-24-71-芐基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]NO3
1-芐基-3-甲基咪唑硝酸鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzMIm]DCA
1-芐基-3-甲基咪唑二氰胺鹽1-Benzyl-3-MethylImidazolium
[BzM2Im]X


[BzM2Im]Cl36443-79-51-芐基-2,3-二甲基咪唑氯鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium
[BzM2Im]Br862999-80-21-芐基-2,3-二甲基咪唑溴鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium
[BzM2Im]BF4862999-75-51-芐基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium
[BzM2Im]PF6
1-芐基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium
[BzM2Im]SbF6
1-芐基-2,3-二甲基咪唑六氟銻酸鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium
[BzM2Im]TfS
1-芐基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium
[BzM2Im]NTf2213011-04-21-芐基-2,3-二甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽1-Benzyl-2,3-diMethylImidazolium

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