本文介绍了一项关于新型深共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents, DESs）的研究，该研究由Karzan A. Omar等人完成，并于2024年12月25日提交至《Journal of Chemical & Engineering Data》。研究的主要作者来自Koya University、Salahaddin University - Erbil、University of Kurdistan等多个机构。该研究首次合成了基于百里酚（thymol, Thy）作为氢键供体（Hydrogen Bond Donor, HBD），并与酚（phenol, Ph）、三氯乙酸（trichloroacetic acid, Tricaa）、愈创木酚（guaiacol, Gu）和香草醛（vanillin, Van）作为氢键受体（Hydrogen Bond Acceptors, HBAs）的新型深共熔溶剂，并对其物理性质进行了详细表征。

研究背景与目的

深共熔溶剂（DESs）是一种绿色溶剂，具有低毒性、低挥发性、生物相容性、低成本等优点，近年来在化学、材料科学和环境科学等领域得到了广泛关注。DESs通常由氢键供体和氢键受体组成，通过氢键相互作用形成稳定的液态混合物。由于其独特的物理化学性质，DESs在生物柴油纯化、金属氧化物溶解、染料去除、催化剂等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在开发新型的基于百里酚的深共熔溶剂，并对其物理性质进行系统研究，以期为天然化合物的提取等应用提供新的溶剂选择。

实验方法与流程

研究首先合成了四种新型深共熔溶剂，分别由百里酚与酚、三氯乙酸、愈创木酚和香草醛以适当的摩尔比混合而成。实验流程包括以下几个步骤：

1. 化学试剂准备：所有化学试剂均经过热干燥和真空处理，以确保其纯度。
2. DESs的制备：将百里酚与不同的氢键受体按适当的摩尔比混合，加热并搅拌至形成稳定的均质液体。制备的DESs在密闭玻璃瓶中储存，以避免吸湿。
3. 物理性质表征：研究测量了DESs的凝固点、密度、声速、粘度、电导率、表面张力和折射率等物理性质，并考察了温度对这些性质的影响。实验温度范围为20°C至60°C。
4. 化学结构分析：通过核磁共振（NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术，研究了DESs的化学结构、纯度以及氢键供体与受体之间的相互作用。

主要结果与讨论

1. 凝固点：通过差示扫描量热法（DSC）测量了DESs的凝固点。结果表明，由于氢键相互作用，DESs的凝固点显著低于其纯组分的熔点。
2. 密度：DESs的密度随温度升高而线性下降，且不同DESs的密度差异主要受氢键受体的摩尔质量影响。
3. 声速：声速随温度升高而降低，表明DESs分子在高温下获得更多热能，导致分子间距离增大，声波传播速度减慢。
4. 粘度：DESs的粘度随温度升高而降低，符合阿伦尼乌斯方程。低粘度表明这些DESs具有良好的流动性。
5. 电导率：DESs的电导率随温度升高而增加，表明高温下分子运动增强，电荷传输效率提高。
6. 表面张力：表面张力随温度升高而降低，表明高温下氢键网络被破坏，分子间相互作用减弱。
7. 折射率：折射率随温度升高而降低，且不同DESs的折射率差异与其分子极性和芳香环的存在有关。

结论与意义

本研究成功合成了四种新型的基于百里酚的深共熔溶剂，并系统研究了其物理性质随温度的变化规律。结果表明，这些DESs具有低粘度、低凝固点、良好的电导率等特性，适合用于天然化合物的提取等应用。此外，通过NMR和FTIR技术，研究证实了DESs中氢键供体与受体之间的相互作用，确保了其化学结构的稳定性和纯度。

研究亮点

1. 新型DESs的合成：首次合成了基于百里酚的深共熔溶剂，扩展了DESs的种类和应用范围。
2. 系统物理性质研究：详细研究了DESs的多种物理性质，并揭示了温度对这些性质的影响机制。
3. 应用潜力：这些DESs的低毒性和低挥发性使其在绿色化学和工业应用中具有广阔的前景。

其他有价值的内容

研究还提供了详细的实验数据和拟合参数，支持了DESs物理性质的理论分析。此外，研究团队还开发了多种计算方法，如Jacobson方程和牛顿-拉普拉斯方程，用于解释DESs的声速和压缩性等性质。

总之，本研究为深共熔溶剂的设计和应用提供了新的思路，具有重要的科学价值和实际应用潜力。