Biocatalisi in Deep Eutectic Solvents: passato, presente e futuro

During the last few decades, the growing focus on environmental issues has led to a new approach to organic synthesis, commonly known as Green Chemistry. The aim of Green Chemistry is to design processes that reduce the use and production of hazardous substances, as well as the consumption of energy from fossil sources. In this context, the development of new solvents plays a central role in order to replace traditional organic solvents, which have been considered indispensable until now and are widely used in any field of organic synthesis, despite their high toxicity and volatility in the atmosphere. This thesis aims to present the main advances in this field, through a chronological analysis that includes ionic liquids (ILs) and deep eutectic solvents (DES) to land with natural deep eutectic solvents (NADES). These particular mixtures, produced from biomolecules and therefore biodegradable and biocompatible, show interesting properties that can be modulated, depending on requirements, by changing their composition. The main applications of these solvents are described, both present and future, with particular regard to another topic which is very close to Green Chemistry: biocatalysis, which provides the use of cells or enzymes as an alternative to traditional catalysts.

Negli ultimi decenni, la crescente attenzione nei confronti delle tematiche ambientali ha portato alla nascita di un nuovo approccio alla sintesi organica, comunemente noto come Green Chemistry. Questa si pone come obiettivo la progettazione di processi che permettano di ridurre l’utilizzo e la produzione di sostanze pericolose, nonché il consumo di energia derivante da fonti fossili. In questo contesto riveste un ruolo centrale l’ideazione di nuovi solventi in grado di sostituire i tradizionali solventi organici, fino ad oggi ritenuti indispensabili e largamente impiegati in qualsiasi ambito della sintesi nonostante l’elevata tossicità e volatilità in atmosfera. Questa tesi si propone di esporre i principali progressi in tal senso, attraverso un percorso cronologico che comprende liquidi ionici (ILs) e solventi eutettici (DES) per arrivare ai solventi eutettici naturali (NADES). Queste particolari miscele, prodotte a partire da molecole di origine biologica e perciò biodegradabili e biocompatibili, mostrano interessanti proprietà che possono peraltro essere modulate, a seconda della necessità, modificandone la composizione. Sono poi descritte le principali applicazioni presenti e future di questi solventi, con particolare riferimento ad un altro tema molto caro alla Green Chemistry: la biocatalisi, che prevede l’impiego di cellule o enzimi come alternativa ai catalizzatori tradizionali.