Talaan ng mga Nilalaman Para sa Artikulo na Ito:
1. Pagbuo ng Amino Acids
2. Structural properties
3. Komposisyon ng kemikal
4.Pag-uuri
5. Sintesis
6. Physicochemical properties
7. Lason
8. Antimicrobial na aktibidad
9. Rheological properties
10. Mga aplikasyon sa industriya ng kosmetiko
11. Mga aplikasyon sa pang-araw-araw na mga pampaganda
Amino Acid Surfactants (AAS)ay isang klase ng mga surfactant na nabuo sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga hydrophobic group na may isa o higit pang Amino Acids. Sa kasong ito, ang Amino Acids ay maaaring sintetiko o nagmula sa mga hydrolysate ng protina o mga katulad na mapagkukunang nababagong muli. Sinasaklaw ng papel na ito ang mga detalye ng karamihan sa mga available na sintetikong ruta para sa AAS at ang epekto ng iba't ibang ruta sa mga katangian ng physicochemical ng mga produkto, kabilang ang solubility, dispersion stability, toxicity at biodegradability. Bilang isang klase ng mga surfactant sa pagtaas ng demand, ang versatility ng AAS dahil sa kanilang variable na istraktura ay nag-aalok ng malaking bilang ng mga komersyal na pagkakataon.
Dahil ang mga surfactant ay malawakang ginagamit sa mga detergent, emulsifier, corrosion inhibitors, tertiary oil recovery at pharmaceuticals, ang mga mananaliksik ay hindi tumitigil sa pagbibigay pansin sa mga surfactant.
Ang mga surfactant ay ang pinakakinakatawan na mga produktong kemikal na natupok sa maraming dami araw-araw sa buong mundo at nagkaroon ng negatibong epekto sa kapaligiran ng tubig.Ipinakita ng mga pag-aaral na ang malawakang paggamit ng mga tradisyunal na surfactant ay maaaring magkaroon ng negatibong epekto sa kapaligiran.
Ngayon, ang non-toxicity, biodegradability at biocompatibility ay halos kasinghalaga sa mga consumer bilang ang utility at performance ng mga surfactant.
Ang mga biosurfactant ay environment friendly na napapanatiling surfactant na natural na na-synthesize ng mga microorganism tulad ng bacteria, fungi, at yeast, o itinago sa extracellularly.Samakatuwid, ang mga biosurfactant ay maaari ding ihanda ng molekular na disenyo upang gayahin ang mga natural na amphiphilic na istruktura, tulad ng mga phospholipid, alkyl glycosides at acyl Amino Acids.
Amino Acid surfactants (AAS)ay isa sa mga tipikal na surfactant, kadalasang ginawa mula sa mga hilaw na materyales na hinango ng hayop o pang-agrikultura. Sa nakalipas na dalawang dekada, ang AAS ay nakakuha ng malaking interes mula sa mga siyentipiko bilang mga nobelang surfactant, hindi lamang dahil maaari silang ma-synthesize mula sa mga nababagong mapagkukunan, ngunit dahil din sa ang AAS ay madaling mabulok at may hindi nakakapinsalang mga by-product, na ginagawang mas ligtas ang mga ito para sa kapaligiran.
Maaaring tukuyin ang AAS bilang isang klase ng mga surfactant na binubuo ng Amino Acids na naglalaman ng mga grupong 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 Acids ay nagbibigay-daan para sa derivation ng isang malawak na iba't ibang mga surfactant. Isang kabuuan ng 20 karaniwang Proteinogenic Amino Acids ay kilala na umiiral sa kalikasan at responsable para sa lahat ng mga pisyolohikal na reaksyon sa paglaki at mga aktibidad sa buhay. Naiiba sila sa isa't isa ayon lamang sa nalalabi R (Figure 1, pk a ang negatibong logarithm ng acid dissociation constant ng solusyon). Ang ilan ay non-polar at hydrophobic, ang ilan ay polar at hydrophilic, ang ilan ay basic at ang ilan ay acidic.
Dahil ang Amino Acids ay mga renewable compound, ang mga surfactant na na-synthesize mula sa Amino Acids ay mayroon ding mataas na potensyal na maging sustainable at environment friendly. Ang simple at natural na istraktura, mababang toxicity at mabilis na biodegradability ay kadalasang ginagawang mas mataas ang mga ito kaysa sa mga nakasanayang surfactant. Gamit ang mga nababagong hilaw na materyales (hal. Amino Acids at vegetable oils), ang AAS ay maaaring gawin sa pamamagitan ng iba't ibang biotechnological na ruta at kemikal na ruta.
Noong unang bahagi ng ika-20 siglo, unang natuklasan ang Amino Acids na gagamitin bilang mga substrate para sa synthesis ng mga surfactant.Ang AAS ay pangunahing ginamit bilang mga preservative sa mga pormulasyon ng parmasyutiko at kosmetiko.Bilang karagdagan, ang AAS ay natuklasang biologically active laban sa iba't ibang bacteria, tumor, at virus na nagdudulot ng sakit. Noong 1988, ang pagkakaroon ng murang AAS ay nakabuo ng interes sa pananaliksik sa aktibidad sa ibabaw. Ngayon, sa pag-unlad ng biotechnology, ang ilang Amino Acids ay nagagawa ring ma-synthesize sa komersyo sa malaking sukat sa pamamagitan ng lebadura, na hindi direktang nagpapatunay na ang produksyon ng AAS ay mas environment friendly.
01 Pag-unlad ng Amino Acid
Noong unang bahagi ng ika-19 na siglo, nang unang natuklasan ang mga natural na Amino Acids, ang kanilang mga istruktura ay hinulaang lubhang mahalaga - magagamit bilang hilaw na materyales para sa paghahanda ng mga amphiphile. 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 hydrophilic group para sa mga surfactant. Ang kasunod na gawain ay kasangkot sa synthesis ng lipoAmino Acids (AAS) gamit ang glycine at alanine, at Henrich et al. naglathala ng 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 panlinis sa bahay (hal. shampoo, detergent at toothpastes).Kasunod nito, sinisiyasat ng maraming mananaliksik ang synthesis at physicochemical properties ng acyl Amino Acids. Sa ngayon, isang malaking katawan ng panitikan ang nai-publish sa synthesis, mga katangian, pang-industriya na aplikasyon at biodegradability ng AAS.
02 Mga Structural Properties
Ang non-polar hydrophobic fatty acid chain ng AAS ay maaaring mag-iba sa istraktura, haba ng chain at numero.Ang pagkakaiba-iba ng istruktura at mataas na aktibidad sa ibabaw ng AAS ay nagpapaliwanag ng kanilang malawak na pagkakaiba-iba ng komposisyon at physicochemical at biological na katangian. Ang mga head group ng AAS ay binubuo ng Amino Acids o peptides. Ang mga pagkakaiba 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 head group ay tutukuyin ang uri ng AAS, kabilang ang cationic, anionic, nonionic, at amphoteric. Ang kumbinasyon ng mga hydrophilic Amino Acids at hydrophobic long-chain na mga bahagi ay bumubuo ng isang amphiphilic na istraktura na ginagawang aktibo ang molekula sa ibabaw. Bilang karagdagan, ang pagkakaroon ng mga asymmetric na carbon atom sa molekula ay nakakatulong upang bumuo ng mga molekulang chiral.
03 Komposisyon ng Kemikal
Ang lahat ng Peptides at Polypeptides ay ang Polymerization na mga produkto ng halos 20 α-Proteinogenic α-Amino Acids na ito. Ang lahat ng 20 α-Amino Acids ay naglalaman ng carboxylic acid functional group (-COOH) at isang amino functional group (-NH 2), na parehong nakakabit sa parehong tetrahedral α-carbon atom. Ang mga Amino Acids ay naiiba sa isa't isa sa pamamagitan ng iba't ibang 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 magkaiba sa istraktura, laki at singil (acidity, alkalinity). Tinutukoy din ng mga pagkakaibang ito ang solubility ng Amino Acids sa tubig.
Ang Amino Acids ay chiral (maliban sa glycine) at likas na aktibo dahil mayroon silang apat na magkakaibang substituent na naka-link sa alpha carbon. Ang Amino Acids ay may dalawang posibleng conformation; ang mga ito ay hindi magkakapatong na mga mirror na imahe ng bawat isa, sa kabila ng katotohanan na ang bilang ng mga L-stereoisomer ay makabuluhang mas mataas. Ang R-group na naroroon sa ilang Amino Acids (Phenylalanine, Tyrosine at Tryptophan) ay aryl, na humahantong sa isang maximum na pagsipsip ng UV sa 280 nm. Ang acidic na α-COOH at ang pangunahing α-NH 2 sa Amino Acids ay may kakayahang mag-ionization, at parehong stereoisomer, alinman sila, ay bumubuo ng ionization equilibrium na ipinapakita sa ibaba.
R-COOH ↔R-COO-＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Gaya ng ipinapakita sa ionization equilibrium sa itaas, ang mga amino acid ay naglalaman ng hindi bababa sa dalawang mahina acidic na grupo; gayunpaman, ang pangkat ng carboxyl ay mas acidic kumpara sa protonated amino group. pH 7.4, ang carboxyl group ay deprotonated habang ang amino group ay protonated. Ang mga amino acid na may mga di-ionizable na grupo ng R ay neutral sa kuryente sa pH na ito at bumubuo ng zwitterion.
04 Pag-uuri
Maaaring uriin ang AAS ayon sa apat na pamantayan, na inilalarawan sa ibaba.
4.1 Ayon sa pinagmulan
| Ayon sa pinagmulan, ang AAS ay maaaring hatiin sa 2 kategorya tulad ng sumusunod. ① Natural na Kategorya Ang ilang mga natural na nagaganap na compound na naglalaman ng mga amino acid ay mayroon ding kakayahan na bawasan ang surface/interfacial tension, at ang ilan ay lumampas pa sa bisa ng glycolipids. Ang mga AAS na ito ay kilala rin bilang lipopeptides. Ang mga lipopeptide ay mga compound na may mababang timbang na molekular, kadalasang ginagawa ng mga species ng Bacillus.
Ang nasabing AAS ay nahahati pa sa 3 subclass:surfactin, iturin at fengycin.
|
| Ang pamilya ng mga surface-active peptides 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 unsaturated β-hydroxy fatty acid chain ay naka-link sa peptide. Ang surface-active peptide ay isang macrocyclic lactone kung saan ang singsing ay sarado sa pamamagitan ng catalysis sa pagitan ng C-terminus ng β-hydroxy fatty acid at ng peptide. Sa subclass ng iturin, mayroong anim na pangunahing variant, katulad ng iturin A at C, mycosubtilin at bacillomycin D, F at L.Sa lahat ng kaso, ang heptapeptides ay naka-link sa C14-C17 chain ng β-amino fatty acids (ang mga chain ay maaaring magkakaiba). Sa kaso ng mga ekurimycin, ang pangkat ng amino sa β-posisyon ay maaaring bumuo ng isang amide bond na may C-terminus kaya bumubuo ng isang macrocyclic lactam na istraktura.
Ang subclass na fengycin ay naglalaman ng fengycin A at B, na tinatawag ding plistatin kapag ang Tyr9 ay D-configure.Ang decapeptide ay naka-link sa isang C14 -C18 saturated o unsaturated β-hydroxy fatty acid chain. Sa istruktura, ang plistatin ay isa ring macrocyclic lactone, na naglalaman ng isang Tyr side chain sa posisyon 3 ng peptide sequence at bumubuo ng isang ester bond na may C-terminal residue, kaya bumubuo ng panloob na istraktura ng singsing (tulad ng kaso para sa maraming Pseudomonas lipopeptides).
② Sintetikong Kategorya Ang AAS ay maaari ding i-synthesize sa pamamagitan ng paggamit ng alinman sa acidic, basic at neutral na amino acids. 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 na ito ng mga surfactant ay maaaring ihanda ng mga kemikal, enzymatic, at chemoenzymatic na pamamaraan; gayunpaman, para sa produksyon ng AAS, ang chemical synthesis ay mas matipid na magagawa. 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 mga aliphatic chain substituent, ang mga surfactant na nakabatay sa amino acid ay maaaring nahahati sa 2 uri.
Ayon sa posisyon ng substituent
| ①N-substituted AAS Sa N-substituted compounds, ang isang amino group ay pinapalitan ng isang lipophilic group o isang carboxyl group, na nagreresulta sa pagkawala ng basicity. ang pinakasimpleng halimbawa ng N-substituted AAS ay N-acyl amino acids, na mahalagang anionic surfactants. Ang n-substituted AAS ay may amide bond na nakakabit sa pagitan ng hydrophobic at hydrophilic na mga bahagi. Ang amide bond ay may kakayahang bumuo ng hydrogen bond, na nagpapadali sa pagkasira ng surfactant na ito sa isang acidic na kapaligiran, kaya ginagawa itong biodegradable.
②C-substituted AAS Sa C-substituted compounds, ang pagpapalit ay nangyayari sa carboxyl group (sa pamamagitan ng amide o ester bond). Ang mga karaniwang C-substituted compound (eg ester o amides) ay mahalagang mga cationic surfactant.
③N- at C-substituted AAS Sa ganitong uri ng surfactant, ang parehong amino at carboxyl group ay ang hydrophilic na bahagi. Ang uri na ito ay mahalagang amphoteric surfactant. |
4.3 Ayon sa bilang ng mga hydrophobic tails
Batay sa bilang ng mga pangkat ng ulo at hydrophobic tails, maaaring hatiin ang AAS sa apat na grupo. 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 lamang (Larawan 3). Ang Gemini type AAS ay may dalawang amino acid polar head group at dalawang hydrophobic tails bawat molekula (Larawan 4). Sa ganitong uri ng istraktura, ang dalawang straight-chain na AAS ay pinagsama-sama ng isang spacer at samakatuwid ay tinatawag ding mga dimer. Sa Glycerolipid type AAS, sa kabilang banda, ang dalawang hydrophobic tails ay nakakabit sa parehong amino acid head group. Ang mga surfactant na ito ay maaaring ituring bilang mga analogue ng monoglycerides, diglycerides at phospholipids, habang sa Bola-type na AAS, dalawang pangkat ng ulo ng amino acid ay pinag-uugnay ng isang hydrophobic tail.
4.4 Ayon sa uri ng pangkat ng ulo
①Cationic AAS
Ang pangkat ng ulo ng ganitong uri ng surfactant ay may positibong singil. Ang pinakaunang cationic AAS ay ethyl cocoyl arginate, na isang pyrrolidone carboxylate. Ang kakaiba at magkakaibang katangian ng surfactant na ito ay ginagawa itong kapaki-pakinabang sa mga disinfectant, antimicrobial agent, antistatic agent, hair conditioner, pati na rin ang pagiging banayad sa mata at balat at madaling nabubulok. Sina Singare at Mhatre ay nag-synthesize ng arginine-based cationic AAS at sinuri ang kanilang mga katangiang physicochemical. Sa pag-aaral na ito, inaangkin 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 na tumaas at ang Critical Micelle Concentration (cmc) ay 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 surfactant, 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 sea urchin at sea star, ay may kemikal na kaugnayan sa glycine (NH 2 -CH 2 -COOH,), isang pangunahing amino acid na natagpuan sa mga selulang mammalian. -COOH,) ay may kaugnayan sa kemikal sa glycine, na isang pangunahing amino acid na matatagpuan sa mga selulang mammalian. Ang lauric acid, tetradecanoic acid, oleic acid at ang kanilang mga halides at ester ay karaniwang ginagamit upang synthesize ang mga sarcosinate surfactant. Ang mga sarcosinate ay likas na banayad at samakatuwid ay karaniwang ginagamit sa mga mouthwash, shampoo, spray shaving foam, sunscreen, panlinis ng balat, at iba pang mga produktong kosmetiko.
Kabilang sa iba pang available na komersyal na anionic AAS ang Amisoft CS-22 at AmiliteGCK-12, na mga trade name para sa sodium N-cocoyl-L-glutamate at potassium N-cocoyl glycinate, ayon sa pagkakabanggit. Ang Amilite ay karaniwang ginagamit bilang foaming agent, detergent, solubilizer, emulsifier at dispersant, at maraming aplikasyon sa mga cosmetics, tulad ng mga shampoo, bath soap, body wash, toothpastes, facial cleanser, cleansing soaps, contact lens cleaners at mga surfactant sa bahay. Ginagamit ang Amisoft bilang isang banayad na panlinis ng balat at buhok, pangunahin sa mga panlinis ng mukha at katawan, mga block synthetic detergent, mga produkto ng pangangalaga sa katawan, mga shampoo at iba pang mga produkto ng pangangalaga sa balat.
③zwitterionic o amphoteric AAS
Ang mga amphoteric surfactant ay naglalaman ng parehong acidic at basic na mga site at samakatuwid ay maaaring baguhin ang kanilang singil sa pamamagitan ng pagbabago ng pH value. Sa alkaline media kumikilos sila tulad ng mga anionic surfactant, habang sa acidic na kapaligiran ay kumikilos sila tulad ng mga cationic surfactant at sa neutral na media tulad ng amphoteric surfactants. Ang Lauryl lysine (LL) at alkoxy (2-hydroxypropyl) arginine ay ang tanging kilalang amphoteric surfactant batay sa mga amino acid. Ang LL ay isang produkto ng condensation ng lysine at lauric acid. Dahil sa amphoteric na istraktura nito, ang LL ay hindi matutunaw sa halos lahat ng uri ng solvents, maliban sa napaka-alkaline o acidic na solvents. Bilang isang organikong pulbos, ang LL ay may mahusay na pagdirikit sa mga hydrophilic na ibabaw at isang mababang koepisyent ng friction, na nagbibigay sa surfactant na ito ng mahusay na kakayahan sa pagpapadulas. Ang LL ay malawakang ginagamit sa mga skin cream at hair conditioner, at ginagamit din bilang 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 surfactant ang inihanda ni Al-Sabagh et al. mula sa nalulusaw sa langis na α-amino acids. Sa prosesong ito, ang L-phenylalanine (LEP) at L-leucine ay unang na-esterified na may hexadecanol, na sinusundan ng amidation na may palmitic acid upang magbigay ng dalawang amides at dalawang ester ng α-amino acids. Ang mga amide at ester ay sumailalim sa mga reaksyon ng condensation na may ethylene oxide upang maghanda ng tatlong phenylalanine derivatives na may iba't ibang bilang ng polyoxyethylene units (40, 60 at 100). Ang mga nonionic AAS na ito ay natagpuang may mahusay na detergency at foaming properties.
05 Synthesis
5.1 Pangunahing sintetikong ruta
Sa AAS, ang mga hydrophobic group ay maaaring ikabit sa amine o carboxylic acid site, o sa pamamagitan ng mga side chain ng amino acids. Batay dito, apat na pangunahing sintetikong ruta ang magagamit, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.
Fig.5 Mga pangunahing landas ng synthesis ng mga surfactant na nakabatay sa amino acid
| Daan 1. Ang mga amphiphilic ester amine ay ginawa ng mga reaksyon ng esterification, kung saan ang surfactant synthesis ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng pag-reflux ng mga fatty alcohol at amino acid sa pagkakaroon ng isang dehydrating agent at isang acidic catalyst. Sa ilang mga reaksyon, ang sulfuric acid ay gumaganap bilang parehong catalyst at isang dehydrating agent.
Daan 2. Ang mga aktibong amino acid ay tumutugon sa mga alkylamine upang bumuo ng mga amide bond, na nagreresulta sa synthesis ng amphiphilic amidoamine.
Daan 3. Ang mga Amido acid ay na-synthesize sa pamamagitan ng pagtugon sa mga grupo ng amine ng mga amino acid sa Amido Acids.
Daan 4. Ang mga long-chain na alkyl amino acid ay na-synthesize ng reaksyon ng mga grupo ng amine na may mga haloalkanes. |
5.2 Mga pagsulong sa synthesis at produksyon
5.2.1 Synthesis ng single-chain amino acid/peptide surfactant
Ang N-acyl o O-acyl amino acids o peptides ay maaaring synthesize ng enzyme-catalyzed acylation ng amine o hydroxyl groups na may fatty acids. Ang pinakamaagang ulat sa solvent-free lipase-catalyzed synthesis ng amino acid amide o methyl ester derivatives na ginamit Candida antarctica, na may mga ani mula 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 na mga reaksyon ng mga amino acid, protina hydrolysates at/o mga derivative nito gamit ang pinaghalong tubig at mga organikong solvent (hal., 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 yield ng N-tetradecanoyl amino acid derivatives ay 2%-10% lamang kahit na pagkatapos gumamit ng iba't ibang lipase at incubating sa 70°C sa loob ng maraming araw. Montet et al. nakatagpo din ng mga problema tungkol sa mababang ani ng mga amino acid sa synthesis ng N-acyl lysine gamit ang mga fatty acid at vegetable oils. Ayon sa kanila, ang pinakamataas na ani ng produkto ay 19% sa ilalim ng solvent-free na mga kondisyon at gumagamit ng mga organic solvents. 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, inaangkin nila na ang ani ng 3-O-tetradecanoyl-L-serine ay 80% kapag gumagamit ng N-protected serine bilang substrate at Novozyme 435 bilang isang catalyst sa isang molten 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 ay medyo mababa, habang walang acylation ng L-threonine at LET na naganap.
Sinuportahan ng maraming mananaliksik ang paggamit ng mura at madaling magagamit na mga substrate para sa synthesis ng cost-effective na AAS. Soo et al. inaangkin na ang paghahanda ng mga surfactant na nakabatay sa palm oil ay pinakamahusay na gumagana sa immobilized lipoenzyme. Nabanggit nila na ang ani ng mga produkto ay magiging mas mahusay sa kabila ng reaksyon ng pag-ubos ng oras (6 na araw). Gerova et al. sinisiyasat ang synthesis at aktibidad sa ibabaw ng chiral N-palmitoyl AAS batay sa methionine, proline, leucine, threonine, phenylalanine at phenylglycine sa isang cyclic/racemic mixture. Inilarawan nina Pang at Chu ang synthesis ng mga monomer na batay sa amino acid at mga monomer na nakabatay sa dicarboxylic acid sa solusyon Isang serye ng mga functional at biodegradable na polyamide ester na nakabatay sa amino acid ay na-synthesize ng mga reaksyon ng co-condensation sa solusyon.
Iniulat nina Cantaeuzene at Guerreiro ang esterification ng mga carboxylic acid group 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 mataba na alkohol hanggang sa 16 na carbon ay nagbigay ng magandang ani (51%), habang para sa Boc-Asp-OH 6 at 12 na carbon ay mas mahusay, na may katumbas na ani na 63% [64]. ]. 99.9%) sa mga ani mula 58% hanggang 76%, na na-synthesize sa pamamagitan ng pagbuo ng mga amide bond na may iba't ibang long-chain alkylamines o ester bond na may fatty alcohol ng Cbz-Arg-OMe, kung saan ang papain ay kumilos bilang isang katalista.
5.2.2 Synthesis ng mga amino acid/peptide surfactant na nakabatay sa Gemini
Binubuo ang mga gemini surfactant na nakabatay sa amino acid ng dalawang straight-chain na molekulang AAS na naka-link nang ulo-sa-ulo sa isa't isa ng isang pangkat ng spacer. Mayroong 2 posibleng mga scheme para sa chemoenzymatic synthesis ng gemini-type na amino acid-based surfactants (Mga Figure 6 at 7). Sa Figure 6, 2 derivatives ng amino acid ang na-react sa compound bilang isang spacer group at pagkatapos ay ipinakilala ang 2 hydrophobic group. Sa Figure 7, ang 2 straight-chain na istruktura ay direktang pinagsama-sama ng isang bifunctional spacer group.
Ang pinakaunang pag-unlad ng enzyme-catalyzed synthesis ng gemini lipoamino acids ay pinasimunuan ng Valivety et al. Yoshimura et al. sinisiyasat ang synthesis, adsorption at pagsasama-sama ng isang amino acid-based na 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 steady -state fluorescence characterization ng mga ito. Ipinakita na ang halaga ng cmc ng Gemini ay mas mababa sa pamamagitan ng paghahambing ng monomer at Gemini.
Fig.6 Synthesis ng Gemini AAS gamit ang AA derivatives at spacer, na sinusundan ng pagpasok ng hydrophobic group
Fig.7 Synthesis ng mga Gemini AAS gamit ang bifunctional spacer at AAS
5.2.3 Synthesis ng glycerolipid amino acid/peptide surfactant
Ang mga glycerolipid amino acid/peptide surfactant ay isang bagong klase ng mga lipid amino acid na mga structural analogs ng glycerol mono- (o di-) esters at phospholipids, dahil sa kanilang istraktura ng isa o dalawang fatty chain na may isang amino acid na naka-link sa glycerol backbone sa pamamagitan ng isang ester bond. Ang synthesis ng mga surfactant na ito ay nagsisimula sa paghahanda ng mga glycerol ester ng mga amino acid sa mataas na temperatura at sa pagkakaroon ng acidic catalyst (eg BF 3). Enzyme-catalyzed synthesis (gamit ang hydrolases, protease at lipases bilang catalysts) ay isa ring magandang opsyon (Figure 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 ang pagsusuri ng kanilang mga katangiang physicochemical ay naiulat din.
Fig.8 Synthesis ng mono at diacylglycerol amino acid conjugates
spacer: NH-(CH2)10-NH: tambalanB1
spacer: NH-C6H4-NH: tambalanB2
spacer: CH2-CH2: tambalanB3
Fig.9 Synthesis ng simetriko amphiphiles na nagmula sa Tris(hydroxymethyl)aminomethane
5.2.4 Synthesis ng mga amino acid/peptide surfactant na nakabatay sa bola
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 mga amphiphile na uri ng bola na may 2 amino acid (D- o L-alanine o L-histidine) at 1 alkyl chain na may magkakaibang haba at sinisiyasat ang kanilang aktibidad sa ibabaw. Tinatalakay nila ang synthesis at pagsasama-sama ng mga nobelang bola-type na amphiphile na may fraction ng amino acid (gamit ang alinman sa hindi karaniwang β-amino acid o alkohol) at isang C12 -C20 spacer group. Ang hindi pangkaraniwang β-amino acid na ginamit ay maaaring isang sugar aminoacid, isang azidothymin (AZT) -derived amino acid, isang norbornene amino acid, at isang amino alcohol na nagmula sa AZT (Larawan 9). ang synthesis ng simetriko na mga amphiphile na uri ng bola na nagmula sa tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris) (Figure 9).
06 Mga katangian ng physicochemical
Kilalang-kilala na ang mga amino acid based surfactants (AAS) ay magkakaiba at maraming nalalaman sa kalikasan at may mahusay na kakayahang magamit sa maraming mga aplikasyon tulad ng mahusay na solubilization, mahusay na mga katangian ng emulsification, mataas na kahusayan, mataas na pagganap ng aktibidad sa ibabaw at mahusay na pagtutol sa matigas na tubig (calcium ion pagpaparaya).
Batay sa mga katangian ng surfactant ng mga amino acid (hal. pag-igting sa ibabaw, cmc, pag-uugali ng bahagi at temperatura ng Krafft), ang mga sumusunod na konklusyon ay naabot pagkatapos ng malawak na pag-aaral - ang aktibidad sa ibabaw ng AAS ay higit na mataas kaysa sa nakasanayang surfactant na katapat nito.
6.1 Kritikal na Konsentrasyon ng Micelle (cmc)
Ang kritikal na konsentrasyon ng micelle ay isa sa mga mahalagang parameter ng mga surfactant at namamahala sa maraming mga aktibong katangian sa ibabaw tulad ng solubilization, cell lysis at pakikipag-ugnayan nito sa mga biofilm, atbp. Sa pangkalahatan, ang pagtaas ng haba ng chain ng hydrocarbon tail (pagtaas ng hydrophobicity) ay humahantong sa pagbaba sa halaga ng cmc ng surfactant solution, kaya tumataas ang aktibidad nito sa ibabaw. Ang mga surfactant na nakabatay sa mga amino acid ay karaniwang may mas mababang mga halaga ng cmc kumpara sa mga nakasanayang surfactant.
Sa pamamagitan ng iba't ibang kumbinasyon ng mga head group at hydrophobic tails (mono-cationic amide, bi-cationic amide, bi-cationic amide-based ester), Infante et al. nag-synthesize ng 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 bumaba sa pagtaas ng haba ng hydrophobic tail. Sa isa pang pag-aaral, natuklasan nina Singare at Mhatre na ang cmc ng N-α-acylarginine surfactants ay bumaba sa pagtaas ng bilang ng hydrophobic tail carbon atoms (Talahanayan 1).
Yoshimura et al. sinisiyasat ang cmc ng cysteine-derived amino acid-based na mga gemini surfactant at ipinakita na ang cmc ay bumaba kapag ang carbon chain length sa hydrophobic chain ay nadagdagan mula 10 hanggang 12. Ang karagdagang pagtaas ng carbon chain length sa 14 ay nagresulta sa pagtaas ng cmc, na kinumpirma na ang long-chain na mga Gemini surfactant ay may mas mababang tendency na magsama-sama.
Faustino et al. iniulat ang pagbuo ng halo-halong micelles sa may tubig na mga solusyon ng anionic gemini surfactants batay sa cystine. Ang mga gemini surfactant ay inihambing din sa kaukulang maginoo na monomeric surfactants (C 8 Cys). Ang mga halaga ng cmc ng mga pinaghalong lipid-surfactant ay iniulat na mas mababa kaysa sa mga purong surfactant. gemini surfactants at 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine, isang nalulusaw sa tubig, micelle-forming phospholipid, ay may cmc sa millimolar level.
Sinisiyasat nina Shrestha at Aramaki ang pagbuo ng viscoelastic worm-like micelles sa mga aqueous solution ng mixed amino acid-based anionic-nonionic surfactants sa kawalan ng admixture salts. Sa pag-aaral na ito, natagpuan ang N-dodecyl glutamate na may mas mataas na temperatura ng Krafft; gayunpaman, kapag na-neutralize sa pangunahing amino acid na L-lysine, nakabuo ito ng mga micelles at ang solusyon ay nagsimulang kumilos tulad ng isang Newtonian fluid sa 25 °C.
6.2 Magandang tubig solubility
Ang magandang water solubility ng AAS ay dahil sa pagkakaroon ng karagdagang CO-NH bonds. Ginagawa nitong mas biodegradable at environment friendly ang AAS kaysa sa mga kaukulang conventional surfactant. Ang water solubility ng N-acyl-L-glutamic acid ay mas mahusay dahil sa 2 carboxyl group nito. Maganda rin ang water solubility ng Cn(CA) 2 dahil mayroong 2 ionic arginine group sa 1 molekula, na nagreresulta sa mas epektibong adsorption at diffusion sa cell interface at maging ang epektibong bacterial inhibition 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 husto sa itaas ng isang partikular na temperatura. Ang mga ionic surfactant ay may posibilidad na makabuo ng mga solid hydrates, na maaaring mamuo mula sa tubig. Sa isang partikular na temperatura (ang tinatawag na temperatura ng Krafft), ang isang dramatiko at hindi tuloy-tuloy na pagtaas sa solubility ng mga surfactant ay karaniwang sinusunod. Ang Krafft point ng isang ionic surfactant ay ang Krafft temperature nito sa cmc.
Ang katangian ng solubility na ito ay karaniwang nakikita para sa mga ionic surfactant at maaaring ipaliwanag tulad ng sumusunod: ang solubility ng surfactant free monomer ay limitado sa ibaba 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 formulation ng surfactant sa mga temperatura sa itaas ng Krafft point.
Ang Krafft temperatura ng AAS ay pinag-aralan at inihambing sa mga maginoo na sintetikong surfactant. Pinag-aralan nina Shrestha at Aramaki ang Krafft na temperatura ng arginine-based AAS at nalaman na ang kritikal na konsentrasyon ng micelle ay nagpakita ng pagsasama-sama sa anyo ng mga pre-micelles sa itaas ng 2-5 ×10-6 mol-L -1 na sinusundan ng normal na pagbuo ng micelle (Ohta et al. ay nag-synthesize ng anim na magkakaibang uri ng N-hexadecanoyl AAS at tinalakay ang kaugnayan sa pagitan ng kanilang Krafft temperature at mga residue ng amino acid.
Sa mga eksperimento, napag-alaman na ang Krafft temperature ng N-hexadecanoyl AAS ay tumaas kasabay ng pagbaba ng laki ng mga residue ng amino acid (pagbubukod ang phenylalanine), habang ang init ng solubility (heat uptake) ay tumaas sa pagbaba ng laki ng mga residue ng amino acid (na may maliban sa glycine at phenylalanine). Napagpasyahan na sa parehong mga sistema ng alanine at phenylalanine, ang pakikipag-ugnayan ng DL ay mas malakas kaysa sa pakikipag-ugnayan ng LL sa solidong anyo ng asin ng N-hexadecanoyl AAS.
Brito et al. natukoy ang Krafft temperatura ng tatlong serye ng mga nobelang amino acid-based surfactant gamit ang differential scanning microcalorimetry at natagpuan na ang pagbabago ng trifluoroacetate ion sa iodide ion ay nagresulta sa isang makabuluhang pagtaas sa Krafft temperature (mga 6 °C), mula 47 °C hanggang 53 ° C. Ang pagkakaroon ng cis-double bond at ang unsaturation na naroroon sa long-chain na 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 na L-lysine ay nagresulta sa pagbuo ng mga micelles sa solusyon na kumikilos tulad ng mga likidong 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 hydrophobic na bahagi. Zhang et al. natukoy ang pag-igting sa ibabaw ng sodium cocoyl glycinate sa pamamagitan ng Wilhelmy plate method (25±0.2)°C at tinukoy ang surface tension value sa cmc bilang 33 mN-m -1 , cmc bilang 0.21 mmol-L -1. Yoshimura et al. natukoy ang tensyon sa ibabaw ng 2C n Cys type amino acid based surface tension ng 2C n Cys-based na surface active agent. Napag-alaman na ang pag-igting sa ibabaw sa cmc ay bumaba sa pagtaas ng haba ng kadena (hanggang sa n = 8), habang ang takbo ay binaligtad para sa mga surfactant na may n = 12 o mas mahabang haba ng kadena.
Ang epekto ng CaC1 2 sa pag-igting sa ibabaw ng dicarboxylated amino acid-based surfactants ay pinag-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 mga konsentrasyon ng CaC1 2. Ito ay dahil sa epekto ng mga calcium ions sa pag-aayos ng surfactant sa interface ng gas-water. ang mga tensyon sa ibabaw ng mga asin ng N-dodecylaminomalonate at N-dodecylaspartate, sa kabilang banda, ay halos pare-pareho din 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 husto, 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 adsorption kinetics ng Gemini-type na AAS sa interface ng gas-water, 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 panahon 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 na buntot, at ang bilang ng mga hydrophobic na mga buntot. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng surfactant, pagbaba ng haba ng kadena pati na rin ang bilang ng mga kadena ay nagresulta sa isang mas mabilis na pagkabulok. Ang mga resultang nakuha para sa mas mataas na konsentrasyon ng C n Cys (n = 8 hanggang 12) ay natagpuang napakalapit sa γ cmc na sinusukat ng pamamaraang Wilhelmy.
Sa isa pang pag-aaral, ang mga dinamikong tensyon sa ibabaw ng sodium dilauryl cystine (SDLC) at sodium didecamino cystine ay tinutukoy ng pamamaraan ng Wilhelmy plate, at bilang karagdagan, ang mga tensyon sa ibabaw ng equilibrium ng kanilang mga may tubig na solusyon ay tinutukoy ng paraan ng drop volume. Ang reaksyon ng mga bono ng disulfide ay karagdagang sinisiyasat ng iba pang mga pamamaraan. Ang pagdaragdag ng mercaptoethanol sa 0.1 mmol-L -1SDLC na solusyon ay humantong sa mabilis na pagtaas ng tensyon sa ibabaw mula 34 mN-m -1 hanggang 53 mN-m -1. Dahil maaaring i-oxidize ng NaClO ang mga disulfide bond ng SDLC sa mga grupo ng sulfonic acid, walang mga pinagsama-samang naobserbahan kapag ang NaClO (5 mmol-L -1 ) ay idinagdag sa 0.1 mmol-L -1 SDLC na solusyon. Ang transmission electron microscopy at dynamic na light scattering na mga resulta ay nagpakita na walang mga pinagsama-samang nabuo sa solusyon. Ang pag-igting sa ibabaw ng SDLC ay natagpuang tumaas mula 34 mN-m -1 hanggang 60 mN-m -1 sa loob ng 20 min.
6.5 Binary na mga interaksyon sa ibabaw
Sa mga agham ng buhay, pinag-aralan ng ilang grupo ang mga katangian ng vibrational ng mga mixture ng cationic AAS (diacylglycerol arginine-based surfactants) at mga phospholipid sa interface ng gas-water, sa wakas ay napagpasyahan na ang di-ideal na property na ito ay nagdudulot ng pagkalat ng mga electrostatic na pakikipag-ugnayan.
6.6 Mga katangian ng pagsasama-sama
Ang dynamic na scattering ng liwanag ay karaniwang ginagamit upang matukoy ang mga katangian ng pagsasama-sama ng mga monomer na nakabatay sa amino acid at mga gemini surfactant sa mga konsentrasyon sa itaas ng cmc, na nagbubunga ng 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 distribusyon 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 laki ng micelle ng mga gemini surfactant ay mas malaki kaysa sa mga monomeric na katapat nito. Ang pagtaas sa haba ng kadena ng hydrocarbon ay humahantong din sa pagtaas ng laki ng micelle. ohta et al. inilarawan ang mga katangian ng pagsasama-sama 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 circular dichroism, NMR at vapor pressure osmometry ang Ang pagbuo ng chiral aggregates ng N-dodecanoyl-L-glutamic acid, N-dodecanoyl-L-valine at ang kanilang mga methyl esters sa iba't ibang solvents (tulad ng tetrahydrofuran, acetonitrile, 1,4 -dioxane at 1,2-dichloroethane) na may rotational properties ay sinisiyasat ng circular dichroism, NMR at vapor pressure osmometry.
6.7 Interfacial adsorption
Ang interfacial adsorption ng mga surfactant na nakabatay sa amino acid at ang paghahambing nito sa conventional counterpart nito ay isa rin sa mga direksyon ng pananaliksik. Halimbawa, ang mga katangian ng interfacial adsorption ng dodecyl esters ng mga 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 interfacial na lugar sa gas-liquid interface at sa water/hexane interface, ayon sa pagkakabanggit.
Bordes et al. sinisiyasat ang pag-uugali ng solusyon at adsorption sa interface ng gas-water ng tatlong dicarboxylated amino acid surfactants, ang disodium salts ng dodecyl glutamate, dodecyl aspartate, at aminomalonate (na may 3, 2, at 1 carbon atoms sa pagitan ng dalawang carboxyl group, ayon sa pagkakabanggit). Ayon sa ulat na ito, ang cmc ng mga dicarboxylated surfactant 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 surfactant at mga kalapit na molekula sa pamamagitan ng mga grupong amide dito.
6.8 Yugto ng pag-uugali
Ang mga isotropic na discontinuous 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 bumuo ng mga pinagsama-samang mas maliit na positibong kurbada. marques et al. pinag-aralan ang phase behavior ng 12Lys12/12Ser at 8Lys8/16Ser system (tingnan ang Figure 10), at ang mga resulta ay nagpakita na ang 12Lys12/12Ser system ay may phase separation zone sa pagitan ng micellar at vesicular solution regions, habang ang 8Lys8/16Ser system Ang 8Lys8/16Ser system ay nagpapakita ng tuluy-tuloy na paglipat (pinahabang rehiyon ng micellar phase sa pagitan ng maliit na rehiyon ng micellar phase at ng rehiyon ng vesicle phase). Dapat pansinin na para sa rehiyon ng vesicle ng 12Lys12/12Ser system, ang mga vesicle ay palaging kasama ng mga micelles, habang ang vesicle na rehiyon ng 8Lys8/16Ser system ay may mga vesicle lamang.
Catanionic mixtures ng lysine- at serine-based surfactant: simetriko 12Lys12/12Ser pares(kaliwa) at asymmetric 8Lys8/16Ser pair(kanan)
6.9 Kakayahang mag-emulsify
Kouchi et al. sinuri ang kakayahan sa emulsifying, interfacial tension, dispersibility, at viscosity ng N-[3-dodecyl-2-hydroxypropyl]-L-arginine, L-glutamate, at iba pang AAS. Kung ikukumpara sa mga synthetic surfactant (ang kanilang mga conventional nonionic at amphoteric counterparts), ipinakita ng mga resulta na ang AAS ay may mas malakas na kakayahan sa pag-emulsify kaysa sa mga conventional surfactant.
Baczko et al. nag-synthesize ng nobelang anionic amino acid surfactant at inimbestigahan ang kanilang pagiging angkop bilang chiral oriented NMR spectroscopy solvents. Ang isang serye ng sulfonate-based amphiphilic L-Phe o L-Ala derivatives na may iba't ibang hydrophobic tails (pentyl~tetradecyl) ay na-synthesize sa pamamagitan ng pag-react sa mga amino acid na may o-sulfobenzoic anhydride. Wu et al. synthesized sodium salts ng N-fatty acyl AAS atinimbestigahan ang kanilang kakayahan sa emulsification sa mga oil-in-water emulsion, at ipinakita ng mga resulta na mas mahusay ang pagganap ng mga surfactant na ito sa ethyl acetate bilang bahagi ng langis kaysa sa n-hexane bilang bahagi ng langis.
6.10 Mga pagsulong sa synthesis at produksyon
Ang hard water resistance ay mauunawaan bilang kakayahan ng mga surfactant na labanan ang presensya ng mga ions tulad ng calcium at magnesium sa matigas na tubig, ibig sabihin, ang kakayahang maiwasan ang pag-ulan sa mga calcium soaps. Ang mga surfactant na may mataas na hard water resistance ay lubhang kapaki-pakinabang para sa mga formulation ng detergent at mga produkto ng personal na pangangalaga. Maaaring masuri ang hard water resistance sa pamamagitan ng pagkalkula ng pagbabago sa solubility at surface activity ng surfactant sa pagkakaroon ng calcium ions.
Ang isa pang paraan upang suriin ang hard water resistance ay ang kalkulahin ang porsyento o gramo ng surfactant na kinakailangan para sa calcium soap na nabuo mula sa 100 g ng sodium oleate upang ikalat sa tubig. Sa mga lugar na may mataas na matigas na tubig, ang mataas na konsentrasyon ng calcium at magnesium ions at mineral na nilalaman ay maaaring magpahirap sa ilang praktikal na aplikasyon. Kadalasan ang sodium ion ay ginagamit bilang counter ion ng isang synthetic anionic surfactant. Dahil ang divalent calcium ion ay nakagapos sa parehong surfactant molecule, nagiging sanhi ito ng surfactant na mas madaling mamuo mula sa solusyon na nagiging mas malamang na hindi detergency.
Ang pag-aaral ng hard water resistance ng AAS ay nagpakita na ang acid at hard water resistance ay malakas na naiimpluwensyahan ng isang karagdagang carboxyl group, at ang acid at hard water resistance ay tumaas pa sa pagtaas ng haba ng spacer group sa pagitan ng dalawang carboxyl group . 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 hanay ng pH ng huli ay mas malawak at ang aktibidad sa ibabaw nito ay tumaas sa pagdaragdag ng isang naaangkop na halaga ng acid. Ang dicarboxylated N-alkyl amino acids ay nagpakita ng chelating effect sa pagkakaroon ng mga calcium ions, at ang C 12 aspartate ay nabuo ang 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-dagat.
6.11 Dispersibility
Ang dispersibility ay tumutukoy sa kakayahan ng isang surfactant na pigilan ang coalescence at sedimentation ng surfactant sa solusyon.Ang dispersibility ay isang mahalagang pag-aari ng mga surfactant na ginagawang angkop ang mga ito para sa paggamit sa mga detergent, cosmetics at pharmaceuticals.Ang isang dispersing agent ay dapat maglaman ng ester, ether, amide o amino bond sa pagitan ng hydrophobic group at ng terminal hydrophilic group (o sa mga straight chain hydrophobic group).
Sa pangkalahatan, ang mga anionic surfactant tulad ng alkanolamido sulfates at amphoteric surfactant tulad ng amidosulfobetaine ay partikular na epektibo bilang mga dispersing agent para sa mga calcium soaps.
Maraming mga pagsusumikap sa pagsasaliksik ang nagpasiya sa dispersibility ng AAS, kung saan ang N-lauroyl lysine ay nakitang hindi tugma sa tubig at mahirap gamitin para sa mga cosmetic formulation.Sa seryeng ito, ang N-acyl-substituted basic amino acids ay may napakahusay na dispersibility at ginagamit sa industriya ng kosmetiko upang mapabuti ang mga formulation.
07 Lason
Ang mga conventional surfactant, lalo na ang mga cationic surfactant, ay lubos na nakakalason sa mga organismo sa tubig. Ang kanilang talamak na toxicity ay dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng adsorption-ion interaction ng mga surfactant sa interface ng cell-water. Ang pagbaba ng cmc ng mga surfactant ay kadalasang humahantong sa mas malakas na interfacial adsorption ng mga surfactant, na kadalasang nagreresulta sa kanilang mataas na talamak na toxicity. Ang pagtaas sa haba ng hydrophobic chain ng mga surfactant ay humahantong din sa pagtaas ng surfactant acute toxicity.Karamihan sa AAS ay mababa o hindi nakakalason sa mga tao at sa kapaligiran (lalo na sa mga organismo sa dagat) at angkop para sa paggamit bilang mga sangkap ng pagkain, mga parmasyutiko at mga pampaganda.Maraming mga mananaliksik ang nagpakita na ang mga surfactant ng amino acid ay banayad at hindi nakakairita sa balat. Ang mga surfactant na nakabatay sa arginine ay kilala na hindi gaanong nakakalason kaysa sa kanilang mga nakasanayang katapat.
Brito et al. pinag-aralan ang physicochemical at toxicological properties ng amino acid-based amphiphiles at ang kanilang [derivatives mula sa tyrosine (Tyr), hydroxyproline (Hyp), serine (Ser) at lysine (Lys)] kusang pagbuo ng mga cationic vesicle at nagbigay ng data sa kanilang talamak na toxicity sa Daphnia magna (IC 50). Nag-synthesize sila ng mga cationic vesicles ng dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/Lys-derivatives at/o Ser-/Lys-derivative mixtures at sinubukan ang kanilang ecotoxicity at hemolytic potential, na nagpapakita na ang lahat ng AAS at ang kanilang vesicle-containing mixtures ay hindi gaanong nakakalason kaysa sa conventional surfactant na DTAB .
Rosa et al. sinisiyasat ang pagbubuklod (asosasyon) ng DNA sa matatag na amino acid-based cationic vesicles. Hindi tulad ng mga nakasanayang cationic surfactant, na kadalasang lumalabas na nakakalason, ang interaksyon ng mga cationic amino acid surfactant ay lumilitaw na hindi nakakalason. Ang cationic AAS ay batay sa arginine, na kusang bumubuo ng mga stable vesicles kasabay ng ilang anionic surfactant. Ang mga inhibitor ng corrosion na nakabatay sa amino acid ay iniulat din na hindi nakakalason. Ang mga surfactant na ito ay madaling na-synthesize na may mataas na kadalisayan (hanggang sa 99%), mababang gastos, madaling nabubulok, at ganap na natutunaw sa may tubig na media. Ipinakita ng ilang pag-aaral na ang mga surfactant na naglalaman ng sulfur na amino acid ay higit na mataas sa pagsugpo sa kaagnasan.
Sa isang kamakailang pag-aaral, Perinelli et al. nag-ulat ng isang kasiya-siyang toxicological profile ng rhamnolipids kumpara sa mga maginoo na surfactant. Ang Rhamnolipids ay kilala na kumikilos bilang mga enhancer ng permeability. Iniulat din nila ang epekto ng rhamnolipids sa epithelial permeability ng macromolecular na gamot.
08 Antimicrobial na aktibidad
Ang aktibidad ng antimicrobial ng mga surfactant ay maaaring masuri ng pinakamababang konsentrasyon ng pagbawalan. Ang aktibidad na antimicrobial ng mga surfactant na nakabatay sa arginine ay pinag-aralan nang detalyado. Ang Gram-negative bacteria ay natagpuan na mas lumalaban sa arginine-based surfactants kaysa sa Gram-positive bacteria. Ang aktibidad na antimicrobial ng mga surfactant ay kadalasang nadaragdagan ng pagkakaroon ng hydroxyl, cyclopropane o unsaturated bonds sa loob ng mga acyl chain. Castillo et al. ay nagpakita na ang haba ng mga chain ng acyl at ang positibong singil ay tumutukoy sa halaga ng HLB (hydrophilic-lipophilic balance) ng molekula, at ang mga ito ay may epekto sa kanilang kakayahang makagambala sa mga lamad. Ang Nα-acylarginine methyl ester ay isa pang mahalagang klase ng cationic surfactant na may malawak na spectrum na aktibidad na antimicrobial at Ito ay madaling biodegradable at may mababa o walang toxicity. Mga pag-aaral sa pakikipag-ugnayan ng Nα-acylarginine methyl ester-based surfactants na may 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine at 1,2-ditetradecanoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine, model membranes, at may mga buhay na organismo sa ang pagkakaroon o kawalan ng mga panlabas na hadlang ay nagpakita na ang klase ng mga surfactant na ito ay may mahusay na antimicrobial Ang mga resulta ay nagpakita na ang mga surfactant ay may mahusay na aktibidad na antibacterial.
09 Rheological properties
Ang mga rheological na katangian ng mga surfactant ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa pagtukoy at paghula ng kanilang mga aplikasyon sa iba't ibang mga industriya, kabilang ang pagkain, mga parmasyutiko, pagkuha ng langis, personal na pangangalaga at mga produkto ng pangangalaga sa bahay. Maraming mga pag-aaral ang isinagawa upang talakayin ang kaugnayan sa pagitan ng viscoelasticity ng mga surfactant ng amino acid at cmc.
10 Mga aplikasyon sa industriya ng kosmetiko
Ang AAS ay ginagamit sa pagbabalangkas ng maraming 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 nalulusaw sa tubig. Kabilang sa mga AAS na ito, ang AAS na nakabatay sa C 12 fatty acid ay malawakang ginagamit sa paglilinis ng mukha upang alisin ang putik at makeup. Ang AAS na may C 18 chain ay ginagamit bilang mga emulsifier sa mga produkto ng pangangalaga sa balat, at ang mga N-Lauryl alanine salt ay kilala na gumagawa ng mga creamy na foam na hindi nakakairita sa balat at samakatuwid ay maaaring gamitin sa pagbabalangkas ng mga produkto ng pangangalaga ng sanggol. Ang N-Lauryl-based na AAS na ginagamit sa toothpaste ay may magandang detergency katulad ng sabon at malakas na enzyme-inhibiting efficacy.
Sa nakalipas na ilang dekada, ang pagpili ng mga surfactant para sa mga kosmetiko, mga produkto ng personal na pangangalaga at mga parmasyutiko ay nakatuon sa mababang toxicity, kahinahunan, kahinahunan sa pagpindot at kaligtasan. Ang mga mamimili ng mga produktong ito ay lubos na nakakaalam sa mga potensyal na pangangati, toxicity at mga salik sa kapaligiran.
Sa ngayon, ang AAS ay ginagamit upang bumalangkas ng maraming shampoo, pangkulay ng buhok at mga sabon na pampaligo dahil sa maraming pakinabang ng mga ito kumpara sa kanilang tradisyonal na mga katapat sa mga kosmetiko at produkto ng personal na pangangalaga.Ang mga surfactant na nakabatay sa protina ay may mga kanais-nais na katangian na kinakailangan para sa mga produkto ng personal na pangangalaga. Ang ilang AAS ay may mga kakayahan sa pagbuo ng pelikula, habang ang iba ay may mahusay na mga kakayahan sa foaming.
Ang mga amino acid ay mahalagang natural na nagaganap na moisturizing factor sa stratum corneum. Kapag namatay ang mga selulang epidermal, nagiging bahagi sila ng stratum corneum at ang mga intracellular na protina ay unti-unting nabubulok sa mga amino acid. Ang mga amino acid na ito ay dinadala pa sa stratum corneum, kung saan sila ay sumisipsip ng taba o tulad ng taba na mga sangkap sa epidermal stratum corneum, at sa gayon ay nagpapabuti sa 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 pangkaraniwang sangkap sa kosmetiko, ay naglalaman din ng mga amino acid na nagpapanatili sa balat na malambot.Ang mga problema sa balat tulad ng pagkamagaspang at pagkapurol ay dahil sa malaking bahagi ng kakulangan ng mga amino acid. Ipinakita ng isang pag-aaral na ang paghahalo ng amino acid sa isang ointment ay nagpapaginhawa sa pagkasunog ng balat, at ang mga apektadong bahagi ay bumalik sa kanilang normal na estado nang hindi nagiging keloid scars.
Ang mga amino acid ay natagpuan din na lubhang 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 napinsalang 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 mga surfactant na nakabatay sa amino acid ay ginagawang lubhang kapaki-pakinabang ang mga ito sa mga shampoo, pangkulay ng buhok, pampalambot ng buhok, conditioner ng buhok, at ang pagkakaroon ng mga amino acid ay nagpapalakas ng buhok.
11 Mga aplikasyon sa pang-araw-araw na mga pampaganda
Sa kasalukuyan, lumalaki ang pangangailangan para sa mga formulation na detergent na nakabatay sa amino acid sa buong mundo.Ang AAS ay kilala na may mas mahusay na kakayahan sa paglilinis, kakayahang bumubula at mga katangian ng paglambot ng tela, na ginagawang angkop ang mga ito para sa mga panlaba ng bahay, shampoo, panghugas sa katawan at iba pang mga application.Ang isang aspartic acid-derived amphoteric AAS ay iniulat na isang napaka-epektibong detergent na may mga katangian ng chelating. Ang paggamit ng mga detergent na sangkap na binubuo ng N-alkyl-β-aminoethoxy acids ay natagpuan upang mabawasan ang pangangati ng balat. Ang isang liquid detergent formulation na binubuo ng N-cocoyl-β-aminopropionate ay naiulat na isang mabisang detergent para sa mantsa ng langis sa mga metal na ibabaw. Ang isang aminocarboxylic acid surfactant, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, ay ipinakita rin na may mas mahusay na detergency at ginagamit para sa paglilinis ng mga tela, carpet, buhok, salamin, atbp. Ang 2-hydroxy-3-aminopropionic acid-N,N- Ang acetoacetic acid derivative ay kilala na may mahusay na kakayahan sa pagpapakumplikado at sa gayon ay nagbibigay ng katatagan sa mga ahente ng pagpapaputi.
Ang paghahanda ng mga pormulasyon ng detergent batay sa N-(N'-long-chain acyl-β-alanyl)-β-alanine ay iniulat ni Keigo at Tatsuya sa kanilang patent para sa mas mahusay na kakayahan sa paghuhugas at katatagan, madaling masira ang foam at magandang paglambot ng tela . Gumawa si Kao ng detergent formulation batay sa N-Acyl-1 -N-hydroxy-β-alanine at nag-ulat ng mababang pangangati sa balat, mataas na resistensya ng tubig at mataas na lakas sa pagtanggal ng mantsa.
Gumagamit ang Japanese company na Ajinomoto ng low-toxic at madaling nabubulok na AAS batay sa L-glutamic acid, L-arginine at L-lysine bilang pangunahing sangkap sa mga shampoo, detergent at cosmetics (Figure 13). Ang kakayahan ng mga additives ng enzyme sa mga pormulasyon ng detergent na alisin ang fouling ng protina ay naiulat din. Ang N-acyl AAS na nagmula sa glutamic acid, alanine, methylglycine, serine at aspartic acid ay naiulat para sa kanilang paggamit bilang mahusay na mga likidong detergent sa mga may tubig na solusyon. Ang mga surfactant na ito ay hindi nagpapataas ng lagkit, kahit na sa napakababang temperatura, at madaling mailipat mula sa storage vessel ng foaming device upang makakuha ng mga homogenous na foam.
Oras ng post: Hun-09-2022