이진 및 삼차 심층 공융 시스템의 준비
Summary
이 프로토콜은 이러한 시스템을 재현 할 수 있도록 과학 커뮤니티전반에 걸쳐 심층 적 유혈 시스템의 준비를 표준화하는 것을 목표로합니다.
Abstract
심층 성 채 시스템 (DES)의 준비는 간단한 절차입니다. 정의에 의해, 2개 이상의 성분이 주어진 몰 비율로 함께 혼합되어 DES를 형성한다. 그러나, 실험실에 있는 우리의 경험에서, 다른 연구원에 선행된 방법론을 준비하고, 특성화하고 보고하는 절차를 표준화할 필요가 있습니다, 그래서 간행된 결과를 재현될 수 있습니다. 이 작품에서, 우리는 공융 시스템을 준비하기 위해 문헌에보고된 다른 접근법을 시험하고 실온에서 액체 시스템의 성공적인 준비에 있는 근해의 중요성을 평가했습니다. 이러한 공융 시스템은 구연산, 포도당, 자당, 사과산, 사과산, β-알라닌, L-타르타르산 및 베타인으로 구성되었고, 기술된 모든 준비 방법이 재현될 수 없었다. 그러나, 어떤 경우에는, 설명된 시스템을 재현할 수 있었고, 물을 유혈 혼합물의 제3 성분으로 포함시킬 수 있었다.
Introduction
심층 용융제는 21세기의 용매로 명명되었으며 새로운 세대의 용매로 간주됩니다. 그들은 특정 몰 비율에서 두 개 이상의 화학 화합물의 혼합물로 정의되어 개별 성분의 용융 온도가 현저하게 감소하고 실온1,2에서액체가됩니다. 3. 이러한 의미에서 용매의 제제는 화학 반응을 필요로하지 않으므로 생산 수율은 100 %입니다. 2011년, 최씨와 동료들은 자연발생적 발생 가능성을 보고하고 이를 명명하였고, 자연심층용매(NADES)3,4,5를명명하였다. NADES 는 설탕, 아미노산, 유기산 및 콜린 유도체의 다양한 조합으로부터 제조될 수 있다; 천연 성분으로부터 제조된 이러한 시스템은 본질적으로 생체 적합성 및 생분해성이며, 다른 대체 용매(예: 이온성액체)에비해 독성이 상당히 적습니다5,6, 7,8. 2015 년 이후, 필드의 출판물의 수는 기하 급수적으로 증가하고 NADES의 가능한 응용 프로그램은 매우 광범위3. 많은 원고와 리뷰가 출판되었음에도 불구하고 근본적인 질문이 지속되고 있으며 과학자들은 DES 형성의 기본 메커니즘과 같은 흥미로운 질문에 대한 답을 아직 찾지 못했습니다. DES 형성 메커니즘을 이해하면 현재의 시행 착오 접근 방식이 아니라 새로운 시스템 개발을 향한 통합된 접근 방식이 될 것입니다. 또한, 소비자가 자신의 제품의 지속 가능성에 대해 더 많이 인식하게됨에 따라 현장에서 의 기회는 매일 증가하고 있습니다, 뿐만 아니라 그들의 말기의 관점에서뿐만 아니라 처리 자체의 측면에서8,9, 10. 심층 용융제 분야에서 주요 혁신을 주도하기 위해서는 먼저 생산 및 특성화 방법의 표준화가 필요합니다. 문헌에 보고된 일부 시스템의 재현성 부족은 이 문제에 여러 번 직면하면서 이 작업을 개발하려는 동기부여가 되었습니다. 본 명세서에서, 우리는 재료와 방법을 정확하게 설명하고 DES의 제조가 간단하고 간단한 절차이지만, 몇 가지 주요 측면 (예를 들어, 물의 존재 / 양)이 있음을 보여 줄 필요성과 중요한 중요성을 보여줍니다. 항상 논의해야 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
NADES의 제조를 위한 문헌에 보고된 상이한 방법론은 가열 및 교반 방법(HS), 진공 증발(VE), 및 동결 건조(FD)이다. 우리가이 작품에서 준비 한 시스템은 문학4,5,6,10,11의다른 저자에 의해 설명된다 . 표 1은 본래 원고에 보고된 바와 같이 각 혼합물의 성분과 그들의 제조 방법을 나열한다.
설명된 시스템을 재현하기 위한 조사를 통해, 우리는 어떤 경우에는 실온에서 명확하고 점성이 있는 액체 시료로서 유사한 NADES를 달성할 수 없다는 것을 깨달았습니다. NADES를 준비하는 것은 여러 가지 요인에 의존합니다. 일부는 쉽게 제어 할 수 있지만 다른 일부는 표준화하기가 더 어렵습니다. 고려해야 할 가장 중요한 점은 최종 제품이 사용되는 장비와 같은 외부 요인에 의존할 수 없다는 것입니다.
상이한 방법으로 제조된 시스템을 특성화하였다. 편광 광학 현미경 검사법 (POM)을 사용하면 물이없는 HS 방법으로 다른 온도에서도 NADES가 명확하고 점성이있는 액체를 형성하지 않는 것으로 관찰되었습니다. 그러나, 균일하고 선명하고 점성이 있는 액체는 NADES의 제조를 위한 소량의 물과 VE 방법으로 HS 방법을 적용했을 때 도 1에 나타난 바와 같이 관찰되었다.
DSC는 혼합물의 열 이벤트를 결정하는 데 사용되었다. 그 결과, 열람은 열전현상이 나타나지 않았기 때문에 상온에서 최대 130°C까지 액체가 되는 것으로 나타났다. 각 시료의 수분 함량은 칼-피셔 적정에 의해 측정되었고, 결과는 표 2에나타내고 있다. 시스템의 수분 함량은 점도 및 극성과 같이 얻어진 액체의 특성에 가장 영향을 미치는 파라미터이기 때문에 보고되어야 합니다. 이러한 변경 사항은 NADES가 디자인된 응용 프로그램의 결과에 큰 영향을 미칩니다.
NMR은 또한 각 시스템의 분자 들 사이의 수소 결합의 형성을 통해 언급 된 NADES 시스템의 형성을 확인하는 데 사용되었다. 한 가지 예는 NADES 계 구연산에 대한 도 2:글루코스(2:1)와 HS에 의해 얻어진 17%의 물과 이러한 NADES의 양성자 스펙트럼및 출발 물질(구연산 및 포도당)이 중첩되는 경우(도2a)에주어진다. 이로부터, 각 분자에서 일부 양성자의 화학적 변화의 변화를 관찰 할 수있다. 주요 변화는 구연산에서 OH 양성자의 이동이다. 원래이 신호는 5.16 ppm에 나타나지만 수소 결합의 형성으로 인해이 신호는 6.22 ppm으로 이동합니다. 이것은 구연산과 나머지 양성자에서 OH 사이 강한 상호 작용이 보이는 NOESY 스펙트럼(그림 2b)에의해 확인됩니다. 다른 NADES 시스템에 대해 유사한 상호작용이 관찰되었다.
이 연구에서 우리는 문헌에 보고된 공융 시스템에 대한 준비 방법에 대한 설명이 대부분의 시스템의 수분 함량에 관한 정보가 부족하기 때문에 때때로 불완전하다는 것을 관찰했습니다. VE 방법에서, 물은 다른 성분의 용액을 준비하고 공융 시스템의 형성으로 이어지는 온도에서 혼합함으로써 첨가된다; 그러나 필요한 최소 수분 함량은 확신할 수 없습니다. 시스템을 형성하는 데 필요한 물의 비율에 대한 지식은 따라서 다른 사람들이 다른 유약 혼합물의 준비를 재현 할 수 있도록 항상보고해야하는 중요한 지점으로 간주됩니다.
가장 좋은 방법은 수분 함량이 이미 설명되어있는 경우 준비하는 데 시간이 덜 걸리므로 물을 첨가한 HS 방법입니다. 그러나 이 정보를 사용할 수 없는 경우 가장 쉬운 방법은 사용 가능한 모든 물을 제거하고 NADES 구성 요소와 상호 작용하는 물만 시스템에 남아 있는 VE 방법입니다. 어쨌든, 연구원은 자유 물이 시스템에서 제거되도록 충분한 시간 동안 시스템이 증발하게해야합니다. 이 타이밍은 장비에 따라 달라지므로 재료 섹션에서 VE 방법의 지속 기간을 설명하기에 충분하지 않지만 수분 함량은 항상 보고되어야합니다.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 프로젝트는 보조금 계약 No ERC-2016-CoG 725034에 따라 유럽 연합의 호라이즌 2020 연구 및 혁신 프로그램에 따라 유럽 연구 위원회 (ERC)로부터 자금을 받았습니다. 이 작품은 또한 FCT / MCTES (UID / QUI / 50006 / 2019)에서 국가 기금에 의해 자금조달 녹색 화학 -LAQV에 대한 준연구소와 프로젝트 크라이오데스 (PTDC / EQU-EQU / 29851 / 2017)를 통해 FCT / MCTES에 의해 지원되었다.
Materials
| 5 mm NMR tube | Norell | ||
| Acid citric monohydrate | Sigma-Aldrich | ||
| Advance III spectrometer | Bruker | ||
| Deionized water | |||
| dimethyl sulfoxide-d6 | Sigma-Aldrich | ||
| DSC Q200 | TA Instruments, USA | ||
| Freeze-dryer CHRIST ALPHA 1-4 | Braun Biotec International | ||
| Glucose monohydrate | Cmd chemicals | ||
| Karl Fisher Coulometer | Metrohm | ||
| Olympus BX-51 polarized optical microscope | Olympus |
References
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