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本文由Tracy El Achkar（黎巴嫩大学活性分子研究实验室及法国滨海大学环境化学与生物相互作用实验室）、Hélène Greige-Gerges（黎巴嫩大学活性分子研究实验室）和Sophie Fourmentin（法国滨海大学环境化学与生物相互作用实验室）合作完成，发表于2021年的期刊*Environmental Chemistry Letters*，题为《Basics and Properties of Deep Eutectic Solvents: A Review》。该综述系统总结了低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents, DES）的基础特性、分类、制备方法、理化性质及其应用潜力，并重点探讨了水对DES性质与结构的影响。

1. DES的定义与分类

DES是由两种或多种纯化合物组成的混合物，其共晶点温度低于理想液态混合物的预测值，且表现出显著的非理想性（δT₂ > 0）。DES的核心特征是通过氢键等相互作用形成超分子网络，从而在室温下呈现液态。根据组成成分的不同，DES可分为四类（Type I–IV），基于通式Cat⁺X⁻ zY，其中Cat⁺为铵、鏻或锍阳离子，X⁻为卤素阴离子，Y为路易斯酸或布朗斯特酸，z为Y的分子数。此外，天然低共熔溶剂（Natural DES, NADES）由初级代谢物（如有机酸、氨基酸、糖类）构成，具有生物相容性和环境友好性。近年来还出现了疏水性DES（如基于薄荷醇和脂肪酸）和药物DES（如布洛芬与利多卡因的共熔混合物）。

2. DES的制备方法

DES的制备方法主要包括加热法和研磨法。加热法是将组分混合后加热（50–100°C）至形成均质液体，而研磨法则通过室温下机械研磨实现。此外，冷冻干燥法、蒸发法、微波辅助法和超声辅助法等绿色方法也被开发用于优化制备效率。需注意的是，高温可能导致DES降解（如酯化反应），而水含量和制备方法可能影响其最终性质。

3. DES的理化性质

DES的理化性质是其应用的核心基础：
- 相行为：DES的熔点通常低于150°C，且显著低于其单一组分的熔点（如胆碱氯化物-尿素体系的熔点为12°C，而纯组分分别为302°C和133°C）。相行为受氢键供体/受体类型、摩尔比和温度调控。
- 密度与粘度：多数DES密度高于水（1.0–1.6 g/cm³），但疏水性DES密度较低。粘度范围极广（37–85,000 mPa·s），高粘度源于氢键网络，可通过调节水含量或温度降低。
- 电导率与表面张力：DES的电导率较低（ mS/cm），与粘度呈负相关；表面张力为35–75 mN/m，糖基DES因强氢键网络表现出更高值。
- 极性：极性通过溶致变色参数评估，但缺乏统一标准。水加入可增加DES的极性，同时削弱其氢键碱性。

4. 水对DES的影响

水是DES实际应用中不可忽视的因素：
- 理化性质调控：少量水（5–10 wt%）可显著降低DES的熔点和粘度（如胆碱氯化物-尿素体系粘度降低80%），但过量水可能导致DES网络解体。电导率随水含量先升高（因离子解离）后降低（因稀释效应）。
- 结构变化：核磁共振和分子动力学模拟表明，低水含量时水作为氢键供体整合入DES网络，而高水含量时优先与阴离子（如Cl⁻）结合，导致DES从“水-in-DES”转变为“DES-in-水”体系。过渡点因DES类型而异（如胆碱氯化物-尿素体系为15–51 wt%水）。

5. DES的应用潜力与挑战

DES在绿色化学、环境修复（如污染物吸附）、药物递送和天然产物提取等领域展现出广阔前景。其优势包括低毒性、可生物降解性、高溶解性和可设计性。然而，DES的标准化定义、长期稳定性及水敏感性问题仍需进一步研究。

论文的价值与意义

本文全面梳理了DES的基础科学问题，明确了其与普通混合物的区别，强调了水在DES实际应用中的双重角色（性质调控与结构破坏），为DES的定向设计和工业化应用提供了理论指导。此外，作者提出的Type V DES（非离子型）和基于环糊精的超分子DES扩展了该领域的创新方向。

亮点总结

• 系统性分类：首次整合了传统DES、NADES及新型疏水性/药物DES的分类框架。
  
• 水效应解析：深入探讨水对DES性质与结构的动态影响，提出“过渡点”概念。
  
• 跨学科应用：涵盖化学、材料、环境及药学领域，凸显DES的多功能性。
  
• 争议点回应：针对DES定义的争议，提出以非理想性（δT₂）为核心的标准。