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. Lietojumprogrammas kosmētikas nozarē
11. Pieteikumi ikdienas kosmētikā
Aminoskābju virsmaktīvās vielas (AAS)ir virsmaktīvo vielu klase, kas veidojas, apvienojot hidrofobiskās grupas ar vienu vai vairākām aminoskābēm. Šajā gadījumā aminoskābes var būt sintētiskas vai iegūt no olbaltumvielu hidrolizātiem vai līdzīgiem atjaunojamiem avotiem. Šis raksts aptver informāciju par lielāko daļu pieejamo AAS sintētisko maršrutu un dažādu maršrutu ietekmi uz galaproduktu fizikāli ķīmiskajām īpašībām, ieskaitot šķīdību, izkliedes stabilitāti, toksicitāti un bioloģisko noārdāmību. Kā virsmaktīvo vielu klase pieaugošajā pieprasījumā, AAS daudzpusība to mainīgās struktūras dēļ piedāvā lielu skaitu komerciālu iespēju.
Ņemot vērā to, ka virsmaktīvās vielas plaši izmanto mazgāšanas līdzekļos, emulgatoros, korozijas inhibitoros, terciārajā eļļas atjaunošanā un farmācijā, pētnieki nekad nav pārstājuši pievērst uzmanību virsmaktīvajām vielām.
Virsmaktīvās vielas ir reprezentatīvākie ķīmiskie produkti, kas ikdienā tiek patērēti lielos daudzumos visā pasaulē un ir negatīvi ietekmējuši ūdens vidi.Pētījumi liecina, ka plaši izplatītā tradicionālo virsmaktīvo vielu izmantošana var negatīvi ietekmēt vidi.
Mūsdienās patērētājiem nav tikpat svarīga gandrīz tikpat svarīga kā bioloģiskā noārdīšanās un bioloģiskā savietojamība kā virsmaktīvo vielu lietderība un darbība.
Biosaktīvās vielas ir videi draudzīgas ilgtspējīgas virsmaktīvās vielas, kuras dabiski sintezē tādi mikroorganismi kā baktērijas, sēnītes un raugs vai izdalīts ārpusšūnu.Tāpēc biosaktīvās vielas var sagatavot arī ar molekulāro dizainu, lai imitētu dabiskās amfifiliskās struktūras, piemēram, fosfolipīdus, alkilglikozīdus un acil aminoskābes.
Aminoskābju virsmaktīvās vielas (AAS)ir viena no tipiskajām virsmaktīvajām vielām, ko parasti ražo no dzīvniekiem vai ar lauksaimniecību iegūtām izejvielām. Pēdējo divu desmitgažu laikā AAS ir piesaistījusi lielu zinātnieku interesi kā jaunas virsmaktīvās vielas ne tikai tāpēc, ka tās var sintezēt no atjaunojamiem resursiem, bet arī tāpēc, ka AAS ir viegli noārdāmas un tām ir nekaitīgi blakusprodukti, padarot tos drošākus videi.
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-). 2 aminoskābju funkcionālie reģioni ļauj iegūt visdažādākās virsmaktīvās vielas. Kopumā ir zināms, ka 20 standarta proteinogēnās aminoskābes pastāv dabā un ir atbildīgas par visām fizioloģiskajām reakcijām augšanas un dzīves aktivitātēs. Tie atšķiras viens no otra tikai atkarībā no atlikuma r (1. attēls, PK A ir šķīduma skābes disociācijas konstantes negatīvais logaritms). Daži no tiem ir nepolāri un hidrofobiski, citi ir polārie un hidrofīlie, citi ir pamata un citi ir skābi.
Tā kā aminoskābes ir atjaunojamas savienojumi, virsmaktīvajām vielām, kas sintezētas no aminoskābēm, ir arī liels potenciāls kļūt ilgtspējīgam un videi draudzīgam. Vienkāršā un dabiskā struktūra, zemā toksicitāte un ātrā bioloģiskā noārdīšanās bieži padara tās pārākas par parastajām virsmaktīvajām vielām. Izmantojot atjaunojamās izejvielas (piemēram, aminoskābes un augu eļļas), AA var ražot dažādos biotehnoloģiskos ceļos un ķīmiskos ceļos.
20. gadsimta sākumā tika atklāts, ka aminoskābes tiek izmantotas kā substrāti virsmaktīvo vielu sintēzei.AAS galvenokārt tika izmantoti kā konservantus farmaceitiskās un kosmētikas formulējumos.Turklāt tika konstatēts, ka AA ir bioloģiski aktīva pret dažādām slimībām izraisošām baktērijām, audzējiem un vīrusiem. 1988. gadā zemu izmaksu AAS pieejamība izraisīja pētījumu interesi par virsmas aktivitāti. Mūsdienās, attīstot biotehnoloģiju, dažas aminoskābes var arī sintezēt komerciāli lielā mērogā raugā, kas netieši pierāda, ka AAS ražošana ir videi draudzīgāka.
01 aminoskābju attīstība
Jau 19. gadsimta sākumā, kad pirmo reizi tika atklātas dabiski sastopamās aminoskābes, tika prognozēts, ka to struktūras ir ārkārtīgi vērtīgas - izmantojamas kā izejvielas amfifilu sagatavošanai. Par pirmo pētījumu par AAS sintēzi Bondi ziņoja 1909. gadā.
Šajā pētījumā kā hidrofilās grupas virsmaktīvajām vielām tika ieviesti N-acillicīns un N-acilalanīns. Turpmākais darbs bija saistīts ar lipoaminoskābju (AAS) sintēzi, izmantojot glicīnu un alanīnu, un Hentrich et al. publicēja virkni atklājumu,ieskaitot pirmo patenta pielietojumu, par acilarcozinātu un acil aspartāta sāļu izmantošanu kā virsmaktīvās vielas mājsaimniecības tīrīšanas līdzekļos (piemēram, šampūnus, mazgāšanas līdzekļus un zobu pastas).Pēc tam daudzi pētnieki pētīja acil aminoskābju sintēzi un fizikāli ķīmiskās īpašības. Līdz šim ir publicēts liels literatūras kopums par AAS sintēzi, īpašībām, rūpnieciskām lietojumiem un bioloģisko noārdāmību.
02 Strukturālās īpašības
AAS nepolārās hidrofobās taukskābju ķēdes var atšķirties pēc struktūras, ķēdes garuma un skaita.AAS strukturālā daudzveidība un augstā virsmas aktivitāte izskaidro to plašo kompozīcijas daudzveidību un fizikāli ķīmiskās un bioloģiskās īpašības. AAS galvas grupas sastāv no aminoskābēm vai peptīdiem. Atšķirības galvas grupās nosaka šo virsmaktīvo vielu adsorbciju, agregāciju un bioloģisko aktivitāti. Pēc tam funkcionālās grupas galvas grupā nosaka AA veidu, ieskaitot katjonu, anjonu, nejonu un amfotērisko. Hidrofilo aminoskābju un hidrofobās garo ķēžu porciju kombinācija veido amfifilu struktūru, kas molekulu padara ļoti aktīvu. Turklāt asimetrisko oglekļa atomu klātbūtne molekulā palīdz veidot hirālas molekulas.
03 Ķīmiskā sastāva
Visi peptīdi un polipeptīdi ir šo gandrīz 20 α-proteinogēno α-aminoskābju polimerizācijas produkti. Visas 20 α-aminoskābes satur karbonskābes funkcionālo grupu (-cooh) un aminoskābju funkcionālo grupu (-NH 2), kas abi ir piestiprināti pie viena un tā paša tetraedriskā α-oglekļa atoma. Aminoskābes atšķiras viena no otras atkarībā no dažādām R grupām, kas piestiprinātas pie α-oglekļa (izņemot Lycine, kur R grupa ir ūdeņradis.) R grupas var atšķirties pēc struktūras, lieluma un lādiņa (skābums, sārmainība). Šīs atšķirības arī nosaka 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 konfigurācijas; Tie ir viens otra spoguļattēli, kas nav pārklāti, neskatoties uz to, ka L-stereoizomēru skaits ir ievērojami lielāks. R-grupa, kas atrodas dažās aminoskābēs (fenilalanīns, tirozīns un triptofāns), ir arilgrupa, izraisot maksimālu UV absorbciju pie 280 nm. Skābais α-COOH un pamata α-NH 2 aminoskābēs spēj jonizēt, un abi stereoizomēri, atkarībā no tā, ir, konstruējiet zemāk 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, salīdzinot ar protonēto aminogrupu. PH 7,4, karboksilgrupa tiek deprotonēta, kamēr amino grupa tiek protonēta. Aminoskābes ar nebojāmām R grupām šajā pH ir elektriski neitrālas un veido zwitterion.
04 Klasifikācija
AAS var klasificēt pēc četriem kritērijiem, kas aprakstīti turpmāk.
4.1 Saskaņā ar izcelsmi
| Saskaņā ar izcelsmi AA var iedalīt 2 kategorijās šādi. ① Dabiskā kategorija Dažiem dabiski sastopamiem savienojumiem, kas satur aminoskābes, ir arī iespēja samazināt virsmas/saskarnes spriedzi, un daži pat pārsniedz glikolipīdu efektivitāti. Šīs AA ir pazīstamas arī kā lipopeptīdi. Lipopeptīdi ir zemas molekulmasas savienojumi, ko parasti ražo bacillus sugas.
Šādas AA ir sīkāk sadalītas 3 apakšklasēs:Surfactin, Iturin un Fengycin.
|
| Virsmas aktīvo peptīdu saime aptver dažādu vielu heptapeptīdu variantus,Kā parādīts 2A attēlā, kurā C12-C16 nepiesātināta β-hidroksi taukskābju ķēde ir saistīta ar peptīdu. Virsmas aktīvais peptīds ir makrociklisks laktons, kurā gredzens tiek aizvērts, katalīze starp β-hidroksi taukskābes C-galu un peptīdu. ITURIN apakšklasē ir seši galvenie varianti, proti, ITURIN A un C, mikosubtilīns un bacillomicīns D, F un L.Visos gadījumos heptapeptīdi ir saistīti ar β-amino taukskābju C14-C17 ķēdēm (ķēdes var būt dažādas). Ekurimicīnu gadījumā amino grupa β-pozīcijā var veidot amīda saiti ar C-galu, tādējādi veidojot makrociklisko laktāma struktūru.
Apakšklases fengycin satur fengycin a un b, ko sauc arī par plipastatīnu, kad Tyr9 ir d-konfigurēts.Decapeptīds 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 iekšēju gredzena struktūru (kā tas ir daudziem Pseudomonas lipopeptīdiem).
② Sintētiskā kategorija AAS var arī sintezēt, izmantojot jebkuru no skābajām, pamata un neitrālajām aminoskābēm. Parastās aminoskābes, ko izmanto AAS sintēzei, ir glutamīnskābe, serīns, prolīns, asparķskābe, glicīns, arginīns, alanīns, leicīns un olbaltumvielu hidrolizāti. Šo virsmaktīvo vielu apakšklasi var pagatavot ar ķīmiskām, fermentatīvām un ķīmiskāmā metodēm; Tomēr AAS ražošanai ķīmiskā sintēze ir ekonomiski iespējama. Parastie piemēri ir n-lauroil-l-glutamīnskābe un N-palmitoil-l-glutamīnskābe.
|
4.2. Balstoties uz alifātisko ķēdes aizvietotājiem
Balstoties uz alifātisko ķēdes aizvietotājiem, uz aminoskābēm balstītas virsmaktīvās vielas var iedalīt 2 veidos.
Atbilstoši aizvietotāja stāvoklim
| ①n aizvietota AAS N-aizvietotos savienojumos aminogrupu aizstāj ar lipofīlu grupu vai karboksilgrupu, kā rezultātā tiek zaudēta pamatīgums. Vienkāršākais N-aizvietotu AA piemērs ir N-acil aminoskābes, kas būtībā ir anjonu virsmaktīvās vielas. N-aizvietotai AA ir amīda saite, kas piestiprināta starp hidrofobām un hidrofilām porcijām. Amīda saitei ir spēja veidot ūdeņraža saiti, kas atvieglo šīs virsmaktīvās vielas sadalīšanos skābā vidē, tādējādi padarot to bioloģiski noārdāmu.
②c aizvietota AAS C-aizvietotos savienojumos aizstāšana notiek karboksilgrupā (caur amīda vai estera saiti). Tipiski C aizvietoti savienojumi (piemēram, esteri vai amīdi) būtībā ir katjonu virsmaktīvās vielas.
③n- un C-aizvietots AAS Šāda veida virsmaktīvajā vielā gan amino, gan karboksilgrupas ir hidrofilā daļa. Šis tips būtībā ir amfotēriska virsmaktīvā viela. |
4.3 Saskaņā ar hidrofobisko astes skaitu
Balstoties uz galvas grupu skaitu un hidrofobām astēm, AA var iedalīt četrās grupās. Taisnas ķēdes AAS, Dvīņi (dimēra) AAS, Glicerolipid tipa AAS un bicefālijas amfifiliskais (BOLA) AAS. Taisnas ķēdes virsmaktīvās vielas ir virsmaktīvās vielas, kas sastāv no aminoskābēm ar tikai vienu hidrofobu asti (3. attēls). Dvīņu tipa AA ir divas aminoskābju polārās galvas grupas un divas hidrofobiskas astes vienā molekulā (4. attēls). Šāda veida struktūrā abas taisnās ķēdes AA ir saistītas ar starpliku, un tāpēc tos sauc arī par dimēriem. No otras puses, glicerolipīdu AAS, abas hidrofobiskās astes ir piestiprinātas vienai un tai pašai aminoskābju galvas grupai. Šīs virsmaktīvās vielas var uzskatīt par monoglicerīdu, diglicerīdu un fosfolipīdu analogiem, savukārt bola tipa AA divām aminoskābju galvas grupām ir savienotas ar hidrofobu asti.
4.4 Saskaņā ar galvas grupas veidu
①Cationic AAS
Šāda veida virsmaktīvās vielas galvenajai grupai ir pozitīva maksa. Agrākais katjonu AAS ir etilkokoil ar strīdi, kas ir pirolidona karboksilāts. Šīs virsmaktīvās vielas unikālās un daudzveidīgās īpašības padara to noderīgu dezinfekcijas līdzekļos, pretmikrobu līdzekļos, antistatiskos līdzekļos, matu kondicionieros, kā arī ir saudzīgi pret acīm un ādu un viegli bioloģiski noārdāmiem. Singare un Mhatre sintezēja arginīnu balstītu katjonu AA un novērtēja to fizikāli ķīmiskās īpašības. Šajā pētījumā viņi pieprasīja lielu produktu ražu, kas iegūti, izmantojot Schotten-Baumann reakcijas apstākļus. Palielinoties alkilķēdes garumam un hidrofobitātei, tika konstatēts, ka virsmaktīvās vielas virsmas aktivitāte palielinās un kritiskā micellas koncentrācija (CMC) samazinās. Vēl viens ir kvartāra acil olbaltumviela, ko parasti izmanto kā kondicionieri matu kopšanas līdzekļos.
②anjons AAS
Anjonu virsmaktīvajās vielās virsmaktīvās vielas polārajai galvai ir negatīvs lādiņš. Sarcozīns (CH 3 -NH -ch 2 -COOH, N -metilglicīns), aminoskābe, kas parasti sastopama jūras ežos un jūras zvaigznēs, ir ķīmiski saistīta ar glicīnu (NH 2 -ch 2 -cooh,), pamata aminoskābe, kas atrodama zīdītāju šūnās. -Cooh) ir ķīmiski saistīts ar glicīnu, kas ir pamata aminoskābe, kas atrodama zīdītāju šūnās. Laurīnskābi, tetradekānskābi, oleīnskābi un to halogenīdus un esterus parasti izmanto, lai sintezētu sarkozinātu virsmaktīvās vielas. Sarkozīni pēc būtības ir maigi, un tāpēc tos parasti izmanto mutes skalošanas, šampūnos, izsmidzināšanas putās, sauļošanās līdzekļos, ādas tīrīšanas līdzekļos un citos kosmētikas līdzekļos.
Pie citiem komerciāli pieejamiem anjonu AA ir Amisoft CS-22 un Amilitegck-12, kas ir attiecīgi nātrija N-kookil-l-glutamāta un kālija N-kookoilglicinātu tirdzniecības nosaukumi. Amilītu parasti izmanto kā putojošu līdzekli, mazgāšanas līdzekli, šķīdinātāju, emulgatoru un izkliedētāju, un tam ir daudz pielietojumu kosmētikā, piemēram, šampūnos, vannas ziepes, ķermeņa mazgāšanai, zobu pastas, sejas tīrīšanas līdzekļi, tīrīšanas ziepes, kontaktlēcu tīrīšanas līdzekļi un mājsaimniecības virsmaktīvās vielas. Amisoft tiek izmantots kā viegls ādas un matu tīrīšanas līdzeklis, galvenokārt sejas un ķermeņa tīrīšanas līdzekļos, bloķē sintētiskos mazgāšanas līdzekļus, ķermeņa kopšanas līdzekļus, šampūnus un citus ādas kopšanas līdzekļus.
③zwitterionic vai amfotērisks AAS
Amfotēriskās virsmaktīvās vielas satur gan skābas, gan pamata vietas, un tāpēc, mainot pH vērtību, var mainīt to lādiņu. Sārmainos barotnēs viņi uzvedas kā anjonu virsmaktīvās vielas, savukārt skābā vidē viņi uzvedas kā katjonu virsmaktīvās vielas un neitrālās barotnēs, piemēram, amfotēriskās virsmaktīvās vielas. Lauryl lizīns (LL) un alkoksi (2-hidroksipropils) arginīns ir vienīgās zināmās amfotēriskās virsmaktīvās vielas, kuru pamatā ir aminoskābes. LL ir lizīna un lauric skābes kondensācijas produkts. Sakarā ar amfotērisko struktūru, LL gandrīz visu veidu šķīdinātāju veidos, izņemot ļoti sārmainus vai skābus šķīdinātājus. Kā organisks pulveris LL ir lieliska saķere ar hidrofilām virsmām un zems berzes koeficients, piešķirot šai virsmaktīvajai vielai lielisku eļļošanas spēju. LL plaši izmanto ādas krēmos un matu kondicionieros, un to izmanto arī kā smērvielu.
④nonioniskas aas
Nejoniskām virsmaktīvām vielām raksturīgas polārās galvas grupas bez oficiālas apsūdzības. Al-Sabagh et al. Sagatavoja astoņas jaunas etoksilētas nejonu virsmaktīvās vielas. no eļļas šķīstošām α-aminoskābēm. Šajā procesā L-fenilalanīns (LEP) un L-leicīns vispirms tika esterificēti ar heksadekanolu, kam sekoja palmitīnskābe, lai iegūtu divus amīdus un divus α-aminoskābju esterus. Pēc tam amīdiem un esteriem tika veikta kondensāta reakcijas ar etilēnoksīdu, lai sagatavotu trīs fenilalanīna atvasinājumus ar atšķirīgu polioksietilēna vienību skaitu (40, 60 un 100). Tika konstatēts, ka šiem nejoniskajiem AA ir laba mazgāšanas līdzekļu un putojošās īpašības.
05 Sintēze
5.1 Pamata sintētiskais maršruts
AAS hidrofobās grupas var piestiprināt pie amīna vai karbonskābes vietām vai caur aminoskābju sānu ķēdēm. Balstoties uz to, ir pieejami četri pamata sintētiskie maršruti, kā parādīts 5. attēlā.
5. attēls
| 1. ceļš. Amfifilisko estera amīnus ražo ar esterifikācijas reakcijām, un tādā gadījumā virsmaktīvās vielas sintēzi parasti panāk ar refluksa taukainiem spirtiem un aminoskābēm dehidrējoša līdzekļa klātbūtnē un skābu katalizatoru. Dažās reakcijās sērskābe darbojas gan kā katalizators, gan dehidrējošs līdzeklis.
2. ceļš. Aktivētās aminoskābes reaģē ar alkilamīniem, veidojot amīdu saites, kā rezultātā tiek sintēze amfifiliski amidoamīni.
3. ceļš. Amido skābes tiek sintezētas, reaģējot aminoskābju amīnu grupās ar amido skābēm.
4. ceļš. Garas ķēdes alkil-aminoskābes tika sintezētas ar amīnu grupu reakciju ar haloalkāniem. |
5.2 Sintēzes un ražošanas sasniegumi
5.2.1 vienas ķēdes aminoskābes/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
N-acil vai O-acils aminoskābes vai peptīdus var sintezēt ar amīna vai hidroksilgrupu fermentu katalizētu acilāciju ar taukskābēm. Agrākais ziņojums par lipāzes katalizēto aminoskābju amīdu vai metilestera atvasinājumu sintēzi, kas nesatur šķīdinātājus, izmantoja Candida Antarktīdu, un raža svārstās no 25% līdz 90% atkarībā no mērķa aminoskābes. Dažās reakcijās kā šķīdinātājs ir izmantots arī metiletilketons. Vonderhagen et al. Aprakstīja arī lipāzes un proteāzes katalizētas aminoskābju, olbaltumvielu hidrolizātu un/vai to atvasinājumu N-acilācijas reakcijas, izmantojot ūdens un organisko šķīdinātāju maisījumu (piemēram, dimetilformamīdu/ūdeni) un metilbutilketonu.
Pirmajās dienās galvenā fermentu katalizētās AAS sintēzes problēma bija zemā raža. Pēc Valivety et al. N-tetradekanoilkābju atvasinājumu raža bija tikai 2% -10% pat pēc dažādu lipāžu lietošanas un daudzu dienu inkubācijas 70 ° C temperatūrā. Montet et al. Arī rodas problēmas attiecībā uz zemo aminoskābju ražu N-acil lizīna sintēzē, izmantojot taukskābes un augu eļļas. Pēc viņu domām, produkta maksimālā raža bija 19% bez šķīdinātājiem un lietojot organiskos šķīdinātājus. 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 raža bija 80%, ja kā substrātu izmantoja ar N aizsargātu serīnu un Novozyme 435 kā katalizatoru izkausētā vidē bez šķīdinātājiem. Nagao and Kito studied the O-acylation of L-serine, L-homoserine, L-threonine and L-tyrosine (LET) when using lipase The results of the reaction (lipase was obtained by Candida cylindracea and Rhizopus delemar in aqueous buffer medium) and reported that the yields of acylation of L-homoserine and L-serine were somewhat low, while no acylation of L-treonīns un ļāva notikt.
Daudzi pētnieki ir atbalstījuši lētu un viegli pieejamu substrātu izmantošanu rentablu AAS sintēzei. Soo et al. apgalvoja, ka palmu eļļas bāzes virsmaktīvo vielu sagatavošana vislabāk darbojas ar imobilizētu lipoenzīmu. Viņi atzīmēja, ka produktu raža būtu labāka, neskatoties uz laikietilpīgo reakciju (6 dienas). Gerova et al. pētīja hirālā N-palmitoil AAS sintēzi un virsmas aktivitāti, pamatojoties uz metionīnu, prolīnu, leicīnu, treonīnu, fenilalanīnu un fenilglicīnu cikliskā/rasēmiskā maisījumā. Pangs un Ču aprakstīja uz aminoskābju bāzes monomēru un dikarboksilskābju bāzes monomēru sintēzi šķīdumā. Funkcionālu un bioloģiski noārdāmu aminoskābju bāzes poliamīda esteru virkne tika sintezēta ar koefondensācijas reakcijām šķīdumā.
Cantaeuzene un Guerreiro ziņoja par BOC-Ala-OH un BOC-Asp-OH karbonskābes grupu esterifikāciju ar garu ķēžu alifātiskiem spirtiem un dioliem, ar dihlormetānu kā šķīdinātāju un agarozi 4B (sepharose 4b) kā katalizatoru. Šajā pētījumā BOC-Ala-OH reakcija ar taukainiem spirtiem līdz 16 oglekļiem deva labu ražu (51%), savukārt BOC-Asp-OH 6 un 12 oglekļiem bija labāka, ar atbilstošu ražu 63% [64]. 99,9%) ražas, sākot no 58%līdz 76%, kuras sintezēja amīdu saišu veidošanās ar dažādiem garas ķēdes alkilamīniem vai esteru saitēm ar taukainiem spirtiem ar CBZ-Arg-ome, kur papaiīns darbojās kā katalizators.
5.2.2. Dvīņu bāzes aminoskābes/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
Dvīņu virsmaktīvās vielas, kas balstītas uz aminoskābēm, sastāv no divām taisnas ķēdes AAS molekulām, kas ar starpliku grupu ir saistītas ar galvu. Ir 2 iespējamās shēmas Gemini-tipa aminoskābju bāzes virsmaktīvo vielu ķīmijamātiskajai sintēzei (6. un 7. attēls). 6. attēlā 2 aminoskābju atvasinājumi tiek reaģēti ar savienojumu kā starpliku grupa un pēc tam ievada 2 hidrofobiskas grupas. 7. attēlā 2 taisnās ķēdes struktūras ir tieši saistītas ar bifunkcionālu starpliku grupu.
Valivety et al. Agrākāko fermentu katalizētās Dvīņu lipoaminoskābju sintēzes attīstību aizsprostoja Valivety et al. Yoshimura et al. pētīja uz aminoskābju bāzes Dvīņu virsmaktīvās vielas sintēzi, adsorbciju un agregāciju, pamatojoties uz cistīna un n-alkilbromīdu. Sintezētās virsmaktīvās vielas tika salīdzinātas ar atbilstošajām monomēriskajām virsmaktīvajām vielām. Faustino et al. Aprakstīja uz anjonu uz urīnvielas balstītu monomēru AAS sintēzi, pamatojoties uz L-cistīnu, D-cistīnu, DL-cistīnu, L-cisteīnu, L-metionīnu un L-sulfoalanīnu un to pāriem Dvīņiem, izmantojot vadītspēju, līdzsvara virsmas spriegojumu un vienmērīgu fluorescenci. Tika parādīts, ka Dvīņu CMC vērtība bija zemāka, salīdzinot monomēru un Dvīņus.
6. att.
7. attēls Dvīņu AASS sintēze, izmantojot bifunkcionālu starpliku un AAS
5.2.3. Glicerolipīdu aminoskābes/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
Glicerolipīdu aminoskābes/peptīdu virsmaktīvās vielas ir jauna lipīdu aminoskābju klase, kas ir glicerīna mono- (vai di-) esteru un fosfolipīdu strukturālie analogi, jo to struktūra ir viena vai divas taukainas ķēdes ar vienu aminoskābi, kas saistīta ar glicerīna mugurkaulu ar estera saiti. Šo virsmaktīvo vielu sintēze sākas ar aminoskābju glicerīna esteru sagatavošanu paaugstinātā temperatūrā un skāba katalizatora klātbūtnē (piemēram, BF 3). Laba iespēja ir arī fermentu katalizētā sintēze (kā katalizatori), izmantojot hidrolāzes, proteāzes un lipāzes) (8. attēls).
Ziņots par fermentu katalizētu dilaurilētu arginīna glicerīdu konjugātu sintēzi, izmantojot papaiīnu. Ziņots arī par diacilglicerīna estera konjugātu sintēzi no acetilarginīna un to fizikāli ķīmisko īpašību novērtēšana.
8. att. Mono un diacilglicerīna aminoskābju konjugātu sintēze
starplika: NH- (ch2)10-Nh: Comboundb1
Starplika: NH-C6H4-Nh: Compoundb2
starplika: ch2-Ch2: COMPOUDDB3
9. att.
5.2.4. BOLA bāzes aminoskābes/peptīdu virsmaktīvo vielu sintēze
Bola tipa aminoskābju bāzes uz aminoskābēm ir 2 aminoskābes, kas ir saistītas ar to pašu hidrofobisko ķēdi. Franceschi et al. aprakstīja bola tipa amfifilu sintēzi ar 2 aminoskābēm (D- vai L-alanīns vai L-histidīns) un 1 dažādu garumu alkilķēdi un izpētīja to virsmas aktivitāti. Viņi apspriež jaunu bola tipa amfifilu sintēzi un agregāciju ar aminoskābju frakciju (izmantojot retāk sastopamu β-aminskābi vai spirtu) un C12 -C20 starpliku grupu. Izmantotās retāk sastopamās β-aminoskābes var būt cukura aminoakīds, azidotimīns (AZT) iegūta aminoskābe, norbarna aminoskābe un amino spirts, kas iegūts no AZT (9. attēls). Simetrisko bola tipa amfifilu sintēze, kas iegūta no Tris (hidroksimetil) aminometāna (Tris) (9. attēls).
06 Fizikāli ķīmiskās īpašības
Ir labi zināms, ka uz aminoskābēm balstītās virsmaktīvās vielas (AAS) ir dažādas un daudzpusīgas rakstura un tām ir laba pielietojamība daudzos lietojumos, piemēram, laba šķīdināšana, labas emulģēšanas īpašības, augsta efektivitāte, augstas virsmas aktivitātes veiktspēja un laba izturība pret cieto ūdeni (kalcija jonu tolerance).
Balstoties uz aminoskābju virsmaktīvajām īpašībām (piemēram, virsmas spraigums, CMC, fāzes uzvedība un Krafft temperatūra), šādi secinājumi tika izdarīti pēc plašiem pētījumiem - AAS virsmas aktivitāte ir augstāka par tās parasto virsmaktīvo vielu pretstatu.
6.1 Kritiskā micellu koncentrācija (CMC)
Kritiskā micellu koncentrācija ir viens no svarīgākajiem virsmaktīvo vielu parametriem un regulē daudzas virsmas aktīvās īpašības, piemēram, šķīdināšanu, šūnu līzi un tās mijiedarbību ar bioplēvēm utt. Parasti, palielinot ogļūdeņraža astes ķēdes garumu (palielinot hidrofobiskumu), palielinot virsmas aktivitāti CMC vērtības samazināšanai. Virsmaktīvajām vielām, kuru pamatā ir aminoskābes, parasti ir zemākas CMC vērtības, salīdzinot ar parastajām virsmaktīvajām vielām.
Izmantojot dažādas galvas grupu un hidrofobisko astes kombinācijas (mono-kategoriskais amīds, divjonisko amīdu, bāzes amīdu bāzes esteris), Infante et al. Sintezēja trīs arginīna bāzes AAS un pētīja to CMC un γCMC (virsmas spraigums CMC), parādot, ka CMC un γCMC vērtības samazinājās, palielinoties hidrofobiskā astes garumam. Citā pētījumā Singare un Mhatre atklāja, ka N-α-acilgarinīna virsmaktīvo vielu CMC samazinājās, palielinoties hidrofobisko astes oglekļa atomu skaitam (1. tabula).
Yoshimura et al. Izpētīja no cisteīna iegūto aminoskābju bāzes Dvīņu virsmaktīvo vielu CMC un parādīja, ka CMC samazinājās, kad oglekļa ķēdes garums hidrofobiskajā ķēdē tika palielināts no 10 līdz 12. Turpmāk palielinot oglekļa ķēdes garumu līdz 14, palielinājās CMC, kas apstiprināja, ka garā ķēdes Gemini virsmaktīvo vielām ir zemāka tendence uz apkopojumu.
Faustino et al. ziņoja par jauktu micellu veidošanos anjonu Dvīņu virsmaktīvo vielu ūdens šķīdumos, pamatojoties uz cistīnu. Dvīņu virsmaktīvās vielas tika salīdzinātas arī ar atbilstošajām parastajām monomēriskajām virsmaktīvajām vielām (C 8 Cys). Tika ziņots, ka lipīdu-virsmaktīvo maisījumu CMC vērtības ir zemākas nekā tīras virsmaktīvās vielas. Dvīņu virsmaktīvās vielas un 1,2-diheptanoyl-sn-gliceril-3-fosfoholīns, kas ir ūdens šķīstošs, micellu veidojošs fosfolipīds, bija CMC milimolārā līmenī.
Shrestha un Aramaki pētīja viskoelastīgu tārpiem līdzīgu micellu veidošanos jauktu aminoskābju bāzes anjonu-nonionu virsmaktīvo vielu ūdens šķīdumos, ja nav pieķeršanās sāļu. Šajā pētījumā tika konstatēts, ka N-dodecilglutamātam ir augstāka Krafft temperatūra; Tomēr, neitralizējot ar pamata aminoskābes l-lizīnu, tas ģenerēja micellas un šķīdums sāka izturēties kā Ņūtona šķidrums 25 ° C temperatūrā.
6.2 Laba ūdens šķīdība
Labā AAS šķīdība ūdenī ir saistīta ar papildu CO-NH saitēm. Tas padara AAS bioloģiski noārdāmāku un videi draudzīgāku nekā atbilstošās parastās virsmaktīvās vielas. N-acil-L-glutamīnskābes ūdens šķīdība ir vēl labāka, pateicoties 2 karboksilgrupu. Cn (Ca) 2 ūdens šķīdība ir arī laba, jo 1 molekulā ir 2 jonu arginīna grupas, kā rezultātā šūnu saskarnē ir efektīvāka adsorbcija un difūzija un pat efektīva baktēriju kavēšana zemākā koncentrācijā.
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 virsmaktīvajām vielām ir tendence ģenerēt cietus hidrātus, kas var izgulsnēties no ūdens. Īpašā temperatūrā (tā sauktā Krafft temperatūra) parasti tiek novērots dramatisks un pārtraukts virsmaktīvo vielu šķīdības palielināšanās. Jonu virsmaktīvās vielas KRAFFT punkts ir tās KRAFFT temperatūra CMC.
Šī šķīdības īpašība parasti ir redzama jonu virsmaktīvajām vielām, un to var izskaidrot šādi: virsmaktīvās vielas brīvās monomēra šķīdība ir ierobežota zem Krafft temperatūras, līdz tiek sasniegts Krafft punkts, kur tā šķīdība pakāpeniski palielinās micela veidošanās dēļ. Lai nodrošinātu pilnīgu šķīdību, ir jāsagatavo virsmaktīvās vielas formulējumi temperatūrā virs Krafft punkta.
AAS KRAFFT temperatūra ir pētīta un salīdzināta ar parasto sintētisko virsmaktīvo vielu līmeni. Šrestha un Aramaki pētīja arginīna bāzes AAS Krafft temperatūru un atklāja, ka kritiskā micelle koncentrācija uzrādīja agregācijas izturēšanos pirms-zīdainu formā virs 2-5 × 10-6 mol-l -1, kam sekoja normāla micela formācija (Ohta et al. Pārrunāja attiecības starp viņu Krafft temperatūru un aminoskābju atlikumiem.
Eksperimentos tika atklāts, ka N-heksadekanoil AAS Krafft temperatūra palielinājās, samazinoties aminoskābju atlikumu lielumam (fenilalanīns ir izņēmums), savukārt šķīdības (siltuma uzņemšanas) siltums palielinājās, samazinoties aminoskābju atlikumiem (izņemot glicīnu un fenilalanīnu). Tika secināts, ka gan alanīna, gan fenilalanīna sistēmās DL mijiedarbība ir spēcīgāka nekā LL mijiedarbība N-Hexadecanoyl AAS sāls cietajā formā.
Brito et al. Noteiktā trīs jaunu virsmaktīvo virsmaktīvo vielu virknes temperatūra, izmantojot diferenciālo skenējošo mikrokalorimetriju, un atklāja, ka trifluoracetāta jonu mainīšana uz jonu jonu ievērojami paaugstinājās KRAFFT temperatūrā (apmēram 6 ° C), no 47 ° C līdz 53 ° C. CIS-double saišu klātbūtne un nepiesātinātība, kas atrodas ilgstošos ķēdes seriālos atvasinājumos, izraisīja ievērojamu KRAFFT temperatūras pazemināšanos. Tika ziņots, ka n-dodecilglutamātam ir augstāka KRAFFT temperatūra. Tomēr neitralizācija ar pamata aminoskābes L-lizīnu izraisīja micellu veidošanos šķīdumā, kas izturējās kā Ņūtona šķidrumi 25 ° C temperatūrā.
6.4.
Virsmaktīvo vielu virsmas spraigums ir saistīts ar hidrofobās daļas ķēdes garumu. Zhang et al. Nātrija kokoilglicināta virsmas spraigums ar Vilhelmijas plāksnes metodi (25 ± 0,2) ° C un noteica virsmas spraiguma vērtību CMC kā 33 mn -m -1, CMC kā 0,21 mmol -l -1. Yoshimura et al. Noteica 2C N Cys tipa aminoskābju bāzes virsmas virsmas spraiguma virsmas spraigumu 2C N Cys balstītu virsmas aktīvo līdzekļu virsmas spraigumu. Tika konstatēts, ka virsmas spraigums CMC samazinājās, palielinoties ķēdes garumam (līdz n = 8), bet tendence tika mainīta virsmaktīvajām vielām ar n = 12 vai garāku ķēdes garumu.
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 ūdens šķīdumiem (C12 Malna 2, C12 Aspna 2 un C12 GluNa 2). Plato vērtības pēc CMC salīdzināšanas un tika konstatēts, ka virsmas spraigums samazinājās ļoti zemā CAC1 2 koncentrācijā. Tas ir saistīts ar kalcija jonu ietekmi uz virsmaktīvās vielas izvietojumu gāzes un ūdens saskarnē. No otras puses, gandrīz nemainīgi līdz 10 mmol-L -1 CAC1 2 koncentrācijai bija gandrīz nemainīga N-dodecilaminomalonāta un N-dodecilaspartāta sāļu virsmas spriedze. Virs 10 mmol -L -1, virsmas spraigums strauji palielinās, jo virsmaktīvās vielas kalcija sāls veidojas. N-dodecilglutamāta disodium sāls mērenā CAC1 2 pievienošana izraisīja ievērojamu virsmas spraiguma samazināšanos, savukārt turpinot CAC1 2 koncentrācijas palielināšanos vairs neradīja būtiskas izmaiņas.
Lai noteiktu Gemini-tipa AA adsorbcijas kinētiku gāzes un ūdens saskarnē, dinamisko virsmas spraigumu noteica, izmantojot maksimālo burbuļa spiediena metodi. Rezultāti parādīja, ka visilgāk testa laikā 2C 12 Cys dinamiskais virsmas spraigums nemainījās. Dinamiskās virsmas spraiguma samazināšanās ir atkarīga tikai no koncentrācijas, hidrofobisko astes garuma un hidrofobisko astes skaita. Palielinoties virsmaktīvās vielas koncentrācijai, samazinoties ķēdes garumam, kā arī ķēžu skaitam, tika veikta ātrāka samazināšanās. Rezultāti, kas iegūti augstākai C N Cys koncentrācijai (n = 8 līdz 12), ir ļoti tuvu γ CMC, ko mēra ar Wilhelmy metodi.
Citā pētījumā nātrija dilaurilcistīna (SDLC) un nātrija didecamino cistīna dinamiskā virsmas spriedze tika noteikta ar Wilhelmy plāksnes metodi, un turklāt to ūdens šķīdumu līdzsvara virsmas spriedze tika noteikta ar piliena tilpuma metodi. Disulfīdu obligāciju reakcija tika tālāk izpētīta 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 disulfīdu saites uz sulfonskābes grupām, 0,1 mmol -L -1 SDLC šķīdumam pievienoja agregāti (5 mmol -l -1). Transmisijas elektronu mikroskopija un dinamiskā gaismas izkliedes rezultāti parādīja, ka šķīdumā nav izveidojušies agregāti. Tika konstatēts, ka SDLC virsmas spraigums 20 minūšu laikā palielinās no 34 mn -m -1 līdz 60 mn -m -1.
6.5 Bināra virsmas mijiedarbība
Dzīvības zinātnēs vairākas grupas ir pētījušas katjonu AAS (diacilglicerīna arginīna balstītu virsmaktīvo vielu) un fosfolipīdu maisījumu vibrāciju īpašības gāzes un ūdens saskarnē, beidzot secinot, ka šī neideālā īpašība izraisa elektrostatiskās mijiedarbības izplatību.
6.6 Agregācijas īpašības
Dinamisko gaismas izkliedi parasti izmanto, lai noteiktu aminoskābju bāzes monomēru un Dvīņu virsmaktīvo vielu agregācijas īpašības koncentrācijā virs CMC, iegūstot acīmredzamu hidrodinamisko diametru DH (= 2r h). C N Cys un 2CN Cys veidotie agregāti ir salīdzinoši lieli, un tiem ir plaša mēroga sadalījums, salīdzinot ar citām virsmaktīvajām vielām. Visas virsmaktīvās vielas, izņemot 2C 12 Cys, parasti veido apkopojumus apmēram 10 nm. Dvīņu virsmaktīvo vielu micellu izmēri ir ievērojami lielāki nekā to monomēru kolēģiem. Ogļūdeņražu ķēdes garuma palielināšanās palielina arī micela lieluma palielināšanos. Ohta et al. aprakstīja trīs dažādu n-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanīna tetrametilamonija agregācijas īpašības ūdens šķīdumā un parādīja, ka diastereoizomēriem ir tāda pati kritiskā agregācijas koncentrācija ūdens šķīdumā. Iwahashi et al. investigated by circular dichroism, NMR and vapor pressure osmometry the The formation of chiral aggregates of N-dodecanoyl-L-glutamic acid, N-dodecanoyl-L-valine and their methyl esters in different solvents (such as tetrahydrofuran, acetonitrile, 1,4-dioxane and 1,2-dichloroethane) with rotational properties was investigated by Apļveida dihroisms, NMR un tvaika spiediena osmometrija.
6.7.
Viens no pētniecības virzieniem ir arī uz aminoskābju bāzes uz aminoskābju bāzes adsorbciju un to salīdzinājumu ar parasto līdzinieku. Piemēram, tika izpētītas aromātisko aminoskābju dodecilesteru interfeisiālās adsorbcijas īpašības, kas iegūtas no LEP un LEP. Rezultāti parādīja, ka LET un LEP bija attiecīgi zemāki saskarnes laukumi pie gāzes un šķidruma saskarnes un attiecīgi ūdens/heksāna saskarnē.
Bordes et al. pētīja šķīduma izturēšanos un adsorbciju trīs dikarboksilēto aminoskābju virsmaktīvo vielu gāzes un ūdens saskarnē, dodecilglutamāta, dodecil-aspartāta un aminomalonāta dezodija sāļiem (attiecīgi ar 3, 2 un 1 oglekļa atomiem starp abām karboksilgrupām). Saskaņā ar šo ziņojumu, dikarboksilēto virsmaktīvo vielu CMC bija 4-5 reizes augstāks nekā monokarboksilētajā dodecilglicīna sāls. Tas tiek attiecināts uz ūdeņraža saišu veidošanos starp dikarboksilētajām virsmaktīvajām vielām un kaimiņu molekulām caur tajā esošajām amīdu grupām.
6.8. Fāzes uzvedība
Virsmaktīvajām vielām ļoti augstā koncentrācijā tiek novērotas izotropas pārtrauktas kubiskās fāzes. Virsmaktīvās vielas molekulas ar ļoti lielām galvas grupām mēdz veidot mazāka pozitīva izliekuma agregātus. Marques et al. pētīja 12LYS12/12SER un 8LYS8/16SER sistēmu fāzes izturēšanos (sk. 10. attēlu), un rezultāti parādīja, ka 12LYS12/12Ser sistēmai ir fāzes atdalīšanas zona starp micelāru un vezikulārā šķīduma reģioniem, savukārt 8LYS8/16Ser sistēmā 8LYS8/16Ser sistēmu redzama nepārtraukta pāreja (elongated Micell Phase reģiona reģionā. vezikulu fāzes reģions). Jāatzīmē, ka 12LYS12/12SER sistēmas vezikulu reģionam pūslīši vienmēr pastāv līdzās ar micellām, savukārt 8LYS8/16Ser sistēmas vezikulu reģionam ir tikai pūslīši.
Catanionic maisījumi uz lizīna un serīna bāzes virsmaktīvajām vielām: simetrisks 12LYS12/12Ser pāris (pa kreisi) un asimetrisks 8LYS8/16Ser pāris (labajā pusē)
6.9 Emulģējoša spēja
Kouchi et al. Pārbaudīja N- emulģējošo spēju, saskarnes spriedzi, izkliedētību un viskozitāti [3-dodecil-2-hidroksipropil] -l-arginīns, l-glutamāts un citi AAS. Salīdzinot ar sintētiskajām virsmaktīvajām vielām (to parasto nejonu un amfotēriskajiem kolēģiem), rezultāti parādīja, ka AA ir spēcīgāka emulģējoša spēja nekā parastajām virsmaktīvajām vielām.
Baczko et al. Sintezētas jaunas anjonu aminoskābju virsmaktīvās vielas un izpētīja to piemērotību kā hirāli orientētiem NMR spektroskopijas šķīdinātājiem. Sulfonātu bāzes amfifilisko L-PHE vai L-ALA atvasinājumu virkne ar dažādām hidrofobām astēm (pentil ~ tetradecil) tika sintezētas, reaģējot uz aminoskābēm ar O-sulfobenzoic anhidrīdu. Wu et al. sintezēti n-t-d-t-fatty acyl aaS nātrija sāļi unIzpētīja to emulģēšanas spēju eļļas ūdens emulsijās, un rezultāti parādīja, ka šīs virsmaktīvās vielas labāk darbojās ar etilacetātu kā eļļas fāzi, nevis ar n-heksānu kā eļļas fāzi.
6.10. Sintēzes un ražošanas sasniegumi
Smago ūdens izturību var saprast kā virsmaktīvo vielu spēju pretoties tādu jonu klātbūtnei kā kalcijs un magnijs cietā ūdenī, ti, spēja izvairīties no nokrišņu kalcija ziepēm. Virsmaktīvās vielas ar augstu cieto ūdeni izturību ir ļoti noderīgas mazgāšanas līdzekļu formulējumiem un personīgās higiēnas līdzekļiem. Cietā ūdens izturību 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 kalcija ziepēm, kas veidojas no 100 g nātrija oleāta, lai to izkliedētu ūdenī. Vietās ar augstu cieto ūdeni augstas kalcija un magnija jonu un minerālu satura koncentrācijas var apgrūtināt dažus praktiskus pielietojumus. Bieži vien nātrija jonu izmanto kā sintētiskās anjonu virsmaktīvās vielas pretstatu. Tā kā divvērtīgais kalcija jons ir saistīts ar abām virsmaktīvo vielu molekulām, tas izraisa virsmaktīvās vielas vieglāk no šķīduma, padarot mazgāšanas līdzekļu mazāku iespējamo.
AAS cietā ūdens izturības izpēte parādīja, ka skābes un cietā ūdens rezistenci spēcīgi ietekmēja papildu karboksilgrupa, un skābes un cietā ūdens izturība palielinājās vēl vairāk, palielinoties starpliku grupas garumam starp abām karboksilgrupām. Skābes un cietā ūdens izturības secība bija c 12 glicināts <c 12 aspartāts <c 12 glutamāts. Salīdzinot dikarboksilēto amīda saiti un attiecīgi dikarboksilēto aminogurvju virsmaktīvo vielu, tika konstatēts, ka pēdējās pH diapazons ir plašāks un tā virsmas aktivitāte palielinājās, pievienojot atbilstošu skābes daudzumu. Dikarboksilētās N-alkil-aminoskābes parādīja helātu iedarbību kalcija jonu klātbūtnē, un C 12 aspartāts veidoja baltu želeju. C 12 glutamāts uzrādīja augstu virsmas aktivitāti augstā Ca 2+ koncentrācijā, un paredzams, ka tas tiks izmantots jūras ūdens atsāļšanā.
6.11. Izkliedēšana
Izkliedēšana attiecas uz virsmaktīvās vielas spēju novērst virsmaktīvās vielas saliekšanu un sedimentāciju šķīdumā.Izkliedēšana ir svarīgs virsmaktīvo vielu īpašums, kas padara tos piemērotus lietošanai mazgāšanas līdzekļos, kosmētikā un farmācijā.Izkliedējošajam līdzeklim jābūt esterim, ēterim, amīdu vai aminogedijai starp hidrofobisko grupu un terminālo hidrofilo grupu (vai starp taisnas ķēdes hidrofobiskām grupām).
Parasti anjonu virsmaktīvās vielas, piemēram, alkanolamido sulfāti un amfotēriskās virsmaktīvās vielas, piemēram, amidosulfobetaine, ir īpaši efektīvas kā kalcija ziepju izkliedējošie līdzekļi.
Daudzi pētniecības centieni ir noteicuši AAS izkliedējamību, kur tika atzīts, ka n-lauroil lizīns ir slikti saderīgs ar ūdeni un ir grūti lietojams kosmētikas formulējumiem.Šajā sērijā N-acil-aizvietotām pamata aminoskābēm ir lieliska izkliedējamība, un tās tiek izmantotas kosmētikas nozarē, lai uzlabotu preparātus.
07 toksicitāte
Parastās virsmaktīvās vielas, īpaši katjonu virsmaktīvās vielas, ir ļoti toksiskas ūdens organismiem. Viņu akūtā toksicitāte ir saistīta ar virsmaktīvo vielu adsorbcijas mijiedarbības fenomenu šūnu ūdens saskarnē. Virsmaktīvo vielu CMC samazināšana parasti rada spēcīgāku virsmaktīvo vielu interfeisa adsorbciju, kā rezultātā to paaugstina akūta toksicitāte. Virsmaktīvo vielu hidrofobās ķēdes garuma palielināšanās palielina arī virsmaktīvās vielas akūtas toksicitātes palielināšanos.Lielākā daļa AAS ir zema vai netoksiska cilvēkiem un videi (īpaši jūras organismiem) un ir piemērotas lietošanai kā pārtikas sastāvdaļas, farmācija un kosmētika.Daudzi pētnieki ir pierādījuši, ka aminoskābju virsmaktīvās vielas ir maigas un nav aizraujošas ādai. Ir zināms, ka arginīnā balstītas virsmaktīvās vielas ir mazāk toksiskas nekā viņu parastie kolēģi.
Brito et al. Pētīja aminoskābju bāzes amfifilu un to [tirozīna (Tyr), hidroksiprolīna (HYP), serīna (SER) un lizīna (Lys) spontāna veidošanos katjonu pūslīšu spontānai un ic 50) spontānai veidošanai (Ic 50) un deva datus par to akūtā toksicitāti Daphnia Magnam (Ic 50). Viņi sintezēja dodeciltrimetilamonija bromīda (DTAB)/lys-atvasinājumu un/vai ser-/lys-atvasināto maisījumu katjonu pūslīšus un pārbaudīja to ekotoksicitāti un hemolītisko potenciālu, parādot, ka viss AAS un to vezikulu saturošais sajaukums ir mazāk toksisks nekā parastais furmutais DTab.
Rosa et al. pētīja DNS saistīšanos (asociāciju) ar stabilām aminoskābju bāzes katjonu pūslīšiem. Atšķirībā no parastajām katjonu virsmaktīvajām vielām, kuras bieži šķiet toksiskas, katjonu aminoskābju virsmaktīvo vielu mijiedarbība šķiet netoksiska. Katjonu AAS balstās uz arginīnu, kas spontāni veido stabilus pūslīšus kombinācijā ar noteiktām anjonu virsmaktīvajām vielām. Tiek ziņots, ka arī aminoskābju bāzes korozijas inhibitori nav toksiski. Šīs virsmaktīvās vielas viegli sintezē ar augstu tīrību (līdz 99%), zemām izmaksām, viegli bioloģiski noārdāmām un pilnībā šķīstot ūdens barotnē. Vairāki pētījumi parādīja, ka sēru saturošās aminoskābju virsmaktīvās vielas ir pārākas korozijas kavēšana.
Nesenā pētījumā Perinelli et al. ziņoja par apmierinošu ramnolipīdu toksikoloģisko profilu salīdzinājumā ar parastajām virsmaktīvajām vielām. Ir zināms, ka ramnolipīdi darbojas kā caurlaidības pastiprinātāji. Viņi arī ziņoja par ramnolipīdu ietekmi uz makromolekulāro zāļu epitēlija caurlaidību.
08 pretmikrobu aktivitāte
Virsmaktīvo vielu pretmikrobu aktivitāti var novērtēt ar minimālo inhibējošo koncentrāciju. Arginīnā balstītu virsmaktīvo vielu pretmikrobu aktivitāte ir sīki pētīta. Tika konstatēts, ka gramnegatīvas baktērijas ir izturīgākas pret arginīnu balstītām virsmaktīvajām vielām nekā grampozitīvām baktērijām. Virsmaktīvo vielu pretmikrobu aktivitāti parasti palielina hidroksilgrupa, ciklopropāna vai nepiesātinātas saites acil ķēdēs. Castillo et al. parādīja, ka acilķēžu garums un pozitīvais lādiņš nosaka molekulas HLB vērtību (hidrofīlais lipofīlais līdzsvars), un tie ietekmē to spēju izjaukt membrānas. Nα-acilgarinīna metilesters ir vēl viena svarīga katjonu virsmaktīvo vielu klase ar plaša spektra pretmikrobu aktivitāti, un tā ir viegli bioloģiski noārdāma, un tam ir zema vai bez toksicitātes. Pētījumi par Nα-acilginīna metilesteru bāzes virsmaktīvo vielu mijiedarbību ar 1,2-dipalmitoil-Sn-propiltriooksil-3-fosforilholīna un 1,2-ditetradekanoil-sn-propiltrioxyl-3-fosforilholīna barjeru modeļa modelēm, un tam ir paredzēts, ka šai grupai ir redzams, ka šai klasei ir redzams, ka šai kultūrai ir redzams, ka šai grupai ir daudz, un ar tiem ir dzīvs. Antimikrobiālie rezultāti parādīja, ka virsmaktīvajām vielām ir laba antibakteriāla aktivitāte.
09 Reoloģiskās īpašības
Virsmaktīvo vielu reoloģiskajām īpašībām ir ļoti svarīga loma, nosakot un prognozējot to pielietojumu dažādās nozarēs, ieskaitot pārtiku, farmaceitiskos līdzekļus, naftas ieguvi, personīgo aprūpi un mājas aprūpes produktus. Ir veikti daudzi pētījumi, lai apspriestu saistību starp aminoskābju virsmaktīvo vielu un CMC viskoelastību.
10 lietojumprogrammas kosmētikas nozarē
AAS izmanto daudzu personīgās higiēnas līdzekļu formulēšanā.Tiek uzskatīts, ka kālija N-kookalikināta glicināts ir maigs pret ādu un tiek izmantots sejas tīrīšanā, lai noņemtu dūņas un grimu. N-acil-L-glutamīnskābei ir divas karboksilgrupu, kas padara to ūdenī šķīstošāku. Starp šiem AAS AAS, kuru pamatā ir C 12 taukskābes, plaši izmanto sejas tīrīšanā, lai noņemtu dūņas un grimu. AAS ar C 18 ķēdi tiek izmantoti kā emulgatori ādas kopšanas līdzekļos, un ir zināms, ka n-lauril alanīna sāļi rada krēmīgas putas, kas nav kairinošas ādai, un tāpēc tās var izmantot mazuļu kopšanas līdzekļu formulēšanā. N-lauril bāzes AA, ko izmanto zobu pastā, ir laba mazgāšanas līdzeklis, kas līdzīgs ziepēm un spēcīgai enzīmu inhibējošai efektivitātei.
Pēdējo gadu desmitu laikā kosmētikas, personīgās higiēnas līdzekļu un farmācijas virsmaktīvo vielu izvēle ir vērsta uz zemu toksicitāti, maigumu, maigumu pieskārienam un drošībai. Šo produktu patērētāji precīzi apzinās iespējamo kairinājumu, toksicitāti un vides faktorus.
Mūsdienās AAS izmanto, lai formulētu daudzus šampūnus, matu krāsvielas un vannas ziepes, jo to daudzās priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem kolēģiem kosmētikā un personīgās higiēnas līdzekļos.Uz olbaltumvielām balstītām virsmaktīvajām vielām ir vēlamas īpašības, kas vajadzīgas personīgās higiēnas līdzekļiem. Dažiem AAS ir filmu veidošanas iespējas, bet citiem ir labas putojošās iespējas.
Aminoskābes ir svarīgi dabiski sastopami mitrinoši faktori Stratum Corneum. Kad epidermas šūnas mirst, tās kļūst par slāņu radzenes daļu, un intracelulāros proteīnus pakāpeniski sadalās līdz aminoskābēm. Pēc tam šīs aminoskābes tiek pārvadātas tālāk stratum corneum, kur tās absorbē taukus vai taukiem līdzīgas vielas epidermas slāņa radzenē, tādējādi uzlabojot ādas virsmas elastību. Aptuveni 50% no dabiskā mitrinošā koeficienta ādā sastāv no aminoskābēm un pirolidona.
Kolagēns, parastā kosmētiskā sastāvdaļa, satur arī aminoskābes, kas uztur ādu maigu.Ādas problēmas, piemēram, nelīdzenums un blāvums, lielā mērā ir saistīts ar aminoskābju trūkumu. Viens pētījums parādīja, ka aminoskābes sajaukšana ar ziedes mazinātu ādas apdegumiem un skartās zonas atgriezās normālā stāvoklī, nekļūstot par keloīdu rētām.
Ir atzīts, ka aminoskābes ir ļoti noderīgas, rūpējoties par bojātām kutikulām.Sausi, bezveidīgi mati var norādīt uz aminoskābju koncentrācijas samazināšanos smagi bojātā stratum corneum. Aminoskābēm ir spēja iekļūt kutikulā matu vārpstā un absorbēt mitrumu no ādas.Šī virsmaktīvo vielu bāzes spēja padara tās ļoti noderīgas šampūnos, matu krāsvielās, matu mīkstinātājos, matu kondicionieros un aminoskābju klātbūtnē padara matus stiprus.
11 Pieteikumi ikdienas kosmētikā
Pašlaik visā pasaulē pieaug pieprasījums pēc uz aminoskābēm balstītiem mazgāšanas līdzekļu formulējumiem.Ir zināms, ka AAS ir labākas tīrīšanas spējas, putojošās spējas un auduma mīkstināšanas īpašības, kas padara tās piemērotas sadzīves mazgāšanas līdzekļiem, šampūniem, ķermeņa mazgāšanai un citām lietojumiem.Tiek ziņots, ka asparķskābes atvasināta amfotēriskā AAS ir ļoti efektīvs mazgāšanas līdzeklis ar helātu veidošanas īpašībām. Tika konstatēts, ka mazgāšanas līdzekļu sastāvdaļu izmantošana, kas sastāv no N-alkil-β-aminoetoksi skābēm, samazina ādas kairinājumu. Tiek ziņots, ka šķidruma mazgāšanas līdzekļu sastāvs, kas sastāv no N-kookoil-β-aminopropionāta, ir efektīvs mazgāšanas līdzeklis eļļas traipiem uz metāla virsmām. Ir pierādīts, ka aminokarboksilskābes virsmaktīvās vielas C 14 Chohch 2 NHCH 2 COONA ir arī labāka mazgāšanas līdzeklis, un to izmanto tekstilizstrādājumu, paklāju, matiņu, stikla utt. Tekstilizstrādājumu, aminopropionskābes-N 2-hidroksi-3-aminopropionskābes un tādējādi n-acetoetiķskābes atvasinājumu tīrīšanai ir zināms, ka ir labas kompleksa spējas, un tādējādi tiek piešķirta n-acetoetiķskābe.
Keigo un Tatsuya to patentā, lai labāka mazgāšanas spējai un stabilitātei, ērtai putu pārrāvumam un laba auduma mīkstināšanai, Keigo un Tatsuya ir ziņojusi par mazgāšanas līdzekļu zāļu formu sagatavošanu, kuras pamatā ir n- (n'-garas ķēdes acil-β-alanil)-β-alanīns, ērta putu laušana un laba auduma mīkstināšana. KAO izstrādāja mazgāšanas līdzekļa formulējumu, kura pamatā ir N-acil-1 -N-hidroksi-β-alanīns, un ziņoja par zemu ādas kairinājumu, augstu ūdens izturību un augstu traipu noņemšanas jaudu.
Japānas uzņēmums Ajinomoto izmanto zemu toksisku un viegli noārdāmu AA, pamatojoties uz L-glutamīnskābi, L-arginīnu un L-lizīnu kā galvenās sastāvdaļas šampūnos, mazgāšanas līdzekļos un kosmētikā (13. attēls). Ziņots arī par fermentu piedevu spēju mazgāšanas līdzekļa preparātos noņemt olbaltumvielu piesārņojumu. Ir ziņots, ka n-acil AAS, kas iegūti no glutamīnskābes, alanīna, metilglicīna, serīna un asparmīnskābes, to izmanto kā izcilus šķidros mazgāšanas līdzekļus ūdens šķīdumos. Šīs virsmaktīvās vielas vispār nepalielina viskozitāti, pat ļoti zemā temperatūrā, un tās var viegli pārnest no putojošās ierīces glabāšanas trauka, lai iegūtu viendabīgas putas.
Pasta laiks: jūnijs-09-2022