Deep eutectic solvents synthesis, properties, and applications

Cover......Page 1
Title Page......Page 5
Copyright Page......Page 6
Contents......Page 7
Preface......Page 15
 1.1 Introduction......Page 17
 1.2 Synthesis......Page 18
  1.3.1 Freezing Point (Tf)......Page 20
  1.3.2 Density......Page 21
  1.3.3 Viscosity......Page 27
  1.3.4 Ionic Conductivity......Page 32
  1.3.6 Surface Tension......Page 35
 References......Page 37
 2.1 Introduction......Page 41
  2.2.1 Complex Ion Model......Page 42
  2.2.2 An Extended Hydrogen Bond Network Model: “Alphabet Soup”......Page 43
  2.2.3 Non‐cholinium DES......Page 52
 2.3 Conclusions and Implications......Page 54
 References......Page 56
 3.1 Introduction......Page 59
  3.2.1 Toxicity to Bacteria......Page 60
  3.2.2 Toxicity to Other Microorganisms......Page 63
  3.3.1 In Vitro Toxicity Tests on Vertebrates and Invertebrates......Page 64
  3.3.2 Cytotoxicity......Page 65
  3.3.3 In Vivo Acute Toxicity Tests and Pharmacokinetics......Page 69
 3.4 Toxicity to Plants......Page 71
 3.5 Biodegradability......Page 72
 3.6 Summary and Conclusions......Page 73
 Abbreviations......Page 74
 References......Page 75
 4.1 Introduction......Page 77
 4.2 Natural Deep Eutectic Solvents Is a Concept Based on How Physicochemical Features Could Be Used for Biological Functions......Page 79
 4.3 Extraction and Solubilization of Non‐water‐Soluble Metabolites......Page 82
  4.4.1 Application of ILs and DES to Macromolecules......Page 85
  4.4.2 Recent NADES Application for DNA, RNA, and Proteins......Page 86
 4.5 Application to Enzyme Reactions......Page 91
 4.7 Perspective of NADES......Page 92
 References......Page 95
 5.1 Introduction......Page 99
 5.2 Physiochemical Properties of Hydrophobic DESs......Page 100
  5.2.1 Density......Page 101
 5.3 Thermal Stability Window......Page 102
  5.4.1 The Extraction of Fatty Acids and Biomolecules from Water......Page 103
  5.4.2 The Removal of Transition Metal Ions from Water......Page 105
  5.4.5 CO2 Capture......Page 106
  5.5.1 The Use of PC‐SAFT......Page 107
 Abbreviations......Page 108
 References......Page 109
 6.1 (Introduction) DES in Nature......Page 111
 6.2 Honey......Page 113
  6.2.1 Behind Beehive: How Honey Is Really Produced?......Page 114
  6.2.3 Honey as the First THEDES......Page 115
 6.3 Maple Syrup: How Is Maple Syrup Produced?......Page 116
  6.3.1 Maple Syrup Nutraceutical Value......Page 117
 6.4 Sugar Beet......Page 118
 6.5 Resurrection Plants......Page 122
 Abbreviations......Page 123
 References......Page 124
 7.1 Introduction......Page 127
 7.2 DESs in Organocatalysis......Page 128
 7.3 DESs in the Synthesis of Heterocycles......Page 132
  7.3.1 Synthesis of Nitrogen‐ or Nitrogen‐ and Oxygen‐Containing Rings in DESs......Page 133
  7.3.2 Synthesis of Thiophenes in DESs......Page 135
  7.3.3 Synthesis of Benzo‐Condensed Rings in DESs......Page 136
  7.4.1 Multicomponent Reactions in the Synthesis of Heterocycles......Page 139
  7.4.3 Ugi and Passerini Reactions......Page 144
 7.5 Miscellaneous Transformations in DESs......Page 145
 7.6 Conclusion and Perspective......Page 146
 Abbreviations......Page 147
 References......Page 148
 8.1 Introduction......Page 151
  8.2.1 Fischer Indole Synthesis......Page 152
  8.2.2 Carbon–Carbon Bond Formation......Page 154
  8.2.4 Oxidation Reactions......Page 157
  8.2.5 “Green” Multicomponent Reactions......Page 158
   8.2.5.1 Isocyanide‐Based MCRs......Page 159
   8.2.5.2 Mannich‐Type Reactions......Page 160
   8.2.5.3 Biginelli Reaction......Page 163
   8.2.5.5 Multicomponent Synthesis of Pyrrole and Pyrazole......Page 165
   8.2.5.7 A3‐Coupling Reaction......Page 169
 8.3 Desulfurization of Fuels......Page 170
  8.3.1 Olefin Alkylation of Thiophenic Sulfur......Page 171
  8.3.2 Oxidative Desulfurization of Fuels......Page 172
 8.4 Biodiesel Production......Page 173
  8.4.1 Transesterification of Triglycerides......Page 174
  8.4.2 Esterification of Free Fatty Acids......Page 175
  8.4.3 Hydrolysis/Dehydration of Carbohydrates......Page 176
 8.5 CO2 Chemical Fixation......Page 177
 8.6 Chemical Recycling of Polymers......Page 179
 8.7 Epoxy Resin Crosslinking......Page 181
 8.9 Conclusion......Page 182
 References......Page 183
 9.1 Introduction......Page 187
 9.2 Design of New Synthetic Sustainable Organic Procedures Coupling Deep Eutectic Solvents and Highly‐Polarized Organometallic Reagents (RLi and RMgX)......Page 189
  9.3.1 Palladium Catalyzed C–C Coupling Reactions in DESs......Page 193
  9.3.2 Ruthenium Catalyzed Isomerization of Allylic Alcohols and Design of One‐Pot Tandem Reactions in DESs......Page 195
  9.3.3 Gold Catalyzed Cycloisomerizations of Unsaturated Organic Substrates in DESs......Page 196
 9.4 Summary and Conclusions......Page 197
 Acknowledgments......Page 198
 References......Page 199
 10.1 Introduction......Page 203
 10.2 Deep Eutectic Solvents and Green Chemistry......Page 204
  10.3.1 Polymerizations Carried Out in Deep Eutectic Solvents......Page 205
  10.3.2 Polymerization of Monomers Containing Deep Eutectic Solvents: DES Monomers......Page 207
  10.3.3 DES as Cosolvents and Auxiliaries in Polymerizations......Page 208
  10.4.1 Polycondensation......Page 210
  10.4.2 Free‐Radical Polymerization......Page 213
  10.4.3 Ring Opening Polymerization......Page 223
  10.4.4 Other Mechanisms of Polymerizations......Page 225
 10.5 Outlook and Future Directions......Page 226
 References......Page 228
 11.1 Introduction......Page 233
 11.2 The Main Features of DESs as an Extractive Agent......Page 234
  11.2.1 Effect of Water Addition on Extraction Efficiency......Page 235
 11.3 DESs in the Bioactive Compound Extractions......Page 237
  11.3.1 Phenolic Compounds......Page 238
   11.3.1.1 Flavonoid Compounds......Page 241
  11.3.2 Polysaccharides......Page 242
  11.3.3 Proteins......Page 243
  11.3.4 Hydrophobic Compounds......Page 244
 Abbreviations......Page 246
 References......Page 247
  12.2.1 Extraction and Solubility of Lignocellulose in DESs......Page 251
  12.2.2 Value‐Added Products Extraction from Biomass in DESs......Page 254
 12.3 Modification of Cellulose in DESs......Page 256
  12.4.1 Catalytic Conversion of Carbohydrates in Neat DESs......Page 258
  12.4.2 HMF Production from Carbohydrates in Bio‐Based DESs......Page 260
  12.4.3 Carbohydrates Dehydration in Biphasic DES/Organic Solvent Systems......Page 262
  12.4.4 Carbohydrates Dehydration to Other Value‐Added Products in DESs......Page 265
 12.5 Conclusions and Prospects......Page 267
 Acknowledgments......Page 268
 References......Page 269
 13.1 DESs as “Non‐Conventional Media” and “Non‐Conventional Solutions” for Biocatalysis......Page 273
 13.2 Hydrolases and Deep Eutectic Solvents......Page 275
 13.3 Oxidoreductases and Deep Eutectic Solvents......Page 280
 13.4 Other Biocatalytic Concepts in Deep Eutectic Solvents......Page 282
 13.5 Conclusions......Page 283
 References......Page 284
 14.1 Introduction......Page 289
 14.2 Nanoparticulated Materials......Page 290
 14.3 Nanofilms and Nanolayers......Page 298
 14.4 Carbonaceous Materials......Page 299
 14.5 Porous Materials......Page 303
 14.6 DNA Manipulation......Page 306
 14.7 Summary and Conclusions......Page 307
 References......Page 308
 15.1 Introduction......Page 313
   15.2.1.1 Gas Solubility......Page 315
   15.2.1.2 Viscosity......Page 321
   15.2.1.3 Molar Heat Capacity......Page 325
  15.2.2 Kinetic Property......Page 328
  15.3.2 Thermodynamic Analysis‐Based Method......Page 329
 15.5 Conclusions......Page 330
 Abbreviations......Page 331
 References......Page 332
 16.1 Introduction......Page 337
 16.2 Extraction Techniques and Deep Eutectic Solvents......Page 339
  16.2.1 Ultrasound Assisted Extraction (UAE)......Page 340
  16.2.3 Liquid Phase Microextraction (LPME)......Page 341
 16.3 Separation Techniques and DES......Page 342
  16.3.2 Liquid Chromatography and DES......Page 343
 16.4 DES Detection Techniques Compatibility......Page 344
 16.5 Future Trends and Challenges for Green Solvents in Analytical Chemistry......Page 346
 Abbreviations......Page 347
 References......Page 348
 17.1 Introduction......Page 351
 17.2 Conductivity......Page 352
 17.3 Electrochemical Stability......Page 363
  17.4.1 Electrodeposition......Page 366
  17.4.2 Electropolishing......Page 373
 Abbreviations......Page 375
 References......Page 376
Index......Page 379
EULA......Page 387