Šī raksta satura rādītājs:
1. Aminoskābju attīstība
2. Strukturālās īpašības
3. Ķīmiskais sastāvs
4.Klasifikācija
5. Sintēze
6. Fizikāli ķīmiskās īpašības
7. Toksicitāte
8. Pretmikrobu aktivitāte
9. Reoloģiskās īpašības
10. Pielietojums kosmētikas nozarē
11. Pielietojums ikdienas kosmētikā
Aminoskābju virsmaktīvās vielas (AAS)ir virsmaktīvo vielu klase, kas veidojas, apvienojot hidrofobās grupas ar vienu vai vairākām aminoskābēm. Šajā gadījumā aminoskābes var būt sintētiskas vai iegūtas no olbaltumvielu hidrolizātiem vai līdzīgiem atjaunojamiem avotiem. Šajā rakstā ir aprakstīta informācija par lielāko daļu pieejamo AAS sintētisko ceļu un dažādu ceļu ietekme uz galaproduktu fizikāli ķīmiskajām īpašībām, tostarp šķīdība, dispersijas stabilitāte, toksicitāte un bioloģiskās noārdīšanās spēja. Tā kā AAS ir virsmaktīvo vielu klase, kuras pieprasījums ir arvien lielāks, AAS daudzpusība to mainīgās struktūras dēļ piedāvā daudz komerciālu iespēju.
Ņemot vērā to, ka virsmaktīvās vielas plaši izmanto mazgāšanas līdzekļos, emulgatoros, korozijas inhibitoros, terciārās eļļas atgūšanā un farmācijā, pētnieki nekad nav pārstājuši pievērst uzmanību virsmaktīvām vielām.
Virsmaktīvās vielas ir reprezentatīvākie ķīmiskie produkti, kas ikdienā tiek patērēti lielos daudzumos visā pasaulē un kam ir negatīva ietekme uz ūdens vidi.Pētījumi liecina, ka tradicionālo virsmaktīvo vielu plaša izmantošana var negatīvi ietekmēt vidi.
Mūsdienās netoksicitāte, bionoārdīšanās un bioloģiskā saderība patērētājiem ir gandrīz tikpat svarīgas kā virsmaktīvo vielu lietderība un veiktspēja.
Biovirsmaktīvās vielas ir videi draudzīgas ilgtspējīgas virsmaktīvās vielas, kuras dabiski sintezē mikroorganismi, piemēram, baktērijas, sēnītes un raugs, vai izdalās ārpusšūnām.Tāpēc biovirsmaktīvās vielas var sagatavot arī pēc molekulārās konstrukcijas, lai atdarinātu dabiskās amfifilās struktūras, piemēram, fosfolipīdus, alkilglikozīdus un acilaminoskābes.
Aminoskābju virsmaktīvās vielas (AAS)ir viena no tipiskām virsmaktīvām vielām, ko parasti ražo no dzīvnieku vai lauksaimniecībā iegūtām izejvielām. Pēdējo divu desmitgažu laikā AAS kā jaunas virsmaktīvās vielas ir izraisījušas lielu zinātnieku interesi ne tikai tāpēc, ka tās var sintezēt no atjaunojamiem resursiem, bet arī tāpēc, ka AAS ir viegli noārdāmas un satur nekaitīgus blakusproduktus, padarot tās drošākas vidi.
AAS var definēt kā virsmaktīvo vielu klasi, kas sastāv no aminoskābēm, kas satur aminoskābju grupas (HO 2 C-CHR-NH 2) vai aminoskābju atlikumus (HO 2 C-CHR-NH-). Aminoskābju 2 funkcionālie reģioni ļauj iegūt dažādas virsmaktīvās vielas. Ir zināms, ka dabā pastāv 20 standarta proteinogēnās aminoskābes, kas ir atbildīgas par visām fizioloģiskajām reakcijām augšanas un dzīves aktivitātēs. Tie atšķiras viens no otra tikai pēc atlikuma R (1. attēls, pk a ir šķīduma skābes disociācijas konstantes negatīvais logaritms). Daži no tiem ir nepolāri un hidrofobi, daži ir polāri un hidrofili, daži ir bāziski un daži ir skābi.
Tā kā aminoskābes ir atjaunojami savienojumi, virsmaktīvām vielām, kas sintezētas no aminoskābēm, ir arī liels potenciāls kļūt ilgtspējīgām un videi draudzīgām. Vienkāršā un dabiskā struktūra, zemā toksicitāte un ātra bionoārdīšanās spēja bieži padara tās pārākas par parastajām virsmaktīvām vielām. Izmantojot atjaunojamas izejvielas (piemēram, aminoskābes un augu eļļas), AAS var ražot dažādos biotehnoloģiskos un ķīmiskos veidos.
20. gadsimta sākumā pirmo reizi tika atklāts, ka aminoskābes tiek izmantotas kā substrāti virsmaktīvo vielu sintēzei.AAS galvenokārt izmantoja kā konservantus farmācijas un kosmētikas preparātos.Turklāt tika konstatēts, ka AAS ir bioloģiski aktīva pret dažādām slimību izraisošām baktērijām, audzējiem un vīrusiem. 1988. gadā zemu izmaksu AAS pieejamība izraisīja pētniecisko interesi par virsmas aktivitāti. Mūsdienās, attīstoties biotehnoloģijai, dažas aminoskābes spēj komerciāli masveidā sintezēt arī raugs, kas netieši pierāda, ka AAS ražošana ir videi draudzīgāka.
01 Aminoskābju attīstība
Jau 19. gadsimta sākumā, kad pirmo reizi tika atklātas dabā sastopamās aminoskābes, tika prognozēts, ka to struktūras būs ārkārtīgi vērtīgas – izmantojamas kā izejvielas amfifilu pagatavošanai. Pirmo pētījumu par AAS sintēzi Bondi ziņoja 1909. gadā.
Šajā pētījumā N-acilglicīns un N-acilalanīns tika ieviesti kā virsmaktīvo vielu hidrofilās grupas. Turpmākajā darbā tika veikta lipoaminoskābju (AAS) sintēze, izmantojot glicīnu un alanīnu, un Hentrich et al. publicēja virkni atklājumu,tostarp pirmais patenta pieteikums par acilsarkozināta un acilaspartāta sāļu izmantošanu kā virsmaktīvās vielas mājsaimniecības tīrīšanas līdzekļos (piemēram, šampūnos, mazgāšanas līdzekļos un zobu pastās).Pēc tam daudzi pētnieki pētīja acilaminoskābju sintēzi un fizikāli ķīmiskās īpašības. Līdz šim ir publicēts liels daudzums literatūras par AAS sintēzi, īpašībām, rūpniecisko pielietojumu un bioloģisko noārdīšanos.
02 Strukturālie īpašumi
AAS nepolārās hidrofobās taukskābju ķēdes var atšķirties pēc struktūras, ķēdes garuma un skaita.AAS strukturālā daudzveidība un augstā virsmas aktivitāte izskaidro to plašo sastāva daudzveidību un fizikāli ķīmiskās un bioloģiskās īpašības. AAS galvas grupas sastāv no aminoskābēm vai peptīdiem. Galvu grupu atšķirības nosaka šo virsmaktīvo vielu adsorbciju, agregāciju un bioloģisko aktivitāti. Galvenajā grupā esošās funkcionālās grupas nosaka AAS veidu, tostarp katjonu, anjonu, nejonu un amfotērisko. Hidrofilo aminoskābju un hidrofobo garo ķēžu daļu kombinācija veido amfifilu struktūru, kas padara molekulu ļoti virsmas aktīvu. Turklāt asimetrisko oglekļa atomu klātbūtne molekulā palīdz veidot hirālas molekulas.
03 Ķīmiskais sastāvs
Visi peptīdi un polipeptīdi ir šo gandrīz 20 α-proteinogēno α-aminoskābju polimerizācijas produkti. Visas 20 α-aminoskābes satur karbonskābes funkcionālo grupu (-COOH) un aminofunkcionālo grupu (-NH2), abas ir pievienotas vienam un tam pašam tetraedriskam α-oglekļa atomam. Aminoskābes atšķiras viena no otras ar dažādām R grupām, kas pievienotas α-ogleklim (izņemot licīnu, kur R grupa ir ūdeņraža atoms.) R grupas var atšķirties pēc struktūras, lieluma un lādiņa (skābums, sārmainība). Šīs atšķirības nosaka arī aminoskābju šķīdību ūdenī.
Aminoskābes ir hirālas (izņemot glicīnu) un pēc būtības ir optiski aktīvas, jo tām ir četri dažādi aizvietotāji, kas saistīti ar alfa oglekli. Aminoskābēm ir divas iespējamās konformācijas; tie ir viens otra spoguļattēli, kas nepārklājas, neskatoties uz to, ka L-stereoizomēru skaits ir ievērojami lielāks. R-grupa, kas atrodas dažās aminoskābēs (fenilalanīns, tirozīns un triptofāns), ir arils, kas nodrošina maksimālo UV absorbciju pie 280 nm. Skābā α-COOH un bāziskā α-NH 2 aminoskābēs spēj jonizēties, un abi stereoizomēri, neatkarīgi no tā, kurš tie ir, veido tālāk parādīto jonizācijas līdzsvaru.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Kā parādīts iepriekš minētajā jonizācijas līdzsvarā, aminoskābes satur vismaz divas vāji skābas grupas; tomēr karboksilgrupa ir daudz skābāka salīdzinājumā ar protonēto aminogrupu. pH 7,4, karboksilgrupa tiek deprotonēta, bet aminogrupa ir protonēta. Aminoskābes ar nejonizējamām R grupām ir elektriski neitrālas pie šī pH un veido cviterjonu.
04 Klasifikācija
AAS var klasificēt pēc četriem kritērijiem, kas pēc kārtas ir aprakstīti tālāk.
4.1. Saskaņā ar izcelsmi
| Pēc izcelsmes AAS var iedalīt 2 kategorijās šādi. ① Dabiskā kategorija Dažiem dabiski sastopamiem savienojumiem, kas satur aminoskābes, ir arī spēja samazināt virsmas/saskarnes spriegumu, un daži pat pārsniedz glikolipīdu efektivitāti. Šīs AAS ir pazīstamas arī kā lipopeptīdi. Lipopeptīdi ir zemas molekulmasas savienojumi, ko parasti ražo Bacillus sugas.
Šādas AAS tālāk iedala 3 apakšklasēs:surfaktīns, iturīns un fengicīns.
|
| Virsmas aktīvo peptīdu saime ietver dažādu vielu heptapeptīdu variantus,kā parādīts 2.a attēlā, kurā C12-C16 nepiesātināto β-hidroksi taukskābju ķēde ir saistīta ar peptīdu. Virsmas aktīvais peptīds ir makrociklisks laktons, kurā gredzens ir noslēgts ar katalīzes palīdzību starp β-hidroksi taukskābes C-galu un peptīdu. Iturina apakšklasē ir seši galvenie varianti, proti, iturīns A un C, mikosubtilīns un bacilomicīns D, F un L.Visos gadījumos heptapeptīdi ir saistīti ar β-aminotaukskābju C14-C17 ķēdēm (ķēdes var būt dažādas). Ekurimicīnu gadījumā aminogrupa β-pozīcijā var veidot amīda saiti ar C-galu, tādējādi veidojot makrociklisku laktāma struktūru.
Fengicīna apakšklase satur fengicīnu A un B, ko sauc arī par plipastatīnu, ja Tyr9 ir D konfigurēts.Dekapeptīds ir saistīts ar C14-C18 piesātinātu vai nepiesātinātu β-hidroksi taukskābju ķēdi. Strukturāli plipastatīns ir arī makrociklisks laktons, kas satur Tyr sānu ķēdi peptīdu secības 3. pozīcijā un veido estera saiti ar C-gala atlikumu, tādējādi veidojot iekšējo gredzena struktūru (kā tas ir daudzu Pseudomonas lipopeptīdu gadījumā).
② Sintētiskā kategorija AAS var arī sintezēt, izmantojot jebkuru no skābām, bāziskām un neitrālām aminoskābēm. Kopējās aminoskābes, ko izmanto AAS sintēzei, ir glutamīnskābe, serīns, prolīns, asparagīnskābe, glicīns, arginīns, alanīns, leicīns un olbaltumvielu hidrolizāti. Šo virsmaktīvo vielu apakšklasi var pagatavot ar ķīmiskām, fermentatīvām un ķīmiskām fermentatīvām metodēm; tomēr AAS ražošanai ķīmiskā sintēze ir ekonomiski izdevīgāka. Parasti piemēri ir N-lauroil-L-glutamīnskābe un N-palmitoil-L-glutamīnskābe.
|
4.2 Pamatojoties uz alifātiskās ķēdes aizvietotājiem
Pamatojoties uz alifātiskās ķēdes aizvietotājiem, aminoskābju bāzes virsmaktīvās vielas var iedalīt 2 veidos.
Atbilstoši aizvietotāja novietojumam
| ①N-aizvietota AAS N-aizvietotajos savienojumos aminogrupa tiek aizstāta ar lipofīlo grupu vai karboksilgrupu, kā rezultātā tiek zaudēts bāziskums. vienkāršākais N-aizvietoto AAS piemērs ir N-acilaminoskābes, kas būtībā ir anjonu virsmaktīvās vielas. n-aizvietotajām AAS ir amīda saite, kas pievienota starp hidrofobo un hidrofilo daļu. Amīda saitei ir spēja veidot ūdeņraža saiti, kas veicina šīs virsmaktīvās vielas noārdīšanos skābā vidē, tādējādi padarot to bioloģiski noārdāmu.
②C aizvietota AAS C-aizvietotajos savienojumos aizvietošana notiek karboksilgrupā (izmantojot amīda vai estera saiti). Tipiski C-aizvietoti savienojumi (piemēram, esteri vai amīdi) būtībā ir katjonu virsmaktīvās vielas.
③N un C aizvietotas AAS Šāda veida virsmaktīvās vielās gan aminogrupas, gan karboksilgrupas ir hidrofilā daļa. Šis veids būtībā ir amfotēriska virsmaktīvā viela. |
4.3. Atbilstoši hidrofobo astes skaitam
Pamatojoties uz galvas grupu un hidrofobo astes skaitu, AAS var iedalīt četrās grupās. Taisnas ķēdes AAS, Gemini (dimēra) tipa AAS, glicerolipīda tipa AAS un bicefāliskā amfifīlā (Bola) tipa AAS. Taisnās ķēdes virsmaktīvās vielas ir virsmaktīvās vielas, kas sastāv no aminoskābēm ar tikai vienu hidrofobu asti (3. attēls). Dvīņu tipa AAS ir divas aminoskābju polārās galvas grupas un divas hidrofobas astes katrā molekulā (4. attēls). Šāda veida struktūrā abas taisnās ķēdes AAS ir savienotas kopā ar starpliku, un tāpēc tos sauc arī par dimēriem. No otras puses, glicerolipīdu tipa AAS gadījumā abas hidrofobās astes ir pievienotas vienai un tai pašai aminoskābju galvas grupai. Šīs virsmaktīvās vielas var uzskatīt par monoglicerīdu, diglicerīdu un fosfolipīdu analogiem, savukārt Bola tipa AAS divas aminoskābju galvas grupas ir saistītas ar hidrofobu asti.
4.4 Atbilstoši galvas grupas veidam
①Katjonu AAS
Šāda veida virsmaktīvās vielas galvas grupai ir pozitīvs lādiņš. Agrākais katjonu AAS ir etilkokoilargināts, kas ir pirolidona karboksilāts. Šīs virsmaktīvās vielas unikālās un daudzveidīgās īpašības padara to noderīgu dezinfekcijas līdzekļos, pretmikrobu līdzekļos, antistatiskos līdzekļos, matu kondicionieros, kā arī maigi pret acīm un ādu un viegli bioloģiski noārdāmu. Singare un Mhatre sintezēja katjonu AAS uz arginīna bāzes un novērtēja to fizikāli ķīmiskās īpašības. Šajā pētījumā viņi apgalvoja, ka produkti, kas iegūti, izmantojot Šotena-Baumaņa reakcijas apstākļus, ir augstas. Palielinoties alkilķēdes garumam un hidrofobitātei, tika konstatēts, ka virsmaktīvās vielas virsmas aktivitāte palielinās un kritiskā micellu koncentrācija (cmc) samazinās. Vēl viens ir kvartārais acilproteīns, ko parasti izmanto kā kondicionieri matu kopšanas līdzekļos.
②Anjonu AAS
Anjonu virsmaktīvās vielās virsmaktīvās vielas polāro galvu grupai ir negatīvs lādiņš. Sarkozīns (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicīns), aminoskābe, kas parasti sastopama jūras ešos un jūras zvaigznēs, ir ķīmiski radniecīga glicīnam (NH 2 -CH 2 -COOH), kas ir pamata aminoskābe. zīdītāju šūnās. -COOH,) ir ķīmiski radniecīgs glicīnam, kas ir pamata aminoskābe, kas atrodama zīdītāju šūnās. Laurīnskābi, tetradekānskābi, oleīnskābi un to halogenīdus un esterus parasti izmanto sarkozināta virsmaktīvo vielu sintezēšanai. Sarkozināti pēc savas būtības ir viegli, tāpēc tos parasti izmanto mutes skalošanas līdzekļos, šampūnos, izsmidzināmās skūšanās putās, sauļošanās līdzekļos, ādas tīrīšanas līdzekļos un citos kosmētikas produktos.
Citas komerciāli pieejamas anjonu AAS ietver Amisoft CS-22 un AmiliteGCK-12, kas ir attiecīgi nātrija N-kokoil-L-glutamāta un kālija N-kokoilglicināta tirdzniecības nosaukumi. Amilītu parasti izmanto kā putojošu līdzekli, mazgāšanas līdzekli, šķīdinātāju, emulgatoru un disperģētāju, un tam ir daudz pielietojumu kosmētikā, piemēram, šampūnos, vannas ziepēs, ķermeņa mazgāšanas līdzekļos, zobu pastās, sejas tīrīšanas līdzekļos, tīrīšanas ziepēs, kontaktlēcu tīrīšanas līdzekļos un mājsaimniecības virsmaktīvās vielām. Amisoft tiek izmantots kā maigs ādas un matu tīrīšanas līdzeklis, galvenokārt sejas un ķermeņa tīrīšanas līdzekļos, bloku sintētiskos mazgāšanas līdzekļos, ķermeņa kopšanas līdzekļos, šampūnos un citos ādas kopšanas līdzekļos.
③ cviterioniskā vai amfoteriskā AAS
Amfoteriskās virsmaktīvās vielas satur gan skābes, gan bāziskas vietas, un tāpēc tās var mainīt lādiņu, mainot pH vērtību. Sārmainā vidē tie uzvedas kā anjonu virsmaktīvās vielas, savukārt skābā vidē tie darbojas kā katjonu virsmaktīvās vielas un neitrālā vidē kā amfoteriskās virsmaktīvās vielas. Laurillizīns (LL) un alkoksi (2-hidroksipropil) arginīns ir vienīgās zināmās amfoteriskās virsmaktīvās vielas, kuru pamatā ir aminoskābes. LL ir lizīna un laurīnskābes kondensācijas produkts. Amfoteriskās struktūras dēļ LL nešķīst gandrīz visu veidu šķīdinātājos, izņemot ļoti sārmainos vai skābos šķīdinātājos. Kā organiskajam pulverim LL ir lieliska saķere ar hidrofilām virsmām un zems berzes koeficients, kas nodrošina šai virsmaktīvās vielas izcilu eļļošanas spēju. LL plaši izmanto ādas krēmos un matu kondicionieros, kā arī izmanto kā smērvielu.
④Nejonu AAS
Nejonu virsmaktīvās vielas raksturo polārās galvas grupas bez formāliem lādiņiem. astoņas jaunas etoksilētās nejonu virsmaktīvās vielas sagatavoja Al-Sabagh et al. no eļļā šķīstošām α-aminoskābēm. Šajā procesā L-fenilalanīns (LEP) un L-leicīns vispirms tika esterificēti ar heksadekanolu, kam sekoja amidēšana ar palmitīnskābi, lai iegūtu divus amīdus un divus α-aminoskābju esterus. Pēc tam amīdiem un esteriem tika veiktas kondensācijas reakcijas ar etilēnoksīdu, lai iegūtu trīs fenilalanīna atvasinājumus ar dažādu polioksietilēna vienību skaitu (40, 60 un 100). Tika konstatēts, ka šīm nejonu AAS piemīt labas mazgāšanas un putošanas īpašības.
05 Sintēze
5.1 Sintētikas pamatceļš
AAS gadījumā hidrofobās grupas var pievienot amīna vai karbonskābes vietām vai caur aminoskābju sānu ķēdēm. Pamatojoties uz to, ir pieejami četri pamata sintētiskie ceļi, kā parādīts 5. attēlā.
5. att. Uz aminoskābēm balstītu virsmaktīvo vielu fundamentālie sintēzes ceļi
| 1. ceļš. Amfifilo estera amīnus iegūst esterifikācijas reakcijās, un tādā gadījumā virsmaktīvās vielas sintēzi parasti panāk, taukspirtus un aminoskābes uzkarsējot ar atteci dehidratējošā līdzekļa un skābes katalizatora klātbūtnē. Dažās reakcijās sērskābe darbojas gan kā katalizators, gan kā dehidratācijas līdzeklis.
2. ceļš. Aktivētās aminoskābes reaģē ar alkilamīniem, veidojot amīda saites, kā rezultātā notiek amfifilo amidoamīnu sintēze.
3. ceļš. Amidoskābes tiek sintezētas, reaģējot aminoskābju amīngrupām ar aminoskābēm.
4. ceļš. Garās ķēdes alkilaminoskābes tika sintezētas, amīna grupām reaģējot ar haloalkāniem. |
5.2 Sintēzes un ražošanas sasniegumi
5.2.1. Vienas ķēdes aminoskābju/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
N-acil- vai O-acilaminoskābes vai peptīdus var sintezēt ar amīna vai hidroksilgrupu acilēšanu ar enzīmu katalizētu ar taukskābēm. Agrākais ziņojums par šķīdinātāju nesaturošu lipāzes katalizēto aminoskābju amīda vai metilestera atvasinājumu sintēzi izmantoja Candida antarctica ar iznākumu no 25% līdz 90% atkarībā no mērķa aminoskābes. Dažās reakcijās kā šķīdinātājs ir izmantots arī metiletilketons. Vonderhagen et al. aprakstīja arī lipāzes un proteāzes katalizētās aminoskābju, olbaltumvielu hidrolizātu un/vai to atvasinājumu N-acilēšanas reakcijas, izmantojot ūdens un organisko šķīdinātāju (piemēram, dimetilformamīda/ūdens) un metilbutilketona maisījumu.
Pirmajās dienās galvenā problēma ar enzīmu katalizēto AAS sintēzi bija zemā raža. Saskaņā ar Valivety et al. N-tetradekanoilaminoskābju atvasinājumu iznākums bija tikai 2%-10% pat pēc dažādu lipāžu izmantošanas un daudzu dienu ilgas inkubācijas 70°C temperatūrā. Montets et al. arī saskārās ar problēmām saistībā ar zemo aminoskābju iznākumu N-acillizīna sintēzē, izmantojot taukskābes un augu eļļas. Saskaņā ar tiem produkta maksimālā iznākums bija 19% bez šķīdinātājiem un izmantojot organiskos šķīdinātājus. ar to pašu problēmu saskārās Valivety et al. N-Cbz-L-lizīna vai N-Cbz-lizīna metilestera atvasinājumu sintēzē.
Šajā pētījumā viņi apgalvoja, ka 3-O-tetradekanoil-L-serīna iznākums bija 80%, ja izmantoja N-aizsargātu serīnu kā substrātu un Novozyme 435 kā katalizatoru izkausētā vidē, kurā nav šķīdinātāju. Nagao un Kito pētīja L-serīna, L-homoserīna, L-treonīna un L-tirozīna (LET) O-acilēšanu, lietojot lipāzi. Reakcijas rezultāti (lipāzi ieguva Candida cylindracea un Rhizopus delemar ūdens buferšķīdumā) un ziņoja, ka L-homoserīna un L-serīna acilēšanas iznākums bija nedaudz zems, savukārt L-treonīna un LET acilēšana nenotika.
Daudzi pētnieki ir atbalstījuši lētu un viegli pieejamu substrātu izmantošanu rentablu AAS sintēzei. Soo et al. apgalvoja, ka virsmaktīvās vielas uz palmu eļļas bāzes vislabāk darbojas ar imobilizētu lipoenzīmu. Viņi atzīmēja, ka produktu raža būtu labāka, neskatoties uz laikietilpīgo reakciju (6 dienas). Gerova et al. pētīja hirālā N-palmitoila AAS sintēzi un virsmas aktivitāti, kuras pamatā ir metionīns, prolīns, leicīns, treonīns, fenilalanīns un fenilglicīns cikliskā/racēmiskā maisījumā. Pangs un Ču aprakstīja aminoskābju monomēru un dikarboksilskābes monomēru sintēzi šķīdumā Virkne funkcionālu un bioloģiski noārdāmu aminoskābju bāzes poliamīda esteru tika sintezēti ar līdzkondensācijas reakcijām šķīdumā.
Cantaeuzene un Guerreiro ziņoja par Boc-Ala-OH un Boc-Asp-OH karbonskābju grupu esterificēšanu ar garas ķēdes alifātiskajiem spirtiem un dioliem, ar dihlormetānu kā šķīdinātāju un agarozi 4B (Sepharose 4B) kā katalizatoru. Šajā pētījumā Boc-Ala-OH reakcija ar taukskābju spirtiem līdz 16 oglekļa atomiem deva labu iznākumu (51%), savukārt Boc-Asp-OH bija labāki 6 un 12 oglekļi ar atbilstošu iznākumu 63% [64]. ]. 99,9%) iznākumā no 58% līdz 76%, kas tika sintezēti, veidojot amīda saites ar dažādiem garas ķēdes alkilamīniem vai estera saites ar taukskābju spirtiem, izmantojot Cbz-Arg-OMe, kur papaīns darbojās kā katalizators.
5.2.2. Uz dvīņiem balstītu aminoskābju/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
Aminoskābju bāzes dvīņu virsmaktīvās vielas sastāv no divām taisnas ķēdes AAS molekulām, kas savienotas viena ar otru ar starplikas grupu. Ir 2 iespējamās shēmas uz dvīņu tipa aminoskābēm balstītu virsmaktīvo vielu ķīmisko fermentu sintēzei (6. un 7. attēls). 6. attēlā 2 aminoskābju atvasinājumi tiek reaģēti ar savienojumu kā starplikas grupu un pēc tam tiek ievadītas 2 hidrofobās grupas. 7. attēlā abas taisnās ķēdes struktūras ir tieši savienotas ar bifunkcionālu starpliku grupu.
Agrāko enzīmu katalizētās dvīņu lipoaminoskābju sintēzes attīstību aizsāka Valivety et al. Yoshimura et al. pētīja aminoskābju bāzes gemini virsmaktīvās vielas sintēzi, adsorbciju un agregāciju, kuras pamatā ir cistīns un n-alkilbromīds. Sintezētās virsmaktīvās vielas tika salīdzinātas ar atbilstošajām monomēru virsmaktīvām vielām. Faustino et al. aprakstīja anjonu urīnvielas bāzes monomēru AAS, kuru pamatā ir L-cistīns, D-cistīns, DL-cistīns, L-cisteīns, L-metionīns un L-sulfoalanīns, un to dvīņu pāru sintēzi, izmantojot vadītspēju, līdzsvara virsmas spraigumu un stabilitāti. - to stāvokļa fluorescences raksturojums. Tika parādīts, ka dvīņu cmc vērtība bija zemāka, salīdzinot monomēru un dvīņus.
6. att. Gemini AAS sintēze, izmantojot AA atvasinājumus un starpliku, kam seko hidrofobās grupas ievietošana
7. att. Gemini AAS sintēze, izmantojot bifunkcionālo starpliku un AAS
5.2.3. Glicerolipīdu aminoskābju/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
Glicerolipīdu aminoskābju/peptīdu virsmaktīvās vielas ir jauna lipīdu aminoskābju klase, kas ir glicerīna mono- (vai di-) esteru un fosfolipīdu strukturālie analogi, jo to struktūrā ir viena vai divas taukķēdes ar vienu aminoskābi, kas saistīta ar glicerīna mugurkaulu. ar estera saiti. Šo virsmaktīvo vielu sintēze sākas ar aminoskābju glicerīna esteru sagatavošanu paaugstinātā temperatūrā un skābes katalizatora (piemēram, BF 3) klātbūtnē. Labs risinājums ir arī enzīmu katalizēta sintēze (kā katalizatoru izmantojot hidrolāzes, proteāzes un lipāzes) (8. attēls).
Ir ziņots par enzīmu katalizētu dilaurilētu arginīna glicerīdu konjugātu sintēzi, izmantojot papaīnu. Ir ziņots arī par diacilglicerīna estera konjugātu sintēzi no acetilarginīna un to fizikāli ķīmisko īpašību novērtēšanu.
8. att. Mono un diacilglicerīna aminoskābju konjugātu sintēze
starplikas: NH-(CH2)10-NH: savienojums B1
starplika: NH-C6H4-NH: savienojums B2
starplika: CH2-CH2: savienojumsB3
9. att. Simetrisko amfifilu sintēze, kas iegūta no Tris(hidroksimetil)aminometāna
5.2.4. Virsmaktīvo vielu uz bola bāzes aminoskābju/peptīdu sintēze
Uz aminoskābēm balstīti bola tipa amfifili satur 2 aminoskābes, kas ir saistītas ar vienu un to pašu hidrofobu ķēdi. Franceschi et al. aprakstīja bola tipa amfifilu sintēzi ar 2 aminoskābēm (D- vai L-alanīns vai L-histidīns) un 1 dažāda garuma alkilķēdi un pētīja to virsmas aktivitāti. Viņi apspriež jaunu bola tipa amfifilu sintēzi un agregāciju ar aminoskābju frakciju (izmantojot neparastu β-aminoskābi vai spirtu) un C12-C20 starplikas grupu. Retāk izmantotās β-aminoskābes var būt cukura aminoskābe, no azidotimīna (AZT) iegūta aminoskābe, norbornēna aminoskābe un aminospirts, kas iegūts no AZT (9. attēls). simetrisku bola tipa amfifilu sintēze, kas iegūta no tris(hidroksimetil)aminometāna (Tris) (9. attēls).
06 Fizikāli ķīmiskās īpašības
Ir labi zināms, ka aminoskābju bāzes virsmaktīvās vielas (AAS) ir daudzveidīgas un daudzpusīgas, un tām ir laba pielietojamība daudzos lietojumos, piemēram, laba šķīdināšana, labas emulgācijas īpašības, augsta efektivitāte, augsta virsmas aktivitāte un laba izturība pret cietu ūdeni (kalcija jonu). tolerance).
Pamatojoties uz aminoskābju virsmaktīvās vielas īpašībām (piemēram, virsmas spraigums, cmc, fāzes uzvedība un Krafft temperatūra), pēc plašiem pētījumiem tika izdarīti šādi secinājumi - AAS virsmas aktivitāte ir pārāka par tās parastās virsmaktīvās vielas ekvivalentu.
6.1. Kritiskā micellu koncentrācija (cmc)
Kritiskā micellu koncentrācija ir viens no svarīgākajiem virsmaktīvo vielu parametriem un regulē daudzas virsmaktīvās īpašības, piemēram, šķīdināšanu, šūnu līzi un to mijiedarbību ar bioplēvēm utt. Kopumā ogļūdeņraža astes ķēdes garuma palielināšana (palielinot hidrofobitāti) izraisa samazināšanos. virsmaktīvās vielas šķīduma cmc vērtībā, tādējādi palielinot tā virsmas aktivitāti. Virsmaktīvām vielām, kuru pamatā ir aminoskābes, parasti ir zemākas cmc vērtības, salīdzinot ar parastajām virsmaktīvām vielām.
Izmantojot dažādas galvas grupu un hidrofobo astes kombinācijas (monokattjonu amīds, bikatjonu amīds, divkatjonu amīda bāzes esteris), Infante et al. sintezēja trīs uz arginīnu balstītas AAS un pētīja to cmc un γcmc (virsmas spraigums pie cmc), parādot, ka cmc un γcmc vērtības samazinājās, palielinoties hidrofobās astes garumam. Citā pētījumā Singare un Mhatre atklāja, ka N-α-acilarginīna virsmaktīvo vielu cmc samazinājās, palielinoties hidrofobās astes oglekļa atomu skaitam (1.
Yoshimura et al. pētīja uz cisteīnu iegūto aminoskābju bāzes dvīņu virsmaktīvo vielu cmc un parādīja, ka cmc samazinājās, kad oglekļa ķēdes garums hidrofobajā ķēdē tika palielināts no 10 līdz 12. Tālāka oglekļa ķēdes garuma palielināšana līdz 14 izraisīja cmc palielināšanos, kas apstiprināja, ka garās ķēdes dvīņu virsmaktīvām vielām ir mazāka tendence agregēties.
Faustino et al. ziņoja par jauktu micellu veidošanos anjonu gemini virsmaktīvo vielu ūdens šķīdumos, kuru pamatā ir cistīns. Gemini virsmaktīvās vielas tika salīdzinātas arī ar atbilstošajām parastajām monomēru virsmaktīvām vielām (C 8 Cys). Tika ziņots, ka lipīdu un virsmaktīvo vielu maisījumu cmc vērtības ir zemākas nekā tīrām virsmaktīvajām vielām. gemini virsmaktīvām vielām un 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfoholīnam, ūdenī šķīstošam, micellas veidojošam fosfolipīdam, cmc bija milimolārā līmenī.
Shrestha un Aramaki pētīja viskoelastīgo tārpiem līdzīgu micellu veidošanos jauktu uz aminoskābēm balstītu anjonu-nejonu virsmaktīvo vielu ūdens šķīdumos, ja nav piejaukuma sāļu. Šajā pētījumā tika konstatēts, ka N-dodecilglutamātam ir augstāka Krafft temperatūra; tomēr, neitralizējoties ar pamata aminoskābi L-lizīnu, tas radīja micellas un šķīdums sāka uzvesties kā Ņūtona šķidrums 25 °C temperatūrā.
6.2 Laba šķīdība ūdenī
AAS labā šķīdība ūdenī ir saistīta ar papildu CO-NH saišu klātbūtni. Tas padara AAS bioloģiski noārdāmāku un videi draudzīgāku nekā atbilstošās parastās virsmaktīvās vielas. N-acil-L-glutamīnskābes šķīdība ūdenī ir vēl labāka, pateicoties tās 2 karboksilgrupām. Cn(CA) 2 šķīdība ūdenī ir arī laba, jo vienā molekulā ir 2 jonu arginīna grupas, kas nodrošina efektīvāku adsorbciju un difūziju šūnu saskarnē un pat efektīvu baktēriju inhibīciju zemākās koncentrācijās.
6.3. Krafft temperatūra un Krafft punkts
Krafft temperatūru var saprast kā virsmaktīvo vielu īpašo šķīdības izturēšanos, kuru šķīdība strauji palielinās virs noteiktas temperatūras. Jonu virsmaktīvām vielām ir tendence radīt cietus hidrātus, kas var izgulsnēties no ūdens. Konkrētā temperatūrā (tā sauktajā Krafft temperatūrā) parasti tiek novērota dramatiska un nepārtraukta virsmaktīvo vielu šķīdības palielināšanās. Jonu virsmaktīvās vielas Krafft punkts ir tās Krafft temperatūra cmc.
Šo šķīdības raksturlielumu parasti novēro jonu virsmaktīvajām vielām, un to var izskaidrot šādi: virsmaktīvās vielas nesaturošā monomēra šķīdība ir ierobežota zem Krafft temperatūras, līdz tiek sasniegts Krafft punkts, kur tā šķīdība pakāpeniski palielinās micellu veidošanās dēļ. Lai nodrošinātu pilnīgu šķīdību, ir nepieciešams sagatavot virsmaktīvās vielas temperatūrā virs Krafft punkta.
AAS Krafft temperatūra ir pētīta un salīdzināta ar tradicionālo sintētisko virsmaktīvo vielu temperatūru. Shrestha un Aramaki pētīja arginīna bāzes AAS Krafft temperatūru un atklāja, ka kritiskā micellu koncentrācija uzrāda agregācijas izturēšanos pirmsmicellu veidā virs 2–5 × 10-6 mol-L -1, kam sekoja normāla micellu veidošanās (Ohta et al. sintezēja sešus dažādus N-heksadekanoila AAS veidus un apsprieda saistību starp to Krafft temperatūru un aminoskābju atlikumiem.
Eksperimentos tika konstatēts, ka N-heksadekanoilAAS Krafft temperatūra paaugstinājās, samazinoties aminoskābju atlikumu izmēram (fenilalanīns ir izņēmums), savukārt šķīdības siltums (siltuma uzņemšana) pieauga, samazinoties aminoskābju atlikumu izmēram (ar izņemot glicīnu un fenilalanīnu). Tika secināts, ka gan alanīna, gan fenilalanīna sistēmās DL mijiedarbība ir spēcīgāka nekā LL mijiedarbība N-heksadekanoil AAS sāls cietajā formā.
Brito et al. noteica Krafft temperatūru trīs sēriju jaunām virsmaktīvajām vielām, kuru pamatā ir aminoskābes, izmantojot diferenciālo skenēšanas mikrokalorimetriju, un konstatēja, ka trifluoracetāta jonu maiņa uz jodīda jonu izraisīja ievērojamu Krafft temperatūras paaugstināšanos (apmēram 6 °C), no 47 °C līdz 53 °. C. Cis-dubulto saišu klātbūtne un nepiesātinājums, kas atrodas garās ķēdes Ser-atvasinājumos, izraisīja ievērojamu Krafft temperatūras pazemināšanos. Tika ziņots, ka n-dodecilglutamātam ir augstāka Krafft temperatūra. Tomēr neitralizācija ar pamata aminoskābi L-lizīnu izraisīja micellu veidošanos šķīdumā, kas 25 ° C temperatūrā izturējās kā Ņūtona šķidrumi.
6.4. Virsmas spraigums
Virsmaktīvo vielu virsmas spraigums ir saistīts ar hidrofobās daļas ķēdes garumu. Džans et al. noteica nātrija kokoilglicināta virsmas spraigumu ar Vilhelmija plāksnes metodi (25±0,2)°C un noteica virsmas spraiguma vērtību pie cmc kā 33 mN-m -1, cmc kā 0,21 mmol-L -1. Yoshimura et al. noteica virsmas spraigumu uz 2C n Cys tipa aminoskābēm bāzes virsmas spraigumu uz 2C n Cys bāzes veidotām virsmas aktīvajām vielām. Tika konstatēts, ka virsmas spraigums pie cmc samazinājās, palielinoties ķēdes garumam (līdz n = 8), savukārt virsmaktīvām vielām ar n = 12 vai garāku ķēdes garumu tendence bija pretēja.
Tika pētīta arī CaC1 2 ietekme uz dikarboksilēto aminoskābju bāzes virsmaktīvo vielu virsmas spraigumu. Šajos pētījumos CaC1 2 tika pievienots trīs dikarboksilētu aminoskābju tipa virsmaktīvo vielu (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 un C12 GluNa 2) ūdens šķīdumiem. Tika salīdzinātas plato vērtības pēc cmc un konstatēts, ka virsmas spraigums pazeminājās pie ļoti zemām CaC1 2 koncentrācijām. Tas ir saistīts ar kalcija jonu ietekmi uz virsmaktīvās vielas izvietojumu gāzes un ūdens saskarnē. Savukārt N-dodecilaminomalonāta un N-dodecilaspartāta sāļu virsmas spraigumi arī bija gandrīz nemainīgi līdz 10 mmol-L -1 CaC1 2 koncentrācijai. Virs 10 mmol-L -1 virsmas spraigums strauji palielinās, jo veidojas virsmaktīvās vielas kalcija sāls nogulsnes. N-dodecilglutamāta dinātrija sālim mērena CaC1 2 pievienošana izraisīja būtisku virsmas spraiguma samazināšanos, savukārt nepārtraukta CaC1 2 koncentrācijas palielināšanās vairs neizraisīja būtiskas izmaiņas.
Lai noteiktu dvīņu tipa AAS adsorbcijas kinētiku gāzes un ūdens saskarnē, dinamiskais virsmas spraigums tika noteikts, izmantojot maksimālā burbuļa spiediena metodi. Rezultāti parādīja, ka visilgākajā testa laikā 2C 12 Cys dinamiskais virsmas spraigums nemainījās. Dinamiskā virsmas spraiguma samazināšanās ir atkarīga tikai no koncentrācijas, hidrofobo astes garuma un hidrofobo astes skaita. Virsmaktīvās vielas koncentrācijas palielināšanās, ķēdes garuma samazināšanās, kā arī ķēžu skaita samazināšanās izraisīja straujāku sabrukšanu. Tika konstatēts, ka iegūtie rezultāti augstākām C n Cys koncentrācijām (n = 8 līdz 12) ir ļoti tuvi γ cmc, ko mēra ar Vilhelmija metodi.
Citā pētījumā nātrija dilaurilcistīna (SDLC) un nātrija didekaminocistīna dinamiskie virsmas spraigumi tika noteikti ar Vilhelmija plates metodi, turklāt ar pilienu tilpuma metodi tika noteikti to ūdens šķīdumu līdzsvara virsmas spraigumi. Disulfīda saišu reakcija tika pētīta arī ar citām metodēm. Merkaptoetanola pievienošana 0,1 mmol-L-1SDLC šķīdumam izraisīja strauju virsmas spraiguma palielināšanos no 34 mN-m-1 līdz 53 mN-m-1. Tā kā NaClO var oksidēt SDLC disulfīda saites līdz sulfonskābes grupām, agregāti netika novēroti, pievienojot NaClO (5 mmol-L -1 ) 0,1 mmol-L -1 SDLC šķīdumam. Transmisijas elektronu mikroskopijas un dinamiskās gaismas izkliedes rezultāti parādīja, ka šķīdumā neveidojas agregāti. Tika konstatēts, ka SDLC virsmas spraigums 20 minūšu laikā palielinās no 34 mN-m -1 līdz 60 mN-m -1.
6.5. Binārās virsmas mijiedarbība
Dzīvības zinātnēs vairākas grupas ir pētījušas katjonu AAS (diacilglicerīna arginīna bāzes virsmaktīvo vielu) un fosfolipīdu maisījumu vibrācijas īpašības gāzes un ūdens saskarnē, beidzot secinot, ka šī neideālā īpašība izraisa elektrostatisko mijiedarbību izplatību.
6.6. Apkopošanas īpašības
Dinamiskā gaismas izkliede parasti tiek izmantota, lai noteiktu aminoskābju monomēru un dvīņu virsmaktīvo vielu agregācijas īpašības koncentrācijās virs cmc, iegūstot šķietamo hidrodinamisko diametru DH (= 2R H ). C n Cys un 2Cn Cys veidotie agregāti ir salīdzinoši lieli un tiem ir plašs sadalījums salīdzinājumā ar citām virsmaktīvām vielām. Visas virsmaktīvās vielas, izņemot 2C12 Cys, parasti veido apmēram 10 nm agregātus. Gemini virsmaktīvo vielu micellu izmēri ir ievērojami lielāki nekā to monomēru kolēģiem. Ogļūdeņražu ķēdes garuma palielināšanās izraisa arī micellu lieluma palielināšanos. ohta et al. aprakstīja trīs dažādu N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanīna tetrametilamonija stereoizomēru agregācijas īpašības ūdens šķīdumā un parādīja, ka diastereoizomēriem ir tāda pati kritiskā agregācijas koncentrācija ūdens šķīdumā. Iwahashi et al. pētīta ar cirkulāro dikroismu, KMR un tvaika spiediena osmometriju. N-dodekanoil-L-glutamīnskābes, N-dodekanoil-L-valīna un to metilesteru hirālo agregātu veidošanās dažādos šķīdinātājos (piemēram, tetrahidrofurānā, acetonitrilā, 1,4) -dioksāns un 1,2-dihloretāns) ar rotācijas īpašībām tika pētīti ar cirkulāro dikroismu, KMR un tvaika spiediena osmometriju.
6.7. Interfeisa adsorbcija
Viens no pētījuma virzieniem ir arī aminoskābju bāzes virsmaktīvo vielu saskarnes adsorbcija un tās salīdzināšana ar parasto ekvivalentu. Piemēram, tika pētītas no LET un LEP iegūto aromātisko aminoskābju dodecilesteru saskarnes adsorbcijas īpašības. Rezultāti parādīja, ka LET un LEP attiecīgi uzrādīja zemākas saskarnes zonas gāzes un šķidruma saskarnē un ūdens / heksāna saskarnē.
Bordes et al. pētīja trīs dikarboksilētu aminoskābju virsmaktīvo vielu, dodecilglutamāta, dodecilaspartāta un aminomalonāta dinātrija sāļu (ar attiecīgi 3, 2 un 1 oglekļa atomu starp abām karboksilgrupām) šķīduma uzvedību un adsorbciju gāzes un ūdens saskarnē. Saskaņā ar šo ziņojumu dikarboksilēto virsmaktīvo vielu cmc bija 4–5 reizes lielāks nekā monokarboksilētā dodecilglicīna sāls. Tas ir saistīts ar ūdeņraža saišu veidošanos starp dikarboksilētām virsmaktīvām vielām un blakus esošajām molekulām, izmantojot tajās esošās amīda grupas.
6.8. Fāzes uzvedība
Virsmaktīvajām vielām ļoti augstās koncentrācijās tiek novērotas izotropas pārtrauktas kubiskās fāzes. Virsmaktīvās vielas molekulām ar ļoti lielām galvas grupām ir tendence veidot mazāka pozitīva izliekuma agregātus. marques et al. pētīja 12Lys12/12Ser un 8Lys8/16Ser sistēmu fāzes uzvedību (sk. 10. attēlu), un rezultāti parādīja, ka 12Lys12/12Ser sistēmai ir fāzes atdalīšanas zona starp micelāro un vezikulāro šķīdumu apgabaliem, savukārt 8Lys8/16Ser sistēmai 8Lys8/16Ser sistēma parāda nepārtrauktu pāreju (izstiepts micelārās fāzes reģions starp mazo micelārās fāzes reģionu un pūslīšu fāzes reģionu). Jāatzīmē, ka 12Lys12/12Ser sistēmas vezikulu reģionā vezikulas vienmēr pastāv līdzās micellām, savukārt 8Lys8/16Ser sistēmas vezikulu reģionā ir tikai pūslīši.
Virsmaktīvo vielu, kuru pamatā ir lizīns un serīns, katanjonu maisījumi: simetrisks 12Lys12/12Ser pāris (pa kreisi) un asimetrisks 8Lys8/16Ser pāris (pa labi)
6.9. Emulģēšanas spēja
Kouchi et al. pārbaudīja N-[3-dodecil-2-hidroksipropil]-L-arginīna, L-glutamāta un citu AAS emulgācijas spēju, saskarnes spriegojumu, izkliedējamību un viskozitāti. Salīdzinot ar sintētiskajām virsmaktīvām vielām (to parastajām nejonu un amfotēriskajām vielām), rezultāti parādīja, ka AAS ir spēcīgāka emulgācijas spēja nekā parastajām virsmaktīvām vielām.
Baczko et al. sintezēja jaunas anjonu aminoskābju virsmaktīvās vielas un pētīja to piemērotību kā hirāli orientētus NMR spektroskopijas šķīdinātājus. Sērija uz sulfonātiem balstītu amfifilu L-Phe vai L-Ala atvasinājumu ar dažādām hidrofobām astēm (pentil-tetradecils) tika sintezēta, aminoskābes reaģējot ar o-sulfobenzoskābes anhidrīdu. Wu et al. sintezētie N-tauku acil-AAS nātrija sāļi unpētīja to emulgācijas spēju eļļa-ūdenī emulsijās, un rezultāti parādīja, ka šīs virsmaktīvās vielas darbojas labāk ar etilacetātu kā eļļas fāzi nekā ar n-heksānu kā eļļas fāzi.
6.10. Sasniegumi sintēzē un ražošanā
Cietā ūdens pretestību var saprast kā virsmaktīvo vielu spēju pretoties jonu, piemēram, kalcija un magnija, klātbūtnei cietā ūdenī, ti, spēju izvairīties no nokrišņiem kalcija ziepēs. Virsmaktīvās vielas ar augstu cietā ūdens noturību ir ļoti noderīgas mazgāšanas līdzekļu sastāvos un personīgās higiēnas līdzekļos. Cietā ūdens pretestību var novērtēt, aprēķinot virsmaktīvās vielas šķīdības un virsmas aktivitātes izmaiņas kalcija jonu klātbūtnē.
Vēl viens veids, kā novērtēt cietā ūdens izturību, ir aprēķināt virsmaktīvās vielas procentuālo daudzumu vai gramus, kas nepieciešami, lai kalcija ziepes, kas veidojas no 100 g nātrija oleāta, tiktu izkliedētas ūdenī. Vietās ar augstu cietības līmeni ūdens augsta kalcija un magnija jonu koncentrācija un minerālvielu saturs var apgrūtināt dažus praktiskus pielietojumus. Bieži nātrija jonu izmanto kā sintētiskās anjonu virsmaktīvās vielas pretjonu. Tā kā divvērtīgais kalcija jons ir saistīts ar abām virsmaktīvās vielas molekulām, tas liek virsmaktīvai vielai vieglāk izgulsnēties no šķīduma, tādējādi mazinot mazgāšanas iespējamību.
AAS cietā ūdens izturības pētījums parādīja, ka skābes un cietā ūdens izturību spēcīgi ietekmēja papildu karboksilgrupa, un skābju un cietā ūdens izturība vēl vairāk palielinājās, palielinoties starplikas grupas garumam starp abām karboksilgrupām. . Skābes un cietā ūdens izturības secība bija C 12 glicināts < C 12 aspartāts < C 12 glutamāts. Salīdzinot attiecīgi dikarboksilēto amīda saiti un dikarboksilēto aminovirsmaktīvo vielu, tika konstatēts, ka pēdējās pH diapazons ir plašāks un tās virsmas aktivitāte palielinājās, pievienojot atbilstošu skābes daudzumu. Dikarboksilētām N-alkilaminoskābēm bija helātu veidojošs efekts kalcija jonu klātbūtnē, un C12 aspartāts veidoja baltu želeju. c 12 glutamāts uzrādīja augstu virsmas aktivitāti pie augstas Ca 2+ koncentrācijas, un ir paredzēts, ka to izmantos jūras ūdens atsāļošanā.
6.11. Izkliedējamība
Izkliedējamība attiecas uz virsmaktīvās vielas spēju novērst virsmaktīvās vielas saplūšanu un sedimentāciju šķīdumā.Izkliedējamība ir svarīga virsmaktīvo vielu īpašība, kas padara tās piemērotas lietošanai mazgāšanas līdzekļos, kosmētikā un farmācijā.Disperģējošajam līdzeklim jāsatur estera, ētera, amīda vai aminosaite starp hidrofobo grupu un gala hidrofilo grupu (vai starp taisnās ķēdes hidrofobajām grupām).
Parasti anjonu virsmaktīvās vielas, piemēram, alkanolamidosulfāti un amfoteriskās virsmaktīvās vielas, piemēram, amidosulfobetains, ir īpaši efektīvas kā kalcija ziepju izkliedējošās vielas.
Daudzi pētījumi ir noteikuši AAS izkliedējamību, kur tika konstatēts, ka N-lauroillizīns ir slikti saderīgs ar ūdeni un ir grūti lietojams kosmētikas preparātos.Šajā sērijā ar N-acilaizvietotajām pamata aminoskābēm ir lieliska izkliedējamība, un tās izmanto kosmētikas rūpniecībā, lai uzlabotu sastāvu.
07 Toksicitāte
Parastās virsmaktīvās vielas, īpaši katjonu virsmaktīvās vielas, ir ļoti toksiskas ūdens organismiem. To akūtā toksicitāte ir saistīta ar virsmaktīvo vielu adsorbcijas jonu mijiedarbības fenomenu šūnu un ūdens saskarnē. Virsmaktīvo vielu cmc samazināšana parasti izraisa spēcīgāku virsmaktīvo vielu saskarsmes adsorbciju, kas parasti izraisa to paaugstinātu akūto toksicitāti. Virsmaktīvo vielu hidrofobās ķēdes garuma palielināšanās izraisa arī virsmaktīvās vielas akūtās toksicitātes palielināšanos.Lielākā daļa AAS ir zemas vai nav toksiskas cilvēkiem un videi (īpaši jūras organismiem), un tās ir piemērotas lietošanai kā pārtikas sastāvdaļas, farmaceitiskie līdzekļi un kosmētika.Daudzi pētnieki ir pierādījuši, ka aminoskābju virsmaktīvās vielas ir maigas un nekairina ādu. Ir zināms, ka virsmaktīvās vielas uz arginīna bāzes ir mazāk toksiskas nekā to parastās līdzinieces.
Brito et al. pētīja aminoskābju amfifilu un to [atvasinājumu no tirozīna (Tyr), hidroksiprolīna (Hyp), serīna (Ser) un lizīna (Lys)] fizikāli ķīmiskās un toksikoloģiskās īpašības katjonu pūslīšu spontānai veidošanās un sniedza datus par to akūto toksicitāti Daphnia magna (IC 50). Viņi sintezēja dodeciltrimetilamonija bromīda (DTAB)/Lys-atvasinājumu un/vai Ser-/Lys-atvasinājumu maisījumu katjonu pūslīšus un pārbaudīja to ekotoksicitāti un hemolītisko potenciālu, parādot, ka visas AAS un to vezikulas saturošie maisījumi bija mazāk toksiski nekā parastā virsmaktīvā viela DTAB. .
Rosa et al. pētīja DNS saistīšanos (asociāciju) ar stabilām uz aminoskābēm balstītām katjonu pūslīšiem. Atšķirībā no parastajām katjonu virsmaktīvajām vielām, kas bieži šķiet toksiskas, katjonu aminoskābju virsmaktīvo vielu mijiedarbība šķiet netoksiska. Katjonu AAS pamatā ir arginīns, kas spontāni veido stabilas vezikulas kombinācijā ar noteiktām anjonu virsmaktīvām vielām. Tiek ziņots, ka arī korozijas inhibitori, kuru pamatā ir aminoskābes, nav toksiski. Šīs virsmaktīvās vielas ir viegli sintezējamas ar augstu tīrības pakāpi (līdz 99%), zemām izmaksām, viegli bioloģiski noārdāmas un pilnībā šķīst ūdens vidē. Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka sēru saturošas aminoskābju virsmaktīvās vielas ir labākas pret koroziju.
Nesenā pētījumā Perinelli et al. ziņoja par apmierinošu ramnolipīdu toksikoloģisko profilu salīdzinājumā ar parastajām virsmaktīvām vielām. Ir zināms, ka ramnolipīdi darbojas kā caurlaidības pastiprinātāji. Viņi arī ziņoja par ramnolipīdu ietekmi uz makromolekulāro zāļu epitēlija caurlaidību.
08 Pretmikrobu darbība
Virsmaktīvo vielu pretmikrobu aktivitāti var novērtēt pēc minimālās inhibējošās koncentrācijas. Arginīna bāzes virsmaktīvo vielu pretmikrobu aktivitāte ir detalizēti pētīta. Tika konstatēts, ka gramnegatīvās baktērijas ir izturīgākas pret arginīna bāzes virsmaktīvām vielām nekā grampozitīvās baktērijas. Virsmaktīvo vielu pretmikrobu aktivitāti parasti palielina hidroksilgrupu, ciklopropāna vai nepiesātināto saišu klātbūtne acilķēdes. Castillo et al. parādīja, ka acilķēžu garums un pozitīvais lādiņš nosaka molekulas HLB vērtību (hidrofilo-lipofilo līdzsvaru), un tie ietekmē to spēju izjaukt membrānas. Nα-acilarginīna metilesteris ir vēl viena svarīga katjonu virsmaktīvo vielu klase ar plaša spektra pretmikrobu iedarbību, un tā ir viegli bioloģiski noārdāma, un tai ir zema toksicitāte vai tā nav vispār. Pētījumi par Nα-acilarginīna metilestera bāzes virsmaktīvo vielu mijiedarbību ar 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilholīnu un 1,2-ditetradekanoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilholīnu, modeļu membrānām un ar dzīviem organismiem ārējo barjeru esamība vai neesamība ir parādījusi, ka šai virsmaktīvo vielu klasei ir laba pretmikrobu iedarbība. Rezultāti parādīja, ka virsmaktīvām vielām ir laba antibakteriālā aktivitāte.
09 Reoloģiskās īpašības
Virsmaktīvo vielu reoloģiskajām īpašībām ir ļoti liela nozīme, nosakot un prognozējot to pielietojumu dažādās nozarēs, tostarp pārtikā, farmācijā, eļļas ieguvē, personīgās higiēnas un mājas kopšanas līdzekļos. Ir veikti daudzi pētījumi, lai apspriestu saistību starp aminoskābju virsmaktīvo vielu viskoelastību un cmc.
10 pielietojumi kosmētikas nozarē
AAS izmanto daudzu personīgās higiēnas līdzekļu sastāvā.Ir konstatēts, ka kālija N-kokoilglicināts ir maigs ādai, un to izmanto sejas tīrīšanā, lai noņemtu nosēdumus un aplauzumu. n-acil-L-glutamīnskābei ir divas karboksilgrupas, kas padara to labāk šķīstošu ūdenī. Starp šīm AAS AAS uz C 12 taukskābēm tiek plaši izmantotas sejas tīrīšanā, lai noņemtu nosēdumus un aplauzumu. AAS ar C 18 ķēdi tiek izmantoti kā emulgatori ādas kopšanas līdzekļos, un ir zināms, ka N-Lauryl alanīna sāļi rada krēmveida putas, kas nekairina ādu un tāpēc tos var izmantot bērnu kopšanas līdzekļu sastāvā. Zobu pastā izmantotajām AAS uz N-laurila bāzes ir laba mazgāšanas spēja, kas līdzīga ziepēm, un spēcīga enzīmu inhibējošā iedarbība.
Dažu pēdējo desmitgažu laikā virsmaktīvo vielu izvēle kosmētikā, personīgās higiēnas līdzekļos un farmācijā ir vērsta uz zemu toksicitāti, maigumu, maigumu pieskaroties un drošību. Šo produktu patērētāji ļoti labi apzinās iespējamo kairinājumu, toksicitāti un vides faktorus.
Mūsdienās AAS izmanto daudzu šampūnu, matu krāsu un vannas ziepju pagatavošanai, jo tiem ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar tradicionālajiem līdziniekiem kosmētikas un personīgās higiēnas līdzekļos.Uz proteīnu saturošām virsmaktīvām vielām ir vēlamas īpašības, kas nepieciešamas personīgās higiēnas līdzekļiem. Dažām AAS ir plēves veidošanas iespējas, savukārt citām ir labas putošanas iespējas.
Aminoskābes ir svarīgi dabiski mitrinoši faktori stratum corneum. Kad epidermas šūnas mirst, tās kļūst par daļu no stratum corneum, un intracelulārie proteīni pakāpeniski sadalās līdz aminoskābēm. Pēc tam šīs aminoskābes tiek transportētas tālāk stratum corneum, kur tās absorbē taukus vai taukiem līdzīgas vielas epidermas stratum corneum, tādējādi uzlabojot ādas virsmas elastību. Apmēram 50% no dabīgā ādas mitrinošā faktora sastāv no aminoskābēm un pirolidona.
Kolagēns, izplatīta kosmētikas sastāvdaļa, satur arī aminoskābes, kas saglabā ādu maigu.Ādas problēmas, piemēram, raupjums un blāvums, lielā mērā ir saistītas ar aminoskābju trūkumu. Viens pētījums parādīja, ka aminoskābes sajaukšana ar ziedi atvieglo ādas apdegumus, un skartās vietas atgriezās normālā stāvoklī, nekļūstot par keloīdām rētām.
Ir arī konstatēts, ka aminoskābes ir ļoti noderīgas bojātu kutikulu kopšanā.Sausi, bezveidīgi mati var liecināt par aminoskābju koncentrācijas samazināšanos stipri bojātā raga slānī. Aminoskābēm ir spēja iekļūt kutikulu mata šahtā un absorbēt mitrumu no ādas.Šī aminoskābju bāzes virsmaktīvo vielu spēja padara tās ļoti noderīgas šampūnos, matu krāsās, matu mīkstinātājos, matu kondicionējos, un aminoskābju klātbūtne padara matus stiprus.
11 Pielietojums ikdienas kosmētikā
Pašlaik visā pasaulē pieaug pieprasījums pēc aminoskābju bāzes mazgāšanas līdzekļiem.Ir zināms, ka AAS ir labākas tīrīšanas spējas, putošanas spējas un auduma mīkstināšanas īpašības, kas padara tos piemērotus sadzīves mazgāšanas līdzekļiem, šampūniem, ķermeņa mazgāšanai un citiem lietojumiem.Tiek ziņots, ka no asparagīnskābes iegūtais amfoteriskais AAS ir ļoti efektīvs mazgāšanas līdzeklis ar helātus veidojošām īpašībām. Tika konstatēts, ka tādu mazgāšanas līdzekļu sastāvdaļu izmantošana, kas sastāv no N-alkil-β-aminoetoksiskābēm, samazina ādas kairinājumu. Ir ziņots, ka šķidrais mazgāšanas līdzekļa sastāvs, kas sastāv no N-kokoil-β-aminopropionāta, ir efektīvs mazgāšanas līdzeklis eļļas traipiem uz metāla virsmām. Ir pierādīts, ka aminokarbonskābes virsmaktīvā viela C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa ir arī labāk mazgājama, un to izmanto tekstilizstrādājumu, paklāju, matu, stikla utt. tīrīšanai. 2-hidroksi-3-aminopropionskābe-N,N- Ir zināms, ka acetoetiķskābes atvasinājumam ir laba kompleksu veidošanās spēja un tādējādi tas balinātājiem nodrošina stabilitāti.
Keigo un Tatsuya savā patentā par labāku mazgāšanas spēju un stabilitāti, vieglu putu sadalīšanu un labu auduma mīkstināšanu ir ziņojuši par mazgāšanas līdzekļu preparātu sagatavošanu, kuru pamatā ir N-(N'-garas ķēdes acil-β-alanil)-β-alanīns. . Kao izstrādāja mazgāšanas līdzekļa sastāvu, kura pamatā ir N-acil-1-N-hidroksi-β-alanīns, un ziņoja par zemu ādas kairinājumu, augstu ūdensizturību un augstu traipu noņemšanas spēju.
Japānas uzņēmums Ajinomoto izmanto zemu toksisku un viegli noārdāmu AAS uz L-glutamīnskābes, L-arginīna un L-lizīna bāzes kā galvenās sastāvdaļas šampūnos, mazgāšanas līdzekļos un kosmētikā (13. attēls). Ir ziņots arī par enzīmu piedevu spēju mazgāšanas līdzekļu sastāvos novērst proteīnu piesārņojumu. Ir ziņots, ka N-acil-AAS, kas iegūtas no glutamīnskābes, alanīna, metilglicīna, serīna un asparagīnskābes, tiek izmantoti kā lieliski šķidri mazgāšanas līdzekļi ūdens šķīdumos. Šīs virsmaktīvās vielas nemaz nepalielina viskozitāti pat ļoti zemās temperatūrās, un tās var viegli pārvietot no putošanas ierīces uzglabāšanas trauka, lai iegūtu viendabīgas putas.
Publicēšanas laiks: 09.09.2022. jūnijs