Amino asit içeren LCST tipi iyonik sıvı su karışım sisteminin faz davranış çalışması
Sıvı sıvı ekstraksiyonu, sıvının farklı fazlarındaki çözünenlerin çözünürlük farklılıklarını kullanarak organik bileşikleri, farmasötik bileşenleri, amino asitleri ve diğer maddeleri ayırmak için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Bununla birlikte, geleneksel ekstraksiyon sistemleri genellikle etilen glikol, N-metilpirolidon ve N-metilmorfolin gibi yanıcı, uçucu, toksik ve yüksek enerji tüketen organik reaktifler içerir. Bu nedenle, organik çözücülerin yerini alacak çevre dostu bir sıvı-sıvı ekstraksiyon sistemi oluşturmak, ekstraksiyon araştırmaları alanında bir gelişme trendi haline gelmiştir.

İyonik sıvı (IL), organik katyonlar ve organik veya inorganik anyonlardan oluşan düşük sıcaklıkta sıvı bir tuzdur. Son yıllarda, iyonik sıvılar yüksek çözünürlükleri, yüksek termal ve kimyasal kararlılıkları, düşük buhar basınçları ve yapısal ayarlanabilirlikleri nedeniyle doğal ürün ekstraksiyonunda geniş uygulama olanakları göstermiştir. Lee ve arkadaşları 40 mL asetona ekstraksiyon yardımcısı olarak 10 mg 1-etil-3-metilimidazolyum bromür ekleyerek Eriocheir sinensis'ten astaksantin ekstraksiyon miktarını yaklaşık 9 kat artırmıştır. Organik çözücüler için yardımcı maddeler olarak iyonik sıvılar biyomoleküllerin ekstraksiyon verimliliğini önemli ölçüde artırabilir, ancak bu çalışmaların hala sınırlamaları vardır ve büyük ölçüde organik çözücülerin kullanımına dayanmaktadır. Öte yandan, iyonik sıvılar yüksek viskoziteye sahiptir ve tek başlarına kullanımları kütle transferine elverişli değildir, bu da ekstraksiyon alanındaki uygulamalarını büyük ölçüde sınırlandırır. Araştırmalar, iyonik sıvılara az miktarda su eklenmesinin viskozitelerini etkili bir şekilde azaltabileceğini ve fizikokimyasal özelliklerini geliştirebileceğini göstermiştir. Daha da önemlisi, iyonik sıvıya belirli miktarda su eklemek, kullanılan iyonik sıvı miktarını etkili bir şekilde azaltabilir ve maliyetleri düşürebilir.

Bununla birlikte, ekstraksiyon araştırmalarında yaygın olarak kullanılan iyonik sıvılar güçlü hidrofilikliğe sahiptir ve genellikle su ile homojen sistemler oluşturur, bu da biyomoleküllerin seçici olarak ekstrakte edilmesinde hala sınırlamalara sahiptir. 2017 yılında Shi ve arkadaşları 1-etil-3-metilimidazolyum bromür/metanol n-hekzandan hazırlanan iki fazlı bir sistem kullanarak fosfatidilserin ve fosfatidilkolinin etkili bir şekilde ayrılmasını sağlamıştır. İyonik sıvı su karışımlı sistem, belirli koşullar altında sıvı-sıvı faz ayrımı üretir, bu da sadece biyomoleküllerin seçici ekstraksiyonunu önemli ölçüde iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda biyomoleküllerin aktivitesinin korunmasına da yardımcı olur. Bu nedenle, ana bileşenler olarak hidrofobik iyonik sıvılar ve su içeren yeni bir sıvı-sıvı denge sistemi oluşturmak, biyomoleküllerin seçici ekstraksiyonu için önemli bir yol gösterici öneme sahiptir. Araştırmalar, iyonik sıvı su karışımı sistemini fazlayabilen iyonik sıvı türlerinin 1-butil-3-metilimidazolyum hekzafloroborat, tetrabutilfosfin trifloroasetat, tetrabutilfosfonyum asetat vb. içerdiğini göstermiştir. Bu iyonik sıvıların çoğu tetrafloroborat iyonları, hekzaflorofosfat iyonları, bis (triflorometansülfonil) sülfon iyonları ve trifloroasetat iyonları gibi hidrofobik anyonlar içerir.

Gıda, kimya ve ilaç alanlarında, iyonik sıvılar içeren çözücü sistemleri, daha geniş bir araştırma alanı yelpazesini içeren, artan sayıda hedef maddenin ekstraksiyonu için uygundur. Bunlar arasında, sıcaklığa duyarlı sıvı-sıvı ekstraksiyon sistemleri çok dikkat çekmiştir. Araştırmalar, bazı iyonik sıvı su karışımlı sistemlerin sıcaklığa duyarlı özellikler sergilediğini ve faz geçişlerinin iki tür sergilediğini bildirmektedir: yüksek kritik erime sıcaklığı (UCST) ve düşük kritik erime sıcaklığı (LCST). Wang ve arkadaşları 1-heksil-3-metilimidazolyum tetrafloroborat ve sudan oluşan ikili sıvı-sıvı ekstraksiyon sisteminin krizantemlerdeki lipofilik ve hidrofilik maddeleri seçici olarak ayırabildiğini bulmuştur. Bununla birlikte, önceki raporlar iyonik sıvı sistemlerinde katılımcı olarak hedef ürünlerin ekstraksiyonunun faz dengesi üzerindeki etkisini göz ardı etmiştir.

Bu makale, glisin, alanin, lisin, arginin ve prolinin [P4444] CF3COO su ve [P4448] Br su karışım sistemlerinin faz geçiş sıcaklığı üzerindeki etkilerini sistematik olarak araştırmak için bir biyomolekül modeli olarak amino asitleri kullanmaktadır. Amino asitlerin iki fazdaki dağılım özellikleri, iyonik sıvılar içeren sıvı-sıvı sistemlerin tasarımı için temel veriler ve doğal ürünlerin ekstraksiyonu ve ayrılmasında iyonik sıvıların uygulanması için yeni fikirler sağlamak amacıyla sıcaklığın bir fonksiyonu olarak incelenmiştir.

Bu makale, amino asitlerin LCST tipi [P4444] CF3COO su ve [P4448] Br su karışım sistemlerinin faz davranışı üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Amino asitler ve su arasındaki etkileşim güçlüdür ve su molekülleri için iyonik sıvılarla rekabetçi bir ilişki oluşturur. "Tuzlama etkisi" LCST tipi iyonik sıvı su sisteminin faz oluşturma kabiliyetini artırır ve teşvik edici eğilimi şöyledir: glisin>alanin>lisin>prolin>arginin. Buna ek olarak, amino asitler esas olarak sulu fazda dağılır. Eklenen amino asit miktarı arttıkça veya sıcaklık yükseldikçe, iyonik sıvıdaki zenginleştirilmiş fazın ve sudaki zenginleştirilmiş fazın uzamsal konumu bir geçişe uğrar. Üst ve alt faz bileşenlerinin yer değiştirmesi tersinirdir ve entalpi ve entropi tarafından yönlendirilen spontane bir reaksiyon sürecidir. Amino asitler iyonik sıvı su sistemlerinde mükemmel faz oluşturucu maddelerdir. Gelecekte, amino asitlerin hidrofiliklik farklılıkları, biyomoleküllerin seçici ekstraksiyonu için ideal sıvı-sıvı ekstraksiyon sistemleri tasarlamak için kullanılabilir.