Why are some cyano-based ionic liquids better glucose solvents than water?

文献情報

出版日 2016-06-15
DOI 10.1039/C6CP02538B
インパクトファクター 3.676
著者

Marta L. S. Batista, Helena Passos, Bruno J. M. Henriques, Edward J. Maginn, Simão P. Pinho, Mara G. Freire, José R. B. Gomes, João A. P. Coutinho


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要旨

Among different classes of ionic liquids (ILs), those with cyano-based anions have been of special interest due to their low viscosity and enhanced solvation ability for a large variety of compounds. Experimental results from this work reveal that the solubility of glucose in some of these ionic liquids may be higher than in water – a well-known solvent with enhanced capacity to dissolve mono- and disaccharides. This raises questions on the ability of cyano groups to establish strong hydrogen bonds with carbohydrates and on the optimal number of cyano groups at the IL anion that maximizes the solubility of glucose. In addition to experimental solubility data, these questions are addressed in this study using a combination of density functional theory (DFT) and molecular dynamics (MD) simulations. Through the calculation of the number of hydrogen bonds, coordination numbers, energies of interaction and radial and spatial distribution functions, it was possible to explain the experimental results and to show that the ability to favorably interact with glucose is driven by the polarity of each IL anion, with the optimal anion being dicyanamide.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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