Talahanayan ng mga nilalaman para sa artikulong ito:
1. Pag -unlad ng mga amino acid
2. Mga katangian ng istruktura
3. Komposisyon ng kemikal
4.Classification
5. Synthesis
6. Mga Katangian ng Physicochemical
7. Toxicity
8. Antimicrobial na aktibidad
9. Mga katangian ng rheological
10. Mga Aplikasyon sa industriya ng kosmetiko
11. Mga aplikasyon sa pang -araw -araw na pampaganda
Amino acid surfactants (AAS)ay isang klase ng mga surfactant na nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng mga pangkat ng hydrophobic na may isa o higit pang mga amino acid. Sa kasong ito, ang mga amino acid ay maaaring synthetic o nagmula sa mga hydrolysates ng protina o mga katulad na nababagong mapagkukunan. Sakop ng papel na ito ang mga detalye ng karamihan sa magagamit na mga ruta ng sintetiko para sa AAS at ang epekto ng iba't ibang mga ruta sa mga katangian ng physicochemical ng mga produkto ng pagtatapos, kabilang ang solubility, pagkakalat ng katatagan, pagkakalason at biodegradability. Bilang isang klase ng mga surfactant sa pagtaas ng demand, ang kakayahang umangkop ng AAS dahil sa kanilang variable na istraktura ay nag -aalok ng isang malaking bilang ng mga komersyal na oportunidad.
Ibinigay na ang mga surfactant ay malawakang ginagamit sa mga detergents, emulsifier, corrosion inhibitors, tersiyaryo na pagbawi ng langis at mga parmasyutiko, ang mga mananaliksik ay hindi kailanman tumigil na bigyang pansin ang mga surfactant.
Ang mga Surfactant ay ang pinaka -kinatawan na mga produktong kemikal na natupok sa maraming dami sa pang -araw -araw na batayan sa buong mundo at nagkaroon ng negatibong epekto sa kapaligiran ng aquatic.Ipinakita ng mga pag -aaral na ang malawakang paggamit ng tradisyonal na mga surfactant ay maaaring magkaroon ng negatibong epekto sa kapaligiran.
Ngayon, ang hindi pagkakalason, biodegradability at biocompatibility ay halos mahalaga sa mga mamimili bilang utility at pagganap ng mga surfactant.
Ang mga biosurfactant ay friendly friendly sustainable surfactants na natural na synthesized ng mga microorganism tulad ng bakterya, fungi, at lebadura, o lihim na extracellularly.Samakatuwid, ang mga biosurfactant ay maaari ring ihanda ng disenyo ng molekular upang gayahin ang natural na mga istrukturang amphiphilic, tulad ng mga phospholipids, alkyl glycosides at acyl amino acid.
Amino acid surfactants (AAS)ay isa sa mga tipikal na surfactant, na karaniwang ginawa mula sa hayop o agriculturally na nagmula ng mga hilaw na materyales. Sa nakalipas na dalawang dekada, ang mga AA ay nakakaakit ng maraming interes mula sa mga siyentipiko bilang mga surfactant ng nobela, hindi lamang dahil maaari silang mai-synthesize mula sa mga nababago na mapagkukunan, ngunit din dahil ang mga AA ay madaling mapahamak at hindi nakakapinsala sa mga produkto, na ginagawang mas ligtas para sa kapaligiran.
Ang mga AA ay maaaring tukuyin bilang isang klase ng mga surfactant na binubuo ng mga amino acid na naglalaman ng mga grupo ng amino acid (HO 2 C-CHR-NH 2) o mga residue ng amino acid (HO 2 C-CHR-NH-). Ang 2 functional na rehiyon ng amino acid ay nagbibigay -daan para sa derivation ng isang malawak na iba't ibang mga surfactant. Ang isang kabuuang 20 karaniwang proteinogenic amino acid ay kilala na umiiral sa kalikasan at may pananagutan para sa lahat ng mga reaksyon ng physiological sa paglago at mga aktibidad sa buhay. Nag -iiba sila sa bawat isa ayon sa nalalabi R (Larawan 1, ang PK A ay ang negatibong logarithm ng pare -pareho ng acid dissociation na pare -pareho ng solusyon). Ang ilan ay hindi polar at hydrophobic, ang ilan ay polar at hydrophilic, ang ilan ay pangunahing at ang ilan ay acidic.
Dahil ang mga amino acid ay mga nababago na compound, ang mga surfactant na synthesized mula sa mga amino acid ay mayroon ding isang mataas na potensyal na maging sustainable at environment friendly. Ang simple at natural na istraktura, mababang pagkakalason at mabilis na biodegradability ay madalas na ginagawang higit sa maginoo na mga surfactant. Gamit ang mga nababagong hilaw na materyales (hal. Amino acid at mga langis ng gulay), ang mga AA ay maaaring gawin ng iba't ibang mga ruta ng biotechnological at mga ruta ng kemikal.
Noong unang bahagi ng ika -20 siglo, ang mga amino acid ay unang natuklasan na gagamitin bilang mga substrate para sa synthesis ng mga surfactant.Ang mga AA ay pangunahing ginagamit bilang mga preservatives sa mga form na parmasyutiko at kosmetiko.Bilang karagdagan, ang mga AA ay natagpuan na aktibo sa biologically laban sa iba't ibang mga bakterya na nagdudulot ng sakit, mga bukol, at mga virus. Noong 1988, ang pagkakaroon ng mga murang AAS na nabuo ng interes sa pananaliksik sa aktibidad sa ibabaw. Ngayon, sa pag -unlad ng biotechnology, ang ilang mga amino acid ay nagagawa ring synthesized nang komersyo sa isang malaking sukat sa pamamagitan ng lebadura, na hindi tuwirang nagpapatunay na ang produksiyon ng AAS ay mas palakaibigan.
01 Pag -unlad ng mga amino acid
Maaga pa noong unang bahagi ng ika -19 na siglo, kapag ang natural na nagaganap na mga amino acid ay unang natuklasan, ang kanilang mga istraktura ay hinuhulaan na lubos na mahalaga - magagamit bilang mga hilaw na materyales para sa paghahanda ng mga amphiphiles. Ang unang pag -aaral sa synthesis ng AAS ay iniulat ni Bondi noong 1909.
Sa pag-aaral na iyon, ang N-acylglycine at N-acylalanine ay ipinakilala bilang mga pangkat ng hydrophilic para sa mga surfactant. Ang kasunod na trabaho ay kasangkot sa synthesis ng lipoamino acid (AAS) gamit ang glycine at alanine, at Hentrich et al. nai -publish isang serye ng mga natuklasan,kabilang ang unang aplikasyon ng patent, sa paggamit ng acyl sarcosinate at acyl aspartate salts bilang mga surfactant sa mga produktong paglilinis ng sambahayan (EG shampoos, detergents at toothpastes).Kasunod nito, maraming mga mananaliksik ang nagsisiyasat sa synthesis at physicochemical na katangian ng acyl amino acid. Sa ngayon, ang isang malaking katawan ng panitikan ay nai -publish sa synthesis, mga katangian, pang -industriya na aplikasyon at biodegradability ng AAS.
02 Mga Katangian ng Struktural
Ang non-polar hydrophobic fatty acid chain ng AA ay maaaring mag-iba sa istraktura, haba ng chain at bilang.Ang pagkakaiba -iba ng istruktura at mataas na aktibidad ng ibabaw ng AAS ay nagpapaliwanag ng kanilang malawak na pagkakaiba -iba ng compositional at physicochemical at biological na mga katangian. Ang mga head group ng AAS ay binubuo ng mga amino acid o peptides. Ang mga pagkakaiba -iba sa mga pangkat ng ulo ay tumutukoy sa adsorption, pagsasama -sama at biological na aktibidad ng mga surfactant na ito. Ang mga functional na grupo sa pangkat ng ulo pagkatapos ay matukoy ang uri ng AA, kabilang ang cationic, anionic, nonionic, at amphoteric. Ang kumbinasyon ng mga hydrophilic amino acid at hydrophobic long-chain na bahagi ay bumubuo ng isang amphiphilic na istraktura na ginagawang aktibo ang molekula. Bilang karagdagan, ang pagkakaroon ng mga asymmetric carbon atoms sa molekula ay nakakatulong upang mabuo ang mga molekula ng chiral.
03 komposisyon ng kemikal
Ang lahat ng mga peptides at polypeptides ay ang mga produktong polymerization ng halos 20 α-proteinogenic α-amino acid. Ang lahat ng 20 α-amino acid ay naglalaman ng isang carboxylic acid functional group (-COOH) at isang amino functional group (-NH 2), na parehong nakakabit sa parehong tetrahedral α-carbon atom. Ang mga amino acid ay naiiba sa bawat isa sa pamamagitan ng iba't ibang mga pangkat ng R na nakakabit sa α-carbon (maliban sa lycine, kung saan ang pangkat ng R ay hydrogen.) Ang mga pangkat ng R ay maaaring magkakaiba sa istraktura, laki at singil (acidity, alkalinity). Ang mga pagkakaiba -iba na ito ay tumutukoy din sa solubility ng mga amino acid sa tubig.
Ang mga amino acid ay chiral (maliban sa glycine) at optically aktibo sa likas na katangian dahil mayroon silang apat na magkakaibang mga kapalit na naka -link sa alpha carbon. Ang mga amino acid ay may dalawang posibleng conformations; Ang mga ito ay hindi overlapping na mga imahe ng salamin sa bawat isa, sa kabila ng katotohanan na ang bilang ng mga L-stereoisomer ay makabuluhang mas mataas. Ang R-group na naroroon sa ilang mga amino acid (phenylalanine, tyrosine at tryptophan) ay aryl, na humahantong sa isang maximum na pagsipsip ng UV sa 280 nm. Ang acidic α-COOH at ang pangunahing α-NH 2 sa mga amino acid ay may kakayahang ionization, at ang parehong mga stereoisomer, alinman ang mga ito, ay bumubuo ng balanse ng ionization na ipinapakita sa ibaba.
R-COOH ↔R-Coo－＋ h＋
R-NH3＋↔r-nh2＋ h＋
Tulad ng ipinapakita sa balanse ng ionization sa itaas, ang mga amino acid ay naglalaman ng hindi bababa sa dalawang mahina na acidic na grupo; Gayunpaman, ang pangkat ng carboxyl ay mas acidic kumpara sa protonated amino group. PH 7.4, ang pangkat ng carboxyl ay nai -deproton habang ang grupo ng amino ay protonated. Ang mga amino acid na may mga non-ionizable R group ay electrically neutral sa pH at bumubuo ng zwitterion.
04 Pag -uuri
Maaaring maiuri ang AAS ayon sa apat na pamantayan, na inilarawan sa ibaba.
4.1 Ayon sa pinagmulan
| Ayon sa pinagmulan, ang mga AA ay maaaring nahahati sa 2 kategorya tulad ng sumusunod. ① Likas na kategorya Ang ilang mga natural na nagaganap na mga compound na naglalaman ng mga amino acid ay mayroon ding kakayahang mabawasan ang pag -igting sa ibabaw/interface, at ang ilan ay lumampas pa sa pagiging epektibo ng glycolipids. Ang mga AA na ito ay kilala rin bilang lipopeptides. Ang mga lipopeptides ay mababang mga compound ng molekular na timbang, na karaniwang ginawa ng mga species ng Bacillus.
Ang nasabing AA ay higit na nahahati sa 3 mga subclass:Surfactin, iturin at fengycin.
|
| Ang pamilya ng mga peptides na aktibo sa ibabaw ay sumasaklaw sa mga variant ng heptapeptide ng iba't ibang mga sangkap,tulad ng ipinapakita sa Figure 2A, kung saan ang isang C12-C16 na hindi nabubuong β-hydroxy fatty acid chain ay naka-link sa peptide. Ang ibabaw-aktibong peptide ay isang macrocyclic lactone kung saan ang singsing ay sarado ng catalysis sa pagitan ng C-terminus ng β-hydroxy fatty acid at ang peptide. Sa subclass ng Iturin, mayroong anim na pangunahing variant, lalo na ang Iturin A at C, Mycosubtilin at Bacillomycin D, F at L.Sa lahat ng mga kaso, ang mga heptapeptides ay naka-link sa C14-C17 chain ng β-amino fatty acid (ang mga kadena ay maaaring magkakaiba). Sa kaso ng Ekurimycins, ang pangkat ng amino sa β-posisyon ay maaaring bumuo ng isang amide bond na may C-terminus sa gayon bumubuo ng isang istruktura ng macrocyclic lactam.
Ang subclass fengycin ay naglalaman ng fengycin A at B, na tinatawag ding plipastatin kapag ang Tyr9 ay d-configure.Ang decapeptide ay naka -link sa isang C14 -C18 saturated o unsaturated β -hydroxy fatty acid chain. Ang istruktura, ang plipastatin ay isa ring macrocyclic lactone, na naglalaman ng isang tyr side chain sa posisyon 3 ng pagkakasunud-sunod ng peptide at bumubuo ng isang ester bond na may C-terminal na nalalabi, sa gayon ay bumubuo ng isang panloob na istraktura ng singsing (tulad ng kaso para sa maraming mga pseudomonas lipopeptides).
② kategorya ng sintetiko Ang AAS ay maaari ring synthesized sa pamamagitan ng paggamit ng alinman sa acidic, basic at neutral na amino acid. Ang mga karaniwang amino acid na ginagamit para sa synthesis ng AAS ay glutamic acid, serine, proline, aspartic acid, glycine, arginine, alanine, leucine, at protein hydrolysates. Ang subclass ng mga surfactant na ito ay maaaring ihanda ng mga pamamaraan ng kemikal, enzymatic, at chemoenzymatic; Gayunpaman, para sa paggawa ng AAS, ang synthesis ng kemikal ay mas magagawa sa ekonomiya. Kasama sa mga karaniwang halimbawa ang N-lauroyl-l-glutamic acid at N-Palmitoyl-l-glutamic acid.
|
4.2 Batay sa aliphatic chain substituents
Batay sa aliphatic chain substituents, ang mga amino acid-based surfactants ay maaaring nahahati sa 2 uri.
Ayon sa posisyon ng kapalit
| ①n-substituted aas Sa N-substituted compound, ang isang pangkat ng amino ay pinalitan ng isang pangkat na lipophilic o isang pangkat ng carboxyl, na nagreresulta sa pagkawala ng pagiging pangunahing. Ang pinakasimpleng halimbawa ng N-substituted AAS ay mga N-acyl amino acid, na mahalagang anionic surfactants. Ang N-substituted AA ay may isang amide bond na nakakabit sa pagitan ng mga bahagi ng hydrophobic at hydrophilic. Ang amide bond ay may kakayahang bumuo ng isang hydrogen bond, na nagpapadali sa pagkasira ng surfactant na ito sa isang acidic na kapaligiran, sa gayon ginagawa itong biodegradable.
②C-substituted aas Sa C-substituted compound, ang pagpapalit ay nangyayari sa pangkat ng carboxyl (sa pamamagitan ng isang amide o ester bond). Ang mga karaniwang C-substituted compound (EG esters o amides) ay mahalagang cationic surfactants.
③n- at c-substituted aas Sa ganitong uri ng surfactant, ang parehong mga grupo ng amino at carboxyl ay ang bahagi ng hydrophilic. Ang ganitong uri ay mahalagang isang amphoteric surfactant. |
4.3 Ayon sa bilang ng mga hydrophobic tails
Batay sa bilang ng mga pangkat ng ulo at hydrophobic tails, ang AAS ay maaaring nahahati sa apat na pangkat. Straight-chain AAS, Gemini (Dimer) Type AAS, Glycerolipid Type AAs, at Bicephalic Amphiphilic (BOLA) Type AAS. Ang mga straight-chain surfactant ay mga surfactant na binubuo ng mga amino acid na may isang hydrophobic tail (Larawan 3). Ang mga uri ng Gemini AAS ay may dalawang mga grupo ng amino acid polar head at dalawang hydrophobic tails bawat molekula (Larawan 4). Sa ganitong uri ng istraktura, ang dalawang straight-chain AA ay naka-link nang magkasama ng isang spacer at samakatuwid ay tinatawag ding mga dimer. Sa uri ng gliserolipid na AAS, sa kabilang banda, ang dalawang hydrophobic tails ay nakakabit sa parehong pangkat ng ulo ng amino acid. Ang mga surfactant na ito ay maaaring isaalang-alang bilang mga analog ng monoglycerides, diglycerides at phospholipids, habang sa Bola-type AAS, dalawang amino acid head group ay naka-link sa pamamagitan ng isang hydrophobic tail.
4.4 Ayon sa uri ng pangkat ng ulo
①Cationic aas
Ang head group ng ganitong uri ng surfactant ay may positibong singil. Ang pinakaunang cationic AAS ay ang ethyl cocoyl na magtaltalan, na kung saan ay isang pyrrolidone carboxylate. Ang natatangi at magkakaibang mga katangian ng surfactant na ito ay ginagawang kapaki -pakinabang sa mga disimpektante, antimicrobial agents, antistatic agents, hair conditioner, pati na rin ang pagiging banayad sa mga mata at balat at madaling biodegradable. Singare at Mhatre synthesized arginine-based Cationic AAs at sinuri ang kanilang mga katangian ng physicochemical. Sa pag-aaral na ito, inangkin nila ang mataas na ani ng mga produktong nakuha gamit ang mga kondisyon ng reaksyon ng Schotten-Baumann. Sa pagtaas ng haba ng chain ng alkyl at hydrophobicity, ang aktibidad sa ibabaw ng surfactant ay natagpuan upang tumaas at ang kritikal na micelle concentration (CMC) upang bumaba. Ang isa pa ay ang quaternary acyl protein, na karaniwang ginagamit bilang isang conditioner sa mga produkto ng pangangalaga sa buhok.
②anionic aas
Sa anionic surfactants, ang polar head group ng surfactant ay may negatibong singil. Ang sarcosine (CH 3 -NH -CH 2 -COOH, N -methylglycine), isang amino acid na karaniwang matatagpuan sa mga urchins ng dagat at mga bituin sa dagat, ay may kaugnayan sa glycine (NH 2 -CH 2 -COOH,), isang pangunahing amino acid na matatagpuan sa mga cell ng mammalian. -COOH,) ay may kaugnayan sa glycine, na kung saan ay isang pangunahing amino acid na matatagpuan sa mga cell ng mammalian. Ang lauric acid, tetradecanoic acid, oleic acid at ang kanilang mga halides at ester ay karaniwang ginagamit upang synthesize ang mga sarcosinate surfactants. Ang mga sarcosinates ay likas na banayad at samakatuwid ay karaniwang ginagamit sa mga mouthwashes, shampoos, spray shaving foams, sunscreens, balat cleanser, at iba pang mga kosmetikong produkto.
Ang iba pang mga komersyal na magagamit na anionic AA ay kinabibilangan ng Amisoft CS-22 at Amilitegck-12, na mga pangalan ng kalakalan para sa sodium N-Cocoyl-l-glutamate at potassium N-Cocoyl glycinate, ayon sa pagkakabanggit. Ang Amilite ay karaniwang ginagamit bilang isang ahente ng foaming, naglilinis, solubilizer, emulsifier at nagkalat, at maraming mga aplikasyon sa mga pampaganda, tulad ng shampoos, bath sabon, paghugas ng katawan, mga ngipin, mga paglilinis ng mukha, paglilinis ng mga sabon, mga paglilinis ng lens ng contact at mga sambahayan. Ang Amisoft ay ginagamit bilang isang banayad na balat at tagapaglinis ng buhok, higit sa lahat sa mga paglilinis ng mukha at katawan, hadlangan ang mga synthetic detergents, mga produkto ng pangangalaga sa katawan, shampoos at iba pang mga produkto ng pangangalaga sa balat.
③zwitterionic o amphoteric AAS
Ang mga amphoteric surfactants ay naglalaman ng parehong acidic at pangunahing mga site at samakatuwid ay maaaring baguhin ang kanilang singil sa pamamagitan ng pagbabago ng halaga ng pH. Sa alkalina media sila ay kumikilos tulad ng mga anionic surfactants, habang sa mga acidic na kapaligiran ay kumikilos sila tulad ng mga cationic surfactants at sa neutral na media tulad ng mga amphoteric surfactants. Ang Lauryl lysine (LL) at alkoxy (2-hydroxypropyl) arginine ay ang tanging kilalang amphoteric surfactants batay sa mga amino acid. Ang LL ay isang produkto ng kondensasyon ng lysine at lauric acid. Dahil sa istrukturang amphoteric nito, ang LL ay hindi matutunaw sa halos lahat ng mga uri ng mga solvent, maliban sa napaka -alkalina o acidic solvents. Bilang isang organikong pulbos, ang LL ay may mahusay na pagdirikit sa mga hydrophilic na ibabaw at isang mababang koepisyent ng alitan, na nagbibigay sa surfactant na mahusay na pagpapadulas ng kakayahan. Ang LL ay malawakang ginagamit sa mga cream ng balat at mga conditioner ng buhok, at ginagamit din bilang isang pampadulas.
④nonionic aas
Ang mga nonionic surfactant ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga polar head group na walang pormal na singil. Walong bagong ethoxylated nonionic surfactants ay inihanda ng Al-Sabagh et al. mula sa natutunaw na langis na α-amino acid. Sa prosesong ito, ang L-phenylalanine (LEP) at L-leucine ay unang na-esterified na may hexadecanol, na sinundan ng gitna ng palmitic acid upang magbigay ng dalawang amides at dalawang esters ng α-amino acid. Ang mga amides at ester ay pagkatapos ay sumailalim sa mga reaksyon ng kondensasyon na may ethylene oxide upang maghanda ng tatlong derivatives ng phenylalanine na may iba't ibang bilang ng mga yunit ng polyoxyethylene (40, 60 at 100). Ang mga nonionic AA na ito ay natagpuan na magkaroon ng mahusay na mga katangian ng pagluluto at foaming.
05 Synthesis
5.1 Pangunahing ruta ng sintetiko
Sa AAS, ang mga pangkat ng hydrophobic ay maaaring nakakabit sa mga site ng amine o carboxylic acid, o sa pamamagitan ng mga kadena ng mga amino acid. Batay dito, apat na pangunahing mga ruta ng sintetiko ang magagamit, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.
Fig.5 Pangunahing mga landas ng synthesis ng mga surfactant na batay sa amino acid
| Landas 1. Ang mga amphiphilic ester amines ay ginawa ng mga reaksyon ng esterification, kung saan ang synthesis ng surfactant ay karaniwang nakamit sa pamamagitan ng refluxing fatty alcohols at amino acid sa pagkakaroon ng isang dehydrating agent at isang acidic catalyst. Sa ilang mga reaksyon, ang sulfuric acid ay kumikilos bilang parehong isang katalista at isang dehydrating agent.
Landas 2. Ang mga aktibong amino acid ay gumanti sa mga alkylamines upang mabuo ang mga bono ng amide, na nagreresulta sa synthesis ng amphiphilic amidoamines.
Landas 3. Ang mga amido acid ay synthesized sa pamamagitan ng reaksyon ng mga amine group ng mga amino acid na may mga amido acid.
Landas 4. Ang mga long-chain alkyl amino acid ay synthesized ng reaksyon ng mga amine group na may haloalkanes. |
5.2 Pagsulong sa synthesis at produksiyon
5.2.1 Synthesis ng single-chain amino acid/peptide surfactants
Ang N-acyl o O-acyl amino acid o peptides ay maaaring synthesized ng enzyme-catalyzed acylation ng amine o hydroxyl groups na may mga fatty acid. Ang pinakaunang ulat sa solvent-free lipase-catalyzed synthesis ng amino acid amide o methyl ester derivatives na ginamit ang Candida antarctica, na may mga ani mula sa 25% hanggang 90% depende sa target na amino acid. Ang methyl ethyl ketone ay ginamit din bilang isang solvent sa ilang mga reaksyon. Vonderhagen et al. Inilarawan din ang lipase at protease-catalyzed N-acylation reaksyon ng mga amino acid, protina hydrolysates at/o ang kanilang mga derivatives gamit ang isang halo ng tubig at organikong solvent (EG, dimethylformamide/tubig) at methyl butyl ketone.
Sa mga unang araw, ang pangunahing problema sa enzyme-catalyzed synthesis ng AAS ay ang mababang ani. Ayon kay Valivety et al. Ang ani ng n-tetradecanoyl amino acid derivatives ay 2% lamang -10% kahit na pagkatapos gumamit ng iba't ibang mga lipases at pagpapapisa ng 70 ° C sa loob ng maraming araw. Montet et al. Natagpuan din ang mga problema tungkol sa mababang ani ng mga amino acid sa synthesis ng N-acyl lysine gamit ang mga fatty acid at mga langis ng gulay. Ayon sa kanila, ang maximum na ani ng produkto ay 19% sa ilalim ng mga kondisyon na walang solvent at paggamit ng mga organikong solvent. Ang parehong problema ay nakatagpo ng Valivety et al. sa synthesis ng N-CBZ-L-lysine o N-CBZ-lysine methyl ester derivatives.
Sa pag-aaral na ito, inangkin nila na ang ani ng 3-o-tetradecanoyl-l-serine ay 80% kapag gumagamit ng N-protektadong serine bilang isang substrate at novozyme 435 bilang isang katalista sa isang tinunaw na solvent-free na kapaligiran. Pinag-aralan nina Nagao at Kito ang o-acylation ng L-serine, l-homoserine, l-threonine at l-tyrosine (let) kapag gumagamit ng lipase ang mga resulta ng reaksyon (lipase ay nakuha ng candida cylindracea at rhizopus delemar sa aqueous buffer medium) at iniulat na ang mga ani ng acylation ng l-homoserine at l-serine acylation ng l-threonine at hayaang nangyari.
Maraming mga mananaliksik ang sumuporta sa paggamit ng murang at madaling magagamit na mga substrate para sa synthesis ng mga cost-effective na AAS. Soo et al. inaangkin na ang paghahanda ng mga surfactant na batay sa langis ng palma ay pinakamahusay na gumagana sa immobilized lipoenzyme. Nabanggit nila na ang ani ng mga produkto ay magiging mas mahusay sa kabila ng oras ng pag -ubos ng reaksyon (6 araw). Gerova et al. sinisiyasat ang synthesis at aktibidad sa ibabaw ng chiral N-Palmitoyl AA batay sa methionine, proline, leucine, threonine, phenylalanine at phenylglycine sa isang cyclic/racemic halo. Inilarawan nina Pang at Chu ang synthesis ng amino acid based monomer at dicarboxylic acid based monomer sa solusyon ng isang serye ng functional at biodegradable amino acid-based polyamide esters ay synthesized ng mga co-condensation reaksyon sa solusyon.
Iniulat nina Cantaeuzene at Guerreiro ang esterification ng mga carboxylic acid groups ng BOC-ALA-OH at BOC-ASP-OH na may long-chain aliphatic alcohols at diols, na may dichloromethane bilang solvent at agarose 4B (Sepharose 4B) bilang catalyst. Sa pag-aaral na ito, ang reaksyon ng BOC-ALA-OH na may mga mataba na alkohol hanggang sa 16 na mga karbohidrat ay nagbigay ng magagandang ani (51%), habang para sa BOC-Asp-OH 6 at 12 na mga karbon ay mas mahusay, na may kaukulang ani ng 63% [64]. 99.9%) sa mga ani mula sa 58%hanggang 76%, na kung saan ay synthesized sa pamamagitan ng pagbuo ng mga amide bond na may iba't ibang mga long-chain alkylamines o ester bond na may mga fatty alcohols ng CBZ-Arg-OMe, kung saan ang papain ay kumilos bilang isang katalista.
5.2.2 Synthesis ng gemini na batay sa amino acid/peptide surfactants
Ang mga surfactant na batay sa acid na gemini ay binubuo ng dalawang tuwid na chain na mga molekula ng AAS na naka-link sa head-to-head sa bawat isa sa pamamagitan ng isang spacer group. Mayroong 2 posibleng mga scheme para sa chemoenzymatic synthesis ng gemini-type amino acid-based surfactants (Mga figure 6 at 7). Sa Figure 6, 2 amino acid derivatives ay reaksyon sa compound bilang isang spacer group at pagkatapos ay ipinakilala ang 2 hydrophobic group. Sa Figure 7, ang 2 straight-chain na istraktura ay direktang naka-link nang magkasama sa pamamagitan ng isang bifunctional spacer group.
Ang pinakaunang pag-unlad ng enzyme-catalyzed synthesis ng gemini lipoamino acid ay pinasimunuan ni Valivety et al. Yoshimura et al. sinisiyasat ang synthesis, adsorption at pagsasama-sama ng isang amino acid-based gemini surfactant batay sa cystine at N-alkyl bromide. Ang synthesized surfactants ay inihambing sa kaukulang monomeric surfactants. Faustino et al. inilarawan ang synthesis ng anionic urea-based monomeric AAs batay sa L-cystine, D-cystine, DL-cystine, L-cysteine, L-methionine at l-sulfoalanine at ang kanilang mga pares ng gemini sa pamamagitan ng conductivity, equilibrium surface tension at matatag na estado ng fluorescence characterization sa kanila. Ipinakita na ang halaga ng CMC ng gemini ay mas mababa sa pamamagitan ng paghahambing ng monomer at gemini.
Fig.
Fig.7 Synthesis ng Gemini AASS Gamit ang Bifunctional Spacer at AAS
5.2.3 Synthesis ng gliserolipid amino acid/peptide surfactants
Ang Glycerolipid amino acid/peptide surfactants ay isang bagong klase ng mga lipid amino acid na mga istrukturang analog ng gliserol mono- (o di-) mga ester at phospholipids, dahil sa kanilang istraktura ng isa o dalawang fatty chain na may isang amino acid na naka-link sa glycerol backbone ng isang ester bond. Ang synthesis ng mga surfactants na ito ay nagsisimula sa paghahanda ng mga gliserol esters ng amino acid sa nakataas na temperatura at sa pagkakaroon ng isang acidic catalyst (EG BF 3). Ang synthesis ng enzyme-catalyzed (gamit ang mga hydrolases, proteases at lipases bilang mga catalysts) ay isang mahusay din na pagpipilian (Larawan 8).
Ang enzyme-catalyzed synthesis ng dilaurylated arginine glycerides conjugates gamit ang papain ay naiulat. Ang synthesis ng diacylglycerol ester conjugates mula sa acetylarginine at pagsusuri ng kanilang mga katangian ng physicochemical ay naiulat din.
Fig.8 synthesis ng mono at diacylglycerol amino acid conjugates
Spacer: NH- (Ch2)10-NH: CompoundB1
Spacer: NH-C6H4-NH: CompoundB2
Spacer: Ch2-Ch2: CompoundB3
Fig.9 synthesis ng simetriko amphiphiles na nagmula sa TRIS (hydroxymethyl) aminomethane
5.2.4 Synthesis ng Bola-based Amino Acid/Peptide Surfactants
Ang Amino acid-based na Bola-type amphiphiles ay naglalaman ng 2 amino acid na naka-link sa parehong hydrophobic chain. Franceschi et al. Inilarawan ang synthesis ng Bola-type amphiphiles na may 2 amino acid (D- o L-alanine o L-histidine) at 1 alkyl chain ng iba't ibang haba at sinisiyasat ang kanilang aktibidad sa ibabaw. Talakayin nila ang synthesis at pagsasama-sama ng nobelang bola-type amphiphiles na may isang bahagi ng amino acid (gamit ang alinman sa isang hindi pangkaraniwang β-amino acid o isang alkohol) at isang pangkat na C12 -C20 spacer. Ang hindi pangkaraniwang β-amino acid na ginamit ay maaaring maging isang asukal na aminoacid, isang azidothymin (AZT) -derived amino acid, isang norbornene amino acid, at isang amino alkohol na nagmula sa AZT (Larawan 9). Ang synthesis ng simetriko bola-type amphiphiles na nagmula sa TRIS (hydroxymethyl) aminomethane (TRIS) (Larawan 9).
06 Mga katangian ng physicochemical
Kilalang -kilala na ang mga amino acid based surfactants (AAS) ay magkakaibang at maraming nalalaman sa kalikasan at may mahusay na kakayahang magamit sa maraming mga aplikasyon tulad ng mahusay na solubilisasyon, mahusay na mga katangian ng emulsification, mataas na kahusayan, pagganap ng mataas na aktibidad sa ibabaw at mahusay na pagtutol sa matigas na tubig (calcium ion tolerance).
Batay sa mga katangian ng surfactant ng mga amino acid (hal.
6.1 Kritikal na Konsentrasyon ng Micelle (CMC)
Ang kritikal na konsentrasyon ng micelle ay isa sa mga mahahalagang parameter ng mga surfactant at namamahala sa maraming mga aktibong katangian ng ibabaw tulad ng solubilisasyon, cell lysis at ang pakikipag -ugnay nito sa mga biofilms, atbp sa pangkalahatan, ang pagtaas ng haba ng kadena ng hydrocarbon tail (pagtaas ng hydrophobicity) ay humahantong sa pagbaba sa halaga ng CMC ng surfactant solution, sa gayon ang pagtaas ng aktibidad sa ibabaw nito. Ang mga Surfactant batay sa mga amino acid ay karaniwang may mas mababang mga halaga ng CMC kumpara sa maginoo na mga surfactant.
Sa pamamagitan ng iba't ibang mga kumbinasyon ng mga grupo ng ulo at hydrophobic tails (mono-cationic amide, bi-cationic amide, bi-cationic amide-based ester), Infante et al. Synthesized tatlong arginine-based AAS at pinag-aralan ang kanilang CMC at γCMC (pag-igting sa ibabaw sa CMC), na nagpapakita na ang mga halaga ng CMC at γCMC ay nabawasan na may pagtaas ng haba ng hydrophobic tail. Sa isa pang pag-aaral, natagpuan ng Singare at Mhatre na ang CMC ng N-α-acylarginine surfactants ay nabawasan sa pagtaas ng bilang ng mga hydrophobic tail carbon atoms (Talahanayan 1).
Yoshimura et al. sinisiyasat ang CMC ng cysteine na nagmula sa amino acid-based gemini surfactants at ipinakita na ang CMC ay nabawasan kapag ang haba ng chain ng carbon sa hydrophobic chain ay nadagdagan mula 10 hanggang 12. Ang karagdagang pagtaas ng haba ng chain ng carbon sa 14 na nagreresulta sa isang pagtaas ng CMC, na nakumpirma na ang mga matagal na chain na gemini surfactants ay may mas mababang pagkahilig na mag-iipon.
Faustino et al. iniulat ang pagbuo ng mga halo -halong micelles sa may tubig na mga solusyon ng anionic gemini surfactants batay sa cystine. Ang mga Gemini surfactants ay inihambing din sa kaukulang maginoo na monomeric surfactants (C 8 Cys). Ang mga halaga ng CMC ng mga mixtures ng lipid-surfactant ay naiulat na mas mababa kaysa sa mga purong surfactant. Ang Gemini surfactants at 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine, isang natutunaw na tubig, micelle-form na phospholipid, ay mayroong CMC sa antas ng milimolar.
Sinisiyasat nina Shrestha at Aramaki ang pagbuo ng mga viscoelastic na tulad ng mga micelles sa may tubig na mga solusyon ng halo-halong amino acid-based anionic-nonionic surfactants sa kawalan ng mga admixture salts. Sa pag-aaral na ito, ang n-dodecyl glutamate ay natagpuan na may mas mataas na temperatura ng krafft; Gayunpaman, kapag neutralisado sa pangunahing amino acid L-lysine, nabuo nito ang mga micelles at ang solusyon ay nagsimulang kumilos tulad ng isang likidong Newtonian sa 25 ° C.
6.2 Mahusay na Solubility ng Tubig
Ang mahusay na solubility ng tubig ng AAS ay dahil sa pagkakaroon ng mga karagdagang bono ng CO-NH. Ginagawa nitong mas biodegradable at environment friendly ang AAS kaysa sa kaukulang maginoo na mga surfactant. Ang solubility ng tubig ng N-acyl-l-glutamic acid ay mas mahusay dahil sa 2 pangkat ng carboxyl. Ang solubility ng tubig ng CN (CA) 2 ay mabuti din dahil mayroong 2 ionic arginine group sa 1 molekula, na nagreresulta sa mas epektibong adsorption at pagsasabog sa interface ng cell at kahit na epektibong pagsugpo sa bakterya sa mas mababang konsentrasyon.
6.3 Krafft temperatura at Krafft Point
Ang temperatura ng Krafft ay maaaring maunawaan bilang ang tiyak na pag -uugali ng solubility ng mga surfactant na ang solubility ay tumataas nang mas mataas sa isang partikular na temperatura. Ang mga ionic surfactants ay may pagkahilig upang makabuo ng mga solidong hydrates, na maaaring umuusbong sa labas ng tubig. Sa isang partikular na temperatura (ang tinatawag na temperatura ng Krafft), ang isang dramatikong at walang tigil na pagtaas sa solubility ng mga surfactant ay karaniwang sinusunod. Ang krafft point ng isang ionic surfactant ay ang temperatura ng Krafft sa CMC.
Ang katangian ng solubility na ito ay karaniwang nakikita para sa mga ionic surfactants at maaaring maipaliwanag tulad ng mga sumusunod: Ang solubility ng surfactant free monomer ay limitado sa ilalim ng temperatura ng Krafft hanggang sa maabot ang Krafft point, kung saan ang solubility nito ay unti -unting tumataas dahil sa pagbuo ng micelle. Upang matiyak ang kumpletong solubility, kinakailangan upang maghanda ng mga form ng surfactant sa mga temperatura sa itaas ng Krafft point.
Ang temperatura ng Krafft ng AAS ay pinag-aralan at inihambing sa maginoo na synthetic surfactants.shrestha at Aramaki pinag-aralan ang temperatura ng Krafft ng arginine-based AAS at natagpuan na ang kritikal na konsentrasyon ng micelle ay nagpakita ng pag-uugali ng pinagsama N-hexadecanoyl AAS at tinalakay ang ugnayan sa pagitan ng kanilang Krafft temperatura at mga residue ng amino acid.
Sa mga eksperimento, natagpuan na ang temperatura ng Krafft ng n-hexadecanoyl AA ay nadagdagan na may pagbawas sa laki ng mga residue ng amino acid (phenylalanine na isang pagbubukod), habang ang init ng solubility (heat uptake) ay nadagdagan na may pagbawas sa laki ng mga residu ng amino acid (na may pagbubukod ng glycine at phenylalanine). Napagpasyahan na sa parehong mga sistema ng alanine at phenylalanine, ang pakikipag-ugnayan ng DL ay mas malakas kaysa sa pakikipag-ugnay sa LL sa solidong anyo ng n-hexadecanoyl AAS salt.
Brito et al. Natukoy ang temperatura ng Krafft ng tatlong serye ng mga nobelang amino acid-based surfactants gamit ang kaugalian na pag-scan ng microcalorimetry at natagpuan na ang pagbabago ng trifluoroacetate ion sa iodide ion ay nagresulta sa isang makabuluhang pagtaas sa temperatura ng krafft (tungkol sa 6 ° C), mula sa 47 ° C hanggang 53 ° C. Ang pagkakaroon ng mga bono ng cis-doble at ang unsaturation na naroroon sa long-chain ser-derivatives ay humantong sa isang makabuluhang pagbaba sa temperatura ng Krafft. Ang N-dodecyl glutamate ay naiulat na may mas mataas na temperatura ng krafft. Gayunpaman, ang neutralisasyon sa pangunahing amino acid L-lysine ay nagresulta sa pagbuo ng mga micelles sa solusyon na kumilos tulad ng mga likido ng Newtonian sa 25 ° C.
6.4 pag -igting sa ibabaw
Ang pag -igting sa ibabaw ng mga surfactant ay nauugnay sa haba ng kadena ng bahagi ng hydrophobic. Zhang et al. Natukoy ang pag -igting sa ibabaw ng sodium cocoyl glycinate sa pamamagitan ng paraan ng Wilhelmy plate (25 ± 0.2) ° C at tinukoy ang halaga ng pag -igting sa ibabaw sa CMC bilang 33 mn -m -1, CMC bilang 0.21 mmol -l -1. Yoshimura et al. Natukoy ang pag-igting sa ibabaw ng 2C N Cys type amino acid batay sa ibabaw ng pag-igting ng 2C N Cys-based na mga aktibong ahente na aktibo. Napag -alaman na ang pag -igting sa ibabaw sa CMC ay nabawasan na may pagtaas ng haba ng kadena (hanggang sa n = 8), habang ang takbo ay nababaligtad para sa mga surfactant na may n = 12 o mas mahabang haba ng chain.
Ang epekto ng CAC1 2 sa pag-igting sa ibabaw ng dicarboxylated amino acid-based surfactants ay napag-aralan din. Sa mga pag-aaral na ito, ang CAC1 2 ay idinagdag sa may tubig na mga solusyon ng tatlong dicarboxylated amino acid-type surfactants (C12 malNA 2, C12 aspNA 2, at C12 gluna 2). Ang mga halaga ng talampas pagkatapos ng CMC ay inihambing at natagpuan na ang pag -igting sa ibabaw ay nabawasan sa napakababang CAC1 2 na konsentrasyon. Ito ay dahil sa epekto ng mga ion ng calcium sa pag-aayos ng surfactant sa interface ng gas-tubig. Ang mga pag-igting sa ibabaw ng mga asing-gamot ng N-dodecylaminomalonate at N-dodecylaspartate, sa kabilang banda, ay halos pare-pareho hanggang sa 10 mmol-L -1 CAC1 2 na konsentrasyon. Sa itaas ng 10 mmol -l -1, ang pag -igting sa ibabaw ay tumataas nang matindi, dahil sa pagbuo ng isang pag -ulan ng calcium salt ng surfactant. Para sa disodium salt ng N-dodecyl glutamate, ang katamtamang pagdaragdag ng CAC1 2 ay nagresulta sa isang makabuluhang pagbaba sa pag-igting sa ibabaw, habang ang patuloy na pagtaas sa konsentrasyon ng CAC1 2 ay hindi na nagdulot ng mga makabuluhang pagbabago.
Upang matukoy ang mga adsorption kinetics ng gemini-type AA sa interface ng gas-tubig, ang dynamic na pag-igting sa ibabaw ay tinutukoy gamit ang maximum na paraan ng presyon ng bubble. Ang mga resulta ay nagpakita na para sa pinakamahabang oras ng pagsubok, ang 2C 12 Cys dynamic na pag -igting sa ibabaw ay hindi nagbago. Ang pagbaba ng dynamic na pag -igting sa ibabaw ay nakasalalay lamang sa konsentrasyon, ang haba ng mga hydrophobic tails, at ang bilang ng mga hydrophobic tails. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng surfactant, pagbawas ng haba ng kadena pati na rin ang bilang ng mga kadena na nagresulta sa isang mas mabilis na pagkabulok. Ang mga resulta na nakuha para sa mas mataas na konsentrasyon ng C N Cys (n = 8 hanggang 12) ay natagpuan na napakalapit sa γ CMC na sinusukat ng paraan ng Wilhelmy.
Sa isa pang pag -aaral, ang mga dynamic na tensyon sa ibabaw ng sodium dilauryl cystine (SDLC) at sodium didecamino cystine ay tinutukoy ng paraan ng Wilhelmy plate, at bilang karagdagan, ang mga tensyon sa ibabaw ng balanse ng kanilang mga may tubig na solusyon ay tinutukoy ng pamamaraan ng pagbagsak ng dami. Ang reaksyon ng mga bono ng disulfide ay karagdagang sinisiyasat din ng iba pang mga pamamaraan. Ang pagdaragdag ng mercaptoethanol sa 0.1 mmol -l -1sdlc solution ay humantong sa isang mabilis na pagtaas sa pag -igting sa ibabaw mula sa 34 mn -m -1 hanggang 53 mn -m -1. Dahil ang NaClo ay maaaring mag -oxidize ng mga disulfide bond ng SDLC sa mga grupo ng sulfonic acid, walang mga pinagsama -samang na -obserbahan kapag ang NaClo (5 mmol -L -1) ay naidagdag sa 0.1 mmol -l -1 SDLC solution. Ang paghahatid ng mikroskopya ng elektron at dynamic na mga resulta ng pagkalat ng ilaw ay nagpakita na walang mga pinagsama -samang nabuo sa solusyon. Ang pag -igting sa ibabaw ng SDLC ay natagpuan na tumaas mula sa 34 mn -m -1 hanggang 60 mn -m -1 sa loob ng isang panahon ng 20 min.
6.5 Mga Pakikipag -ugnay sa Binary Surface
Sa mga agham sa buhay, ang isang bilang ng mga grupo ay pinag-aralan ang mga katangian ng panginginig ng boses ng mga mixtures ng cationic AAs (diacylglycerol arginine-based surfactants) at mga phospholipids sa interface ng gas-water, sa wakas ay nagtatapos na ang di-ideal na pag-aari na ito ay nagiging sanhi ng paglaganap ng mga pakikipag-ugnay sa electrostatic.
6.6 Mga Katangian ng Aggregasyon
Ang dinamikong ilaw na pagkalat ay karaniwang ginagamit upang matukoy ang mga katangian ng pagsasama-sama ng mga monomer na batay sa amino acid at gemini surfactants sa mga konsentrasyon sa itaas ng CMC, na nagbubunga ng isang maliwanag na hydrodynamic diameter DH (= 2R H). Ang mga pinagsama -samang nabuo ng C N Cys at 2CN Cys ay medyo malaki at may malawak na pamamahagi ng scale kumpara sa iba pang mga surfactant. Ang lahat ng mga surfactant maliban sa 2C 12 Cys ay karaniwang bumubuo ng mga pinagsama -samang mga 10 nm. Ang mga sukat ng micelle ng mga gemini surfactant ay makabuluhang mas malaki kaysa sa mga monomeric counterparts. Ang isang pagtaas sa haba ng chain ng hydrocarbon ay humahantong din sa isang pagtaas sa laki ng micelle. Ohta et al. inilarawan ang mga pag-iipon ng mga katangian ng tatlong magkakaibang stereoisomer ng N-dodecyl-phenyl-alanyl-phenyl-alanine tetramethylammonium sa may tubig na solusyon at ipinakita na ang mga diastereoisomer ay may parehong kritikal na konsentrasyon ng pagsasama-sama sa may tubig na solusyon. Iwahashi et al. sinisiyasat ng pabilog na dichroism, NMR at singaw na presyon ng osmometry ang pagbuo ng mga chiral aggregates ng n-dodecanoyl-l-glutamic acid, n-dodecanoyl-l-valine at ang kanilang mga methyl esters sa iba't ibang mga solvent (tulad ng tetrahydrofuran, acetonitrile, 1,4-dioxane at 1,2-dichloroethhane) na may rotational na pag-aari ng pansin pabilog na dichroism, NMR at singaw na presyon ng osmometry.
6.7 Interfacial adsorption
Ang interface ng adsorption ng amino acid-based surfactants at ang paghahambing nito sa maginoo na katapat nito ay isa rin sa mga direksyon ng pananaliksik. Halimbawa, ang mga katangian ng interface ng adsorption ng mga dodecyl esters ng aromatic amino acid na nakuha mula sa LET at LEP ay sinisiyasat. Ang mga resulta ay nagpakita na ang LET at LEP ay nagpakita ng mas mababang mga lugar ng interface sa interface ng gas-likido at sa interface ng tubig/hexane, ayon sa pagkakabanggit.
Bordes et al. sinisiyasat ang pag-uugali ng solusyon at adsorption sa interface ng gas-tubig ng tatlong dicarboxylated amino acid surfactants, ang mga disodium salts ng dodecyl glutamate, dodecyl aspartate, at aminomalonate (na may 3, 2, at 1 carbon atoms sa pagitan ng dalawang pangkat ng carboxyl, ayon sa pagkakabanggit). Ayon sa ulat na ito, ang CMC ng dicarboxylated surfactants ay 4-5 beses na mas mataas kaysa sa monocarboxylated dodecyl glycine salt. Ito ay maiugnay sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga dicarboxylated surfactants at mga kalapit na molekula sa pamamagitan ng mga grupo ng amide doon.
6.8 Pag -uugali ng Phase
Ang mga isotropic na walang tigil na cubic phase ay sinusunod para sa mga surfactant sa napakataas na konsentrasyon. Ang mga molekula ng Surfactant na may napakalaking pangkat ng ulo ay may posibilidad na bumubuo ng mga pinagsama -samang mas maliit na positibong kurbada. Marques et al. pinag -aralan ang pag -uugali ng phase ng 12LYS12/12SER at 8LYS8/16SER system (tingnan ang Larawan 10), at ang mga resulta ay nagpakita na ang 12lys12/12Ser system ay may isang phase separation zone sa pagitan ng micellar at vesicular solution na mga rehiyon, habang ang 8lys8/16ser system ang 8lys8/16ser system ay nagpapakita ng isang patuloy na paglipat (elongated micellar phase rehiyon sa pagitan ng maliit na micellar phase na rehiyon at ang Vesicle phase phase phase phase at ang vesicle phase phase at ang vesicle phase phase at ang vesicle phase ay rehiyon ng micellar phase. rehiyon). Dapat pansinin na para sa rehiyon ng vesicle ng 12lys12/12ser system, ang mga vesicle ay palaging magkakasamang may mga micelles, habang ang rehiyon ng vesicle ng 8lys8/16ser system ay may mga vesicle lamang.
Catanionic mixtures ng lysine- at serine-based surfactants: Symmetric 12lys12/12ser pares (kaliwa) at walang simetrya 8lys8/16ser pares (kanan)
6.9 kakayahan ng emulsifying
Kouchi et al. sinuri ang kakayahang umusbong, pag-igting ng interface, pagkakalat, at lagkit ng N- [3-dodecyl-2-hydroxypropyl] -L-arginine, L-glutamate, at iba pang mga AA. Sa paghahambing sa mga synthetic surfactants (ang kanilang maginoo na nonionic at amphoteric counterparts), ipinakita ng mga resulta na ang mga AA ay may mas malakas na kakayahang umusbong kaysa sa maginoo na mga surfactant.
Baczko et al. Synthesized nobelang anionic amino acid surfactants at sinisiyasat ang kanilang pagiging angkop bilang chiral oriented NMR spectroscopy solvents. Ang isang serye ng sulfonate na batay sa amphiphilic L-Phe o L-Ala derivatives na may iba't ibang mga hydrophobic tails (pentyl ~ tetradecyl) ay synthesized sa pamamagitan ng pagtugon ng mga amino acid na may o-sulfobenzoic anhydride. Wu et al. Synthesized sodium salts ng n-fatty acyl AAS atsinisiyasat ang kanilang kakayahan sa emulsification sa mga emulsyon ng langis-sa-tubig, at ang mga resulta ay nagpakita na ang mga surfactant na ito ay gumanap nang mas mahusay sa etil acetate bilang phase ng langis kaysa sa n-hexane bilang phase ng langis.
6.10 Pagsulong sa synthesis at paggawa
Ang pagtutol ng matigas na tubig ay maaaring maunawaan dahil ang kakayahan ng mga surfactant upang labanan ang pagkakaroon ng mga ions tulad ng calcium at magnesium sa matigas na tubig, ibig sabihin, ang kakayahang maiwasan ang pag -ulan sa mga sabon ng calcium. Ang mga Surfactant na may mataas na pagtutol ng tubig ay lubhang kapaki -pakinabang para sa mga form ng naglilinis at mga produkto ng personal na pangangalaga. Ang matigas na paglaban ng tubig ay maaaring masuri sa pamamagitan ng pagkalkula ng pagbabago sa solubility at aktibidad ng ibabaw ng surfactant sa pagkakaroon ng mga ion ng calcium.
Ang isa pang paraan upang masuri ang matigas na paglaban ng tubig ay upang makalkula ang porsyento o gramo ng surfactant na kinakailangan para sa sabon ng calcium na nabuo mula sa 100 g ng sodium oleate na makalat sa tubig. Sa mga lugar na may mataas na matigas na tubig, ang mataas na konsentrasyon ng mga calcium at magnesium ions at nilalaman ng mineral ay maaaring gawing mahirap ang ilang mga praktikal na aplikasyon. Kadalasan ang sodium ion ay ginagamit bilang counter ion ng isang synthetic anionic surfactant. Dahil ang divalent calcium ion ay nakasalalay sa parehong mga molekula ng surfactant, nagiging sanhi ito ng surfactant na mas madaling mag -iwas mula sa solusyon sa paggawa ng paglabas nang mas malamang.
Ang pag -aaral ng matigas na paglaban ng tubig ng AAS ay nagpakita na ang pagtutol ng acid at matigas na tubig ay malakas na naiimpluwensyahan ng isang karagdagang pangkat ng carboxyl, at ang pagtutol ng acid at matigas na tubig ay nadagdagan pa sa pagtaas ng haba ng pangkat ng spacer sa pagitan ng dalawang pangkat ng carboxyl. Ang pagkakasunud -sunod ng acid at hard water resistance ay c 12 glycinate <c 12 aspartate <c 12 glutamate. Ang paghahambing ng dicarboxylated amide bond at ang dicarboxylated amino surfactant, ayon sa pagkakabanggit, natagpuan na ang saklaw ng pH ng huli ay mas malawak at ang aktibidad ng ibabaw nito ay nadagdagan sa pagdaragdag ng isang naaangkop na halaga ng acid. Ang dicarboxylated N-alkyl amino acid ay nagpakita ng chelating effect sa pagkakaroon ng mga ion ng calcium, at C 12 aspartate na nabuo ng puting gel. Ang C 12 glutamate ay nagpakita ng mataas na aktibidad sa ibabaw sa mataas na konsentrasyon ng Ca 2+ at inaasahang gagamitin sa desalination ng tubig sa dagat.
6.11 Pagkakalat
Ang pagkakalat ay tumutukoy sa kakayahan ng isang surfactant upang maiwasan ang coalescence at sedimentation ng surfactant sa solusyon.Ang pagkalat ay isang mahalagang pag -aari ng mga surfactant na ginagawang angkop sa kanila para magamit sa mga detergents, kosmetiko at parmasyutiko.Ang isang nagkalat na ahente ay dapat maglaman ng isang ester, eter, amide o amino bond sa pagitan ng pangkat na hydrophobic at ang grupong hydrophilic ng terminal (o kabilang sa mga tuwid na chain hydrophobic group).
Kadalasan, ang mga anionic surfactants tulad ng alkanolamido sulfates at amphoteric surfactants tulad ng amidosulfobetaine ay partikular na epektibo bilang mga nakakalat na ahente para sa mga sabon ng calcium.
Maraming mga pagsisikap sa pagsasaliksik ang nagpasiya sa pagkakalat ng AAS, kung saan ang N-Lauroyl lysine ay natagpuan na hindi maganda katugma sa tubig at mahirap gamitin para sa mga pormula ng kosmetiko.Sa seryeng ito, ang N-ACYL-substituted pangunahing mga amino acid ay may napakahusay na pagkakalat at ginagamit sa industriya ng kosmetiko upang mapabuti ang mga formulasyon.
07 Toxicity
Ang mga maginoo na surfactant, lalo na ang mga cationic surfactant, ay lubos na nakakalason sa mga organismo ng aquatic. Ang kanilang talamak na pagkakalason ay dahil sa kababalaghan ng pakikipag-ugnay sa adsorption-ion ng mga surfactant sa interface ng cell-water. Ang pagbawas sa CMC ng mga surfactant ay karaniwang humahantong sa mas malakas na interface ng adsorption ng mga surfactant, na karaniwang nagreresulta sa kanilang nakataas na talamak na toxicity. Ang isang pagtaas sa haba ng hydrophobic chain ng mga surfactants ay humahantong din sa isang pagtaas sa surfactant talamak na toxicity.Karamihan sa mga AA ay mababa o hindi nakakalason sa mga tao at sa kapaligiran (lalo na sa mga organismo ng dagat) at angkop para magamit bilang mga sangkap ng pagkain, mga parmasyutiko at pampaganda.Maraming mga mananaliksik ang nagpakita na ang mga amino acid surfactants ay banayad at hindi nakakainis sa balat. Ang mga surfactant na nakabase sa Arginine ay kilala na hindi gaanong nakakalason kaysa sa kanilang maginoo na mga katapat.
Brito et al. pinag-aralan ang mga katangian ng physicochemical at nakakalason na mga amphiphile na batay sa amino acid at ang kanilang mga [derivatives mula sa tyrosine (Tyr), hydroxyproline (hyp), serine (Ser) at lysine (Lys)] kusang pagbuo ng cationic vesicle at nagbigay ng data sa kanilang talamak na pagkalasing sa daphnia magna (IC 50). Ang synthesized cationic vesicle ng dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/lys-derivatives at/o ser-/lys-derivative mixtures at sinubukan ang kanilang ecotoxicity at hemolytic potensyal, na nagpapakita na ang lahat ng AAS at ang kanilang mga vesicle na naglalaman ng mga mixtures ay hindi gaanong nakakalason kaysa sa maginoo na surfactant dtab.
Rosa et al. sinisiyasat ang nagbubuklod (asosasyon) ng DNA sa matatag na mga cationic vesicle na batay sa amino acid. Hindi tulad ng maginoo cationic surfactants, na madalas na lumilitaw na nakakalason, ang pakikipag-ugnay ng cationic amino acid surfactants ay lilitaw na hindi nakakalason. Ang cationic AAS ay batay sa arginine, na kusang bumubuo ng mga matatag na vesicle na pinagsama sa ilang mga anionic surfactants. Ang mga inhibitor na nakabase sa Acid Acid ay iniulat din na hindi nakakalason. Ang mga surfactant na ito ay madaling synthesized na may mataas na kadalisayan (hanggang sa 99%), mababang gastos, madaling biodegradable, at ganap na natutunaw sa may tubig na media. Maraming mga pag-aaral ang nagpakita na ang asupre na naglalaman ng mga amino acid surfactants ay higit na mahusay sa pag-iwas sa kaagnasan.
Sa isang kamakailang pag -aaral, ang Perinelli et al. iniulat ang isang kasiya -siyang nakakalason na profile ng rhamnolipids kumpara sa maginoo na mga surfactant. Ang mga Rhamnolipids ay kilala upang kumilos bilang mga enhancer ng permeability. Iniulat din nila ang epekto ng rhamnolipids sa epithelial permeability ng macromolecular na gamot.
08 Aktibidad ng Antimicrobial
Ang aktibidad na antimicrobial ng mga surfactant ay maaaring masuri ng minimum na konsentrasyon ng pagbawalan. Ang antimicrobial na aktibidad ng mga surfactant na batay sa arginine ay pinag-aralan nang detalyado. Ang mga bakteryang Gram-negatibo ay natagpuan na mas lumalaban sa mga surfactant na batay sa arginine kaysa sa mga bakteryang positibo sa gramo. Ang aktibidad na antimicrobial ng mga surfactant ay karaniwang nadagdagan ng pagkakaroon ng hydroxyl, cyclopropane o hindi nabubuong mga bono sa loob ng mga chain ng acyl. Castillo et al. ay nagpakita na ang haba ng mga chain ng acyl at ang positibong singil ay matukoy ang halaga ng HLB (balanse ng hydrophilic-lipophilic) ng molekula, at ang mga ito ay may epekto sa kanilang kakayahang guluhin ang mga lamad. Ang Nα-Acylarginine methyl ester ay isa pang mahalagang klase ng mga cationic surfactant na may malawak na spectrum antimicrobial na aktibidad at ito ay kaagad na biodegradable at may mababang o walang lason. Ang mga pag-aaral sa pakikipag-ugnay ng Nα-acylarginine methyl ester-based surfactant May mahusay na antimicrobial na ang mga resulta ay nagpakita na ang mga surfactant ay may mahusay na aktibidad ng antibacterial.
09 mga katangian ng rheological
Ang mga rheological na katangian ng mga surfactant ay naglalaro ng isang napakahalagang papel sa pagtukoy at paghula ng kanilang mga aplikasyon sa iba't ibang mga industriya, kabilang ang pagkain, parmasyutiko, pagkuha ng langis, personal na pangangalaga at mga produkto sa pangangalaga sa bahay. Maraming mga pag -aaral ang isinagawa upang talakayin ang ugnayan sa pagitan ng viscoelasticity ng amino acid surfactants at CMC.
10 mga aplikasyon sa industriya ng kosmetiko
Ang mga AA ay ginagamit sa pagbabalangkas ng maraming mga produkto ng personal na pangangalaga.Ang potassium N-Cocoyl glycinate ay natagpuan na banayad sa balat at ginagamit sa paglilinis ng mukha upang alisin ang putik at pampaganda. Ang N-acyl-l-glutamic acid ay may dalawang grupo ng carboxyl, na ginagawang mas natutunaw ang tubig. Kabilang sa mga AA na ito, ang mga AA batay sa C 12 fatty acid ay malawakang ginagamit sa paglilinis ng mukha upang alisin ang putik at pampaganda. Ang mga AA na may isang C 18 chain ay ginagamit bilang mga emulsifier sa mga produkto ng pangangalaga sa balat, at ang mga n-lauryl alanine salts ay kilala upang lumikha ng mga creamy foam na hindi nakakainis sa balat at samakatuwid ay maaaring magamit sa pagbabalangkas ng mga produktong pangangalaga sa sanggol. Ang N-Lauryl na nakabase sa AAS na ginamit sa toothpaste ay may mahusay na paglulubog na katulad ng sabon at malakas na pagiging epektibo ng enzyme-inhibiting.
Sa nakalipas na ilang mga dekada, ang pagpili ng mga surfactant para sa mga pampaganda, mga produkto ng personal na pangangalaga at mga parmasyutiko ay nakatuon sa mababang pagkakalason, kahinahunan, kahinahunan sa pagpindot at kaligtasan. Ang mga mamimili ng mga produktong ito ay lubos na nakakaalam ng potensyal na pangangati, pagkakalason at mga kadahilanan sa kapaligiran.
Ngayon, ang mga AA ay ginagamit upang magbalangkas ng maraming mga shampoos, mga tina ng buhok at mga sabon sa paliguan dahil sa kanilang maraming mga pakinabang sa kanilang tradisyonal na mga katapat sa mga pampaganda at mga produkto ng personal na pangangalaga.Ang mga surfactant na batay sa protina ay may kanais-nais na mga katangian na kinakailangan para sa mga produktong personal na pangangalaga. Ang ilang mga AA ay may mga kakayahan sa pagbuo ng pelikula, habang ang iba ay may mahusay na mga kakayahan sa foaming.
Ang mga amino acid ay mahalaga na natural na nagaganap na mga moisturizing factor sa stratum corneum. Kapag namatay ang mga epidermal cells, nagiging bahagi sila ng stratum corneum at ang mga intracellular protein ay unti -unting pinapahiya sa mga amino acid. Ang mga amino acid na ito ay pagkatapos ay dinala sa stratum corneum, kung saan sinisipsip nila ang mga taba o tulad ng taba na sangkap sa epidermal stratum corneum, sa gayon ay pagpapabuti ng pagkalastiko ng balat ng balat. Humigit -kumulang 50% ng natural na moisturizing factor sa balat ay binubuo ng mga amino acid at pyrrolidone.
Ang collagen, isang karaniwang kosmetiko na sangkap, ay naglalaman din ng mga amino acid na pinapanatili ang malambot na balat.Ang mga problema sa balat tulad ng pagkamagaspang at pagkabulok ay dahil sa malaking bahagi sa kakulangan ng mga amino acid. Ang isang pag -aaral ay nagpakita na ang paghahalo ng isang amino acid na may isang pamahid na pinapagana ng balat, at ang mga apektadong lugar ay bumalik sa kanilang normal na estado nang hindi naging mga keloid scars.
Ang mga amino acid ay natagpuan din na maging kapaki -pakinabang sa pag -aalaga sa mga nasirang cuticle.Ang tuyo, walang hugis na buhok ay maaaring magpahiwatig ng pagbaba sa konsentrasyon ng mga amino acid sa isang malubhang nasira na stratum corneum. Ang mga amino acid ay may kakayahang tumagos sa cuticle sa baras ng buhok at sumipsip ng kahalumigmigan mula sa balat.Ang kakayahang ito ng amino acid based surfactants ay ginagawang kapaki -pakinabang sa kanila sa mga shampoos, hair dyes, hair softener, hair conditioner, at ang pagkakaroon ng mga amino acid ay ginagawang malakas ang buhok.
11 mga aplikasyon sa pang -araw -araw na pampaganda
Sa kasalukuyan, mayroong isang lumalagong demand para sa mga form na naglilinis na batay sa amino acid sa buong mundo.Ang mga AA ay kilala na may mas mahusay na kakayahan sa paglilinis, kakayahan ng foaming at mga katangian ng paglambot ng tela, na ginagawang angkop sa kanila para sa mga detergents ng sambahayan, shampoos, paghugas ng katawan at iba pang mga aplikasyon.Ang isang aspartic acid na nagmula sa amphoteric AAS ay iniulat na isang lubos na epektibong naglilinis na may mga katangian ng chelating. Ang paggamit ng mga sangkap na naglilinis na binubuo ng N-alkyl-β-aminoethoxy acid ay natagpuan upang mabawasan ang pangangati ng balat. Ang isang likidong pagbabalangkas ng detergent na binubuo ng N-cocoyl-β-aminopropionate ay naiulat na isang epektibong naglilinis para sa mga mantsa ng langis sa mga ibabaw ng metal. Ang isang aminocarboxylic acid surfactant, C 14 Chohch 2 NHCH 2 Coona, ay ipinakita din na magkaroon ng mas mahusay na paglabas at ginagamit para sa paglilinis ng mga tela, karpet, buhok, baso, atbp.
Ang paghahanda ng mga form na naglilinis batay sa N- (n'-long-chain acyl-β-alanyl) -β-alanine ay iniulat nina Keigo at Tatsuya sa kanilang patent para sa mas mahusay na kakayahan sa paghuhugas at katatagan, madaling pagbagsak ng bula at mahusay na paglambot ng tela. Bumuo ang KAO ng isang pagbabalangkas ng naglilinis batay sa N-acyl-1 -n-hydroxy-β-alanine at naiulat na mababang pangangati ng balat, mataas na paglaban ng tubig at mataas na lakas ng pag-alis ng mantsa.
Ang kumpanya ng Hapon na Ajinomoto ay gumagamit ng mababang-toxic at madaling mapanirang AAS batay sa L-glutamic acid, L-arginine at L-lysine bilang pangunahing sangkap sa shampoos, detergents at kosmetiko (Larawan 13). Ang kakayahan ng mga additives ng enzyme sa mga form na naglilinis upang alisin ang fouling ng protina ay naiulat din. Ang mga N-acyl AA na nagmula sa glutamic acid, alanine, methylglycine, serine at aspartic acid ay naiulat na para sa kanilang paggamit bilang mahusay na likidong mga detergents sa may tubig na solusyon. Ang mga surfactant na ito ay hindi nagdaragdag ng lagkit sa lahat, kahit na sa napakababang temperatura, at madaling mailipat mula sa daluyan ng imbakan ng aparato ng foaming upang makakuha ng mga homogenous foams.
Oras ng Mag-post: Jun-09-2022