Tämän artikkelin sisältötaulukko:
1. Aminohappojen kehitys
2. rakenteelliset ominaisuudet
3. Kemiallinen koostumus
4. Luokittelu
5. Synteesi
6. Fysikaalis -kemialliset ominaisuudet
7. Myrkyllisyys
8. antimikrobinen aktiivisuus
9. reologiset ominaisuudet
10. Kosmetiikkateollisuuden sovellukset
11. Sovellukset jokapäiväisessä kosmetiikassa
Aminohappojen pinta -aktiiviset aineet (AAS)ovat luokka pinta -aktiivisia aineita, jotka on muodostettu yhdistämällä hydrofobiset ryhmät yhteen tai useampaan aminohappoon. Tässä tapauksessa aminohapot voivat olla synteettisiä tai johdettu proteiinihydrolysaateista tai vastaavista uusiutuvista lähteistä. Tämä artikkeli kattaa yksityiskohdat useimmista AA: ien synteettisistä reiteistä ja erilaisten reittien vaikutuksen lopputuotteiden fysikaalis -kemiallisiin ominaisuuksiin, mukaan lukien liukoisuus, dispersion stabiilisuus, toksisuus ja biohajoavuus. Pinta -aktiivisten aineiden luokan kasvavan kysynnän aikana AAS: n monipuolisuus niiden muuttuvan rakenteen vuoksi tarjoaa suuren määrän kaupallisia mahdollisuuksia.
Koska pinta -aktiivisia aineita käytetään laajasti pesuaineissa, emulgointereissä, korroosionestolaitteissa, kolmannen öljyn talteenotossa ja lääkkeissä, tutkijat eivät ole koskaan lakanneet kiinnittämään huomiota pinta -aktiivisiin aineisiin.
Pinta -aktiiviset aineet ovat edustavimpia kemiallisia tuotteita, joita kulutetaan suurina määrinä päivittäin ympäri maailmaa ja joilla on ollut kielteinen vaikutus vesiympäristöön.Tutkimukset ovat osoittaneet, että perinteisten pinta -aktiivisten aineiden laajalle levinnyt käytöllä voi olla kielteinen vaikutus ympäristöön.
Nykyään myrkyttömyys, biohajoavuus ja biologinen yhteensopivuus ovat melkein yhtä tärkeitä kuluttajille kuin pinta-aktiivisten aineiden hyödyllisyys ja suorituskyky.
Biosurfaktantit ovat ympäristöystävällisiä kestäviä pinta -aktiivisia aineita, jotka syntetisoivat luonnollisesti mikro -organismit, kuten bakteerit, sienet ja hiiva, tai erittyneet solunulkoisesti.Siksi biosurfaktiot voidaan valmistaa myös molekyylisuunnittelemalla luonnollisten amfifiilisten rakenteiden, kuten fosfolipidien, alkyyliglykosidien ja asyyli -aminohappojen, jäljittelemiseksi.
Aminohappojen pinta -aktiiviset aineet (AAS)ovat yksi tyypillisistä pinta -aktiivisista aineista, jotka ovat yleensä tuotettuja eläin- tai maatalouden johdetuista raaka -aineista. Kahden viime vuosikymmenen aikana AAS on herättänyt tutkijoilta suurta kiinnostusta uusina pinta-aktiivisina aineina paitsi siksi, että ne voidaan syntetisoida uusiutuvista resursseista, vaan myös siksi, että AAS ovat helposti hajoavia ja niillä on vaarattomia sivutuotteita, mikä tekee niistä turvallisempia ympäristölle.
AA: t voidaan määritellä pinta-aktiivisten aineiden luokkaan, joka koostuu aminohapoista, jotka sisältävät aminohapporyhmiä (HO 2 C-CHR-NH 2) tai aminohappotähteitä (HO 2 C-CHR-NH-). Aminohappojen 2 funktionaalista aluetta mahdollistavat monenlaisten pinta -aktiivisten aineiden johdannaisen. Kaikkiaan 20 standardiproteinogeenistä aminohappoa tiedetään olevan luonteeltaan ja ne ovat vastuussa kaikista kasvu- ja elämän aktiivisuuksien fysiologisista reaktioista. Ne eroavat toisistaan vain jäännöksen R mukaan (kuvio 1, PK A on liuoksen happojen dissosiaatiovakion negatiivinen logaritmi). Jotkut eivät ole polaarisia ja hydrofobisia, toiset ovat polaarisia ja hydrofiilisiä, toiset ovat emäksiä ja toiset happamia.
Koska aminohapot ovat uusiutuvia yhdisteitä, aminohapoista syntetisoiduilla pinta -aktiivisilla aineilla on myös suuri potentiaali tulla kestäväksi ja ympäristöystävälliseksi. Yksinkertainen ja luonnollinen rakenne, pieni toksisuus ja nopea biohajoavuus tekevät niistä usein parempia kuin tavanomaiset pinta -aktiiviset aineet. Käyttämällä uusiutuvia raaka -aineita (esim. Aminohappoja ja kasviöljyjä), AAS: n voidaan tuottaa erilaisilla bioteknologisilla reiteillä ja kemiallisilla reiteillä.
1900 -luvun alkupuolella aminohapot havaittiin ensin käytettäväksi pinta -aktiivisten aineiden synteesille substraateina.AA: ta käytettiin pääasiassa säilöntäaineena farmaseuttisissa ja kosmeettisissa formulaatioissa.Lisäksi AAS: n havaittiin olevan biologisesti aktiivisia erilaisia sairauksia aiheuttavia bakteereja, kasvaimia ja viruksia vastaan. Vuonna 1988 edullisten AA: ien saatavuus aiheutti tutkimuksen kiinnostusta pintaaktiivisuuteen. Nykyään bioteknologian kehittyessä jotkut aminohapot kykenevät myös syntetisoimaan kaupallisesti suuressa mittakaavassa hiivan mukaan, mikä osoittaa epäsuorasti, että AAS -tuotanto on ympäristöystävällisempi.
01 Aminohappojen kehitys
Jo 1800 -luvun alkupuolella, kun ensin havaittiin luonnossa esiintyviä aminohappoja, niiden rakenteiden ennustettiin olevan erittäin arvokkaita - käytettäviä raaka -aineina amfifiilien valmistukseen. Bondi ilmoitti ensimmäisen tutkimuksen AAS: n synteesistä vuonna 1909.
Tutkimuksessa n-asyyliglysiini ja n-asylaniini otettiin käyttöön pinta-aktiivisten aineiden hydrofiilisinä ryhminä. Myöhempiin työhön liittyi lipoaminohappojen (AAS) synteesi glysiiniä ja alaniinia käyttämällä, ja Hentich et ai. julkaisi sarjan havaintoja,mukaan lukien ensimmäinen patenttisovellus, asylarkosinaatin ja aspartaattisuolojen käytöstä pinta -aktiivisina kotitalouksien puhdistustuotteissa (esim. Shampoot, pesuaineet ja hammastahnat).Myöhemmin monet tutkijat tutkivat asyyli -aminohappojen synteesiä ja fysikaalis -kemiallisia ominaisuuksia. Tähän päivään mennessä on julkaistu suuri joukko kirjallisuutta AAS: n synteesistä, ominaisuuksista, teollisista sovelluksista ja biohajottavuudesta.
02 Rakenteelliset ominaisuudet
Ei-polaariset hydrofobiset rasvahappoketjut AA: issa voivat vaihdella rakenteen, ketjun pituuden ja lukumäärän suhteen.AAS: n rakenteellinen monimuotoisuus ja korkea pinta -aktiivisuus selittävät niiden laajan koostumuksen monimuotoisuuden ja fysikaalis -kemialliset ja biologiset ominaisuudet. AAS: n pääryhmät koostuvat aminohapoista tai peptideistä. Pääryhmien erot määrittävät näiden pinta -aktiivisten aineiden adsorption, aggregaation ja biologisen aktiivisuuden. Pääryhmän funktionaaliset ryhmät määräävät sitten AAS -tyypin, mukaan lukien kationiset, anioniset, ei -ioniset ja amfoteeriset. Hydrofiilisten aminohappojen ja hydrofobisten pitkäketjuisten osien yhdistelmä muodostavat amfifiilisen rakenteen, joka tekee molekyylistä erittäin pinnan aktiiviseksi. Lisäksi epäsymmetristen hiiliatomien läsnäolo molekyylissä auttaa muodostamaan kiraalisia molekyylejä.
03 Kemiallinen koostumus
Kaikki peptidit ja polypeptidit ovat näiden lähes 20 a-proteinogeenisten a-aminohappojen polymerointituotteita. Kaikki 20 a-aminohappoa sisältävät karboksyylihappofunktionaalisen ryhmän (-cOOH) ja aminofunktionaalisen ryhmän (-nh 2), jotka molemmat on kiinnitetty samaan tetraedriseen a-hiili-atomiin. Aminohapot eroavat toisistaan eri R-ryhmiin kiinnitetyillä R-ryhmillä (paitsi lyciiniä, missä R-ryhmä on vetyä.) R-ryhmät voivat vaihdella rakenteessa, koossa ja varauksessa (happamuus, alkalisuus). Nämä erot määrittävät myös aminohappojen liukoisuuden vedessä.
Aminohapot ovat kiraalisia (paitsi glysiiniä) ja ovat luonteeltaan optisesti aktiivisia, koska niillä on neljä erilaista substituenttia, jotka on kytketty alfa -hiileen. Aminohapoilla on kaksi mahdollista konformaatiota; Ne ovat päällekkäisiä peilikuvia toisistaan huolimatta siitä, että L-stereoisomeerien lukumäärä on huomattavasti suurempi. Joissakin aminohapoissa (fenyylialaniini, tyrosiini ja tryptofaani) läsnä oleva R-ryhmä on aryyli, mikä johtaa UV-absorptioon 280 nm: n absorptioon. Aminohappojen happama a-cOOH ja emäksiset a-NH 2 kykenevät ionisointiin, ja molemmat stereoisomeerit rakentavat sen mukaan, kumpi ne ovat, rakentavat alla esitetyn ionisaatiotasapainon.
R-cooh ↔r-coo－H＋
R-NH3＋↔R-NH2H＋
Kuten yllä olevassa ionisaatiotasapainossa esitetään, aminohapot sisältävät vähintään kaksi heikosti happamista ryhmää; Karboksyyliryhmä on kuitenkin paljon happamempi verrattuna protonoidun aminohuryhmään. PH 7,4, karboksyyliryhmä on deprotonoitu, kun aminohuryhmä on protonoitu. Aminohapot, joissa on ioittamattomia R-ryhmiä, ovat sähköisesti neutraaleja tässä pH: ssa ja muodostavat Zwitterionin.
04 Luokitus
AAS voidaan luokitella neljän kriteerin mukaisesti, jotka on kuvattu alla.
4.1 Alkuperän mukaan
| Alkuperäisen mukaan AAS voidaan jakaa kahteen luokkaan seuraavasti. ① Luonnollinen luokka Joillakin luonnossa esiintyvillä aminohappoja sisältävillä yhdisteillä on myös kyky vähentää pinta-/rajapintajännitystä, ja toiset jopa ylittävät glykolipidien tehokkuuden. Nämä AA: t tunnetaan myös lipopeptideinä. Lipopeptidit ovat pienimolekyylipainoisia yhdisteitä, joita yleensä tuottavat Bacillus -lajit.
Tällaiset AA: t jaetaan edelleen kolmeen alaluokkaan:Surfaktiini, iurin ja fengysiini.
|
| Pinta-aktiivisten peptidien perhe kattaa monien aineiden heptapeptidivariantit,Kuten kuviossa 2A esitetään, jossa C12-C16 tyydyttymätön β-hydroksirasvahappoketju on kytketty peptidiin. Pinta-aktiivinen peptidi on makrosyklinen laktoni, jossa rengas suljetaan katalyysillä p-hydroksirasvahapon ja peptidin C-pään välillä. Ituriinin alaluokassa on kuusi päävarianttia, nimittäin iurin A ja C, mycosubtiliini ja bakillomysiini D, F ja L.Kaikissa tapauksissa heptapeptidit on kytketty p-aminohappojen C14-C17-ketjuihin (ketjut voivat olla monimuotoisia). Ekurimysiinien tapauksessa β-asennuksen aminoherryhmä voi muodostaa amidisidoksen C-pään kanssa muodostaen siten makrosyklisen laktaamin rakenteen.
Alaluokka fengysiini sisältää fengysiiniä A ja B, joita kutsutaan myös plipastatiiniksi, kun Tyr9 on määritelty.Decapeptidi on kytketty C14 -C18 -tyydyttyneeseen tai tyydyttymättömään β -hydroksirasvahappoketjuun. Plipastatiini on rakenteellisesti myös makrosyklinen laktoni, joka sisältää Tyr-sivuketjun peptidisekvenssin 3 asemassa 3 ja muodostaen esterisidoksen C-terminaalisen jäännöksen kanssa, muodostaen siten sisäisen rengasrakenteen (kuten monille pseudomonas-lipopeptideille).
② Synteettinen luokka AAS voidaan myös syntetisoida käyttämällä mitä tahansa happamia, emäksisiä ja neutraaleja aminohappoja. AA: ien synteesiin käytetyt yleiset aminohapot ovat glutamiinihappo, seriini, proliini, asparagiinihappo, glysiini, arginiini, alaniini, leusiini ja proteiinihydrolysaatit. Tämä pinta -aktiivisten aineiden alaluokka voidaan valmistaa kemiallisilla, entsymaattisilla ja kemoentsymaattisilla menetelmillä; AAS: n tuottamiseksi kemiallinen synteesi on kuitenkin taloudellisesti toteutettavissa. Yleisiä esimerkkejä ovat N-lauroyyli-L-glutamiinihappo ja N-Palmitoyyli-L-glutamiinihappo.
|
4.2 perustuu alifaattisiin ketjun substituenteihin
Alifaattisten ketjun substituenttien perusteella aminohappopohjaiset pinta-aktiiviset aineet voidaan jakaa kahteen tyyppiin.
Substituentin sijainnin mukaan
| ①n substituoitu AAS N-substituoiduissa yhdisteissä aminohuryhmä korvataan lipofiilisellä ryhmällä tai karboksyyliryhmällä, mikä johtaa emäksisyyden menetykseen. Yksinkertaisin esimerkki N-substituoiduista AAS: sta ovat N-asyyli-aminohapot, jotka ovat olennaisesti anionisia pinta-aktiivisia aineita. N-substituoiduissa AA: issa on amidisidos, joka on kiinnitetty hydrofobisten ja hydrofiilisten osien väliin. Amidisidoksella on kyky muodostaa vety sidos, joka helpottaa tämän pinta -aktiivisen aineen hajoamista happamassa ympäristössä, mikä tekee siitä biohajoavan.
②C-substituoitu AAS C-substituoiduissa yhdisteissä substituutio tapahtuu karboksyyliryhmässä (amidi- tai esterisidoksen kautta). Tyypilliset C-substituoidut yhdisteet (esim. Esterit tai amidit) ovat olennaisesti kationisia pinta-aktiivisia aineita.
③n- ja c-substituoitu AAS Tämän tyyppisissä pinta -aktiivisissa aineissa sekä amino- että karboksyyliryhmät ovat hydrofiilinen osa. Tämä tyyppi on olennaisesti amfoteerinen pinta -aktiivinen aine. |
4.3 Hydrofobisten pyrstöjen lukumäärän mukaan
Pääryhmien ja hydrofobisten pyrstöjen perusteella AAS voidaan jakaa neljään ryhmään. Suoraketju AAS, Kaksoset (dimeeri) -tyyppi AAS, glyserolipidityyppi AAS ja bokifaalinen amfifiilinen (bola) tyyppinen AAS. Suora ketjun pinta-aktiiviset aineet ovat pinta-aktiivisia aineita, jotka koostuvat aminohapoista, joissa on vain yksi hydrofobinen häntä (kuva 3). Kaksosetyypit AAS: lla on kaksi aminohappopolaarista pääryhmää ja kaksi hydrofobista häntä molekyyliä kohti (kuva 4). Tämän tyyppisessä rakenteessa kaksi suoraketjuista AA: ta yhdistetään välikappaleeseen, ja siksi niitä kutsutaan myös dimeereiksi. Glyserolipidityyppisessä AAS: ssä toisaalta kaksi hydrofobista pyrstöä kiinnitetään samaan aminohappopääryhmään. Näitä pinta-aktiivisia aineita voidaan pitää monoglyseridien, diglyseridien ja fosfolipidien analogeina, kun taas bola-tyyppisissä AAS: ssä kaksi aminohappopääryhmää yhdistetään hydrofobisella hännällä.
4.4 Pääryhmän tyypin mukaan
①cationic AAS
Tämän tyyppisen pinta -aktiivisen aineen pääryhmällä on positiivinen varaus. Varhaisin kationinen AAS on etyylikokoyyliarginati, joka on pyrrolidonikarboksylaatti. Tämän pinta -aktiivisen aineen ainutlaatuiset ja monimuotoiset ominaisuudet tekevät siitä hyödyllisen desinfiointiaineissa, antimikrobisissa aineissa, antistaattisissa aineissa, hiushoitoaineissa, samoin kuin lempeät silmille ja iholle ja helposti biohajoaville. Singare ja Mhatre syntetisoivat arginiinipohjaisia kationisia AAS: ita ja arvioivat niiden fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Tässä tutkimuksessa he väittivät, että Schotten-Baumannin reaktio-olosuhteet saatujen tuotteiden korkeat satot. Kun alkyyliketjun pituuden ja hydrofobisuuden kasvaessa pinta -aktiivisen aineen pintaaktiivisuuden havaittiin lisääntyvän ja kriittisen misellikonsentraation (CMC) vähentymisen. Toinen on kvaternäärinen asyyliproteiini, jota käytetään yleisesti hiustenhoitotuotteiden hoitoaineena.
②anioninen AAS
Anionisissa pinta -aktiivisissa aineissa pinta -aktiivisen aineen polaarisella pään ryhmällä on negatiivinen varaus. Sarkosiini (CH 3 -NH -CH -2 -COOH, N -metyyliglysiini), aminohappo, jota löytyy yleisesti merisiilissä ja meritähteissä, liittyy kemiallisesti glysiiniin (NH 2 -CH2 -COOH), emäksiseen aminohappoon, jota löytyy nisäkässoluista. -COOH,) liittyy kemiallisesti glysiiniin, joka on emäksinen aminohappo, jota löytyy nisäkkäiden soluista. Lauriinihappoa, tetradekanoinihappoa, öljyhappoa ja niiden halogenideja ja estereitä käytetään yleisesti syntetisoimaan pinta -aktiivisia aineita. Sarkosinaatit ovat luonnostaan leutoja, ja siksi niitä käytetään yleisesti suuvesiin, shampoihin, ruiskutuspartavaahtoihin, aurinkovoideisiin, ihonpuhdistusaineita ja muita kosmeettisia tuotteita.
Muita kaupallisesti saatavissa olevia anionisia AAS: ita ovat Amisoft CS-22 ja AmiliteGCK-12, jotka ovat vastaavasti natrium-N-kokoyyli-L-glutamaatin ja kalium-N-kokoyyliglysinaatin kauppanimiä. Amilitia käytetään yleisesti vaahtoavana aineena, pesuainetta, liuottajuutta, emulgointiainetta ja dispergointiainetta, ja sillä on monia kosmetiikan sovelluksia, kuten shampoot, kylpy saippuat, vartalopesu, hammaslääke, kasvojenpuhdistukset, puhdistus saippuat, kosketuslinssinpuhdistusaineet ja kotitalouslausekkeet. Amisoftia käytetään lievänä iho- ja hiuspuhdistusaineena, pääasiassa kasvojen ja kehonpuhdistusaineissa, estävät synteettisiä pesuaineita, vartalonhoitotuotteita, shampoja ja muita ihonhoitotuotteita.
③zitterioninen tai amfoteerinen AAS
Amfoteeriset pinta -aktiiviset aineet sisältävät sekä happamia että emäksisiä kohtia ja voivat siksi muuttaa niiden varausta muuttamalla pH -arvoa. Alkalisissa väliaineissa ne käyttäytyvät kuin anioniset pinta -aktiiviset aineet, kun taas happamissa ympäristöissä ne käyttäytyvät kuin kationiset pinta -aktiiviset aineet ja neutraalissa väliaineissa, kuten amfoteeriset pinta -aktiiviset aineet. Lauryyli lysiini (LL) ja alkoksi (2-hydroksipropyyli) arginiini ovat ainoiden aminohappojen perusteella ainoat tunnetut amfoteeriset pinta-aktiiviset aineet. LL on lysiinin ja lauriinihapon kondensaatiotuote. Amfoteerisen rakenteensa vuoksi LL on liukenematon melkein kaikissa liuottimissa, paitsi erittäin alkalisissa tai happamissa liuottimissa. Orgaanisena jauheena LL: llä on erinomainen tarttuvuus hydrofiilisiin pintoihin ja matala kitkakerroin, mikä antaa tälle pinta -aktiiviselle aineelle erinomaisen voitelukyvyn. LL: tä käytetään laajasti ihovoiteissa ja hiushoitoaineissa, ja sitä käytetään myös voiteluaineena.
④nonioninen AAS
Ei -ionisille pinta -aktiivisille aineille on ominaista napapääryhmät, joilla ei ole muodollisia varauksia. Al-Sabagh et ai. Öljyliukoisista a-aminohapoista. Tässä prosessissa L-fenyylialaniini (LEP) ja L-leusiini esterisoitiin ensin heksadekanolilla, jota seurasi amidaatio palmitiinihapolla kahdelle amidille ja kahdelle a-aminohapon esterille. Amidit ja esterit saivat sitten kondensaatioreaktiot eteenioksidin kanssa kolmella fenyylialaniinijohdannaisella, joilla oli erilaiset polyoksietyleeniyksiköt (40, 60 ja 100). Näillä ei -ionisilla AA: lla havaittiin olevan hyviä pesuainetta ja vaahtoavaominaisuuksia.
05 Synteesi
5.1 Synteettinen perusreitti
AAS: ssä hydrofobiset ryhmät voidaan kiinnittää amiini- tai karboksyylihappokohtiin tai aminohappojen sivuketjujen läpi. Tämän perusteella on saatavana neljä perussynteettistä reittiä, kuten kuvassa 5 esitetään.
Kuva 5 aminohappopohjaisten pinta-aktiivisten aineiden peruspolkut
| Polku 1. Amfifiilinen esteri -amiinit tuotetaan esteröintireaktioilla, jolloin pinta -aktiivisen aineen synteesi saavutetaan yleensä refluksoimalla rasva -alkoholia ja aminohappoja kuivausaineen ja happaman katalyytin läsnä ollessa. Joissakin reaktioissa rikkihappo toimii sekä katalyyttinä että kuivausaineena.
Polku 2. Aktivoidut aminohapot reagoivat alkyyliamiinien kanssa amidisidoksien muodostamiseksi, mikä johtaa amfifiilisten amidoamiinien synteesiin.
Polku 3. Amidohapot syntetisoidaan reagoimalla aminohappojen amiiniryhmät amidohappojen kanssa.
Polku 4. Pitkäketjujen alkyyliaminohapot syntetisoitiin amiiniryhmien reaktiolla haloalkanien kanssa. |
5.2 Synteesin ja tuotannon edistysaskeleet
5.2.1 Yhden ketjujen aminohappo/peptidipinta-aktiivisten aineiden synteesi
N-asyyli- tai O-asyyli-aminohapot tai peptidit voidaan syntetisoida entsyymikatalysoidulla amiini- tai hydroksyyliryhmien asyloinnilla rasvahapolla. Varhaisin raportti liuotinvapaasta lipaasi-katalysoidusta synteesistä aminohappoamidia tai metyyliesterijohdannaisia käytettiin Candida Antarktica -tuotteita, saannot vaihtelevat 25%: sta 90%: iin kohderyhmästä riippuen aminohapposta. Metyylietyyliketonia on käytetty myös liuottimena joissakin reaktioissa. Vonderhagen et ai. Kuvailtiin myös aminohappojen, proteiinihydrolysaattien ja/tai niiden johdannaisten lipaasi- ja proteaasikatalysoidut N-asylaatioreaktiot käyttämällä veden ja orgaanisten liuottimien (esim. Dimetyylformamidia/vettä) ja metyylibutyyliketonia.
Alkupäinä AAS: n entsyymikatalysoidun synteesin pääongelma oli alhaiset saannot. Valivety et ai. N-tetradekanoyyli-aminohappojohdannaisten saanto oli vain 2%-10% jopa erilaisten lipaaseiden käytön jälkeen ja inkubointiin 70 ° C: ssa monien päivien ajan. Montet et ai. Kohti myös aminohappojen alhaisen saannon ongelmia N-asyyli-lysiinin synteesissä rasvahappojen ja kasviöljyjen avulla. Heidän mukaansa tuotteen maksimisato oli 19% liuotinvapaissa olosuhteissa ja käyttämällä orgaanisia liuottimia. Saman ongelman kohtasivat Valivety et ai. N-CBZ-L-lysiinin tai N-CBZ-lysiini-metyyliesterijohdannaisten synteesissä.
Tässä tutkimuksessa he väittivät, että 3-O-tetradekanoyyli-L-seriinin saanto oli 80%, kun käytettiin N-suojattua seriiniä substraattina ja Novozyme 435: n katalyyttinä sulan liuotinvapaassa ympäristössä. Nagao ja Kito tutkivat L-seriinin, L-homoseriinin, L-treoniinin ja L-tyrosiinin (let) O-asyslaatiota käytettäessä lipaasia reaktion tuloksia (lipaasi saatiin Candida cylindracea ja Rhizopus delemar -yhteisellä puskurilla) ja ilmoittivat, että acylaation saannon saannot ovat joutuneena. L-treoniini ja annettu.
Monet tutkijat ovat tukeneet edullisten ja helposti saatavilla olevien substraattien käyttöä kustannustehokkaiden AAS: ien synteesiä varten. Soo et ai. väitti, että palmuöljypohjaisten pinta-aktiivisten aineiden valmistus toimii parhaiten immobilisoidun lipoentsyymin kanssa. He huomauttivat, että tuotteiden sato olisi parempi aikaa vievästä reaktiosta (6 päivää). Gerova et ai. tutkittiin kiraalisen N-palmitoyyli-AA: n synteesiä ja pinta-aktiivisuutta, joka perustuu metioniiniin, proliiniin, leusiiniin, treoniiniin, fenyylialaniiniin ja fenyyliglysiiniin syklisessä/raseemisessa seoksessa. Pang ja Chu kuvasivat aminohappopohjaisten monomeerien ja dikarboksyylihappopohjaisten monomeerien synteesiä liuoksessa Sarja funktionaalisia ja biohajoavia aminohappopohjaisia polyamidestereita syntetisoitiin liuoksen kodensointioreaktioilla.
Cantaeutseeni ja Guerreiro kertoivat boc-aLA-OH: n ja boc-asp-OH: n karboksyylihapporyhmien esteröinnistä pitkäketjuisilla alifaattisilla alkoholeilla ja dioleilla, joissa dikloorimetaani liuotin ja agaroosi 4B (Sepharose 4B) katalyyttinä. Tässä tutkimuksessa BOC-ALA-OH: n reaktio rasva-alkoholien kanssa jopa 16 hiilihiiliin satoi hyviä satoja (51%), kun taas BOC-ASP-OH 6: n ja 12 hiilihiilit olivat parempia, vastaavalla saannolla 63% [64]. 99,9%) saannoissa, jotka vaihtelivat 58%: sta 76%: iin, jotka syntetisoitiin muodostamalla amidisidokset erilaisilla pitkäketjuisilla alkyyliamiinilla tai esterisidoksilla rasva-alkoholien kanssa CBZ-ARG-OME: llä, missä papaiin toimi katalyyttinä.
5.2.2 Kaksospohjaisten aminohappo/peptidin pinta-aktiivisten aineiden synteesi
Aminohappopohjaiset Gemini-pinta-aktiiviset aineet koostuvat kahdesta suoraketjuisesta AAS-molekyylistä, jotka on kytketty päästä toisiinsa toisiinsa välikappaleella. Gemini-tyyppisten aminohappopohjaisten pinta-aktiivisten aineiden kemoentsymaattiselle synteesille on 2 mahdollista järjestelmää (kuviot 6 ja 7). Kuviossa 6 2 aminohappojohdannaista reagoivat yhdisteen kanssa välikapparyhmänä ja sitten otetaan käyttöön 2 hydrofobista ryhmää. Kuviossa 7 kaksi suoraketjuista rakennetta kytketään suoraan toisiinsa bifunktionaalisella välikappaleella.
Gemini-lipoaminohappojen entsyymikatalysoidun synteesin varhaisin kehitys oli edelläkävijä Valivety et ai. Yoshimura et ai. tutkittiin aminohappopohjaisen gemini-pinta-aktiivisen aineen synteesiä, adsorptiota ja aggregointia, joka perustuu kystiiniin ja N-alkyylbromidiin. Syntetisoituja pinta -aktiivisia aineita verrattiin vastaaviin monomeerisiin pinta -aktiivisiin aineisiin. Faustino et ai. Kuvasi anionisen ureapohjaisen monomeerisen AAS: n synteesiä, joka perustuu L-kystiiniin, D-kystiiniin, DL-kystiiniin, L-kysteiiniin, L-metioniiniin ja L-sulfoalaaniin ja niiden pareihin, joiden johtavuus, tasapainoinen pintajännitys ja tasaisen tilan fluoresenssikarakterisointi. Osoitettiin, että Kaksosien CMC -arvo oli alhaisempi vertaamalla monomeeriä ja Kaksoseita.
Kuva 6 Kaksosien AA: n synteesi AA -johdannaiset ja välikappaleet, mitä seuraa hydrofobisen ryhmän asettaminen
Kuva 7 Gemini Aass -synteesi käyttämällä bifunktionaalista välikappaletta ja AAS: tä
5.2.3 Glyserolipidi -aminohappo/peptidin pinta -aktiivisten aineiden synteesi
Glyserolipidi-aminohappo/peptidipinta-aktiiviset aineet ovat uusi luokka lipidiaminohappoja, jotka ovat glyserolimono- (tai di-) estereiden ja fosfolipidien rakenteellisia analogeja johtuen niiden rakenteesta yhden tai kahden rasvaketjujen rakenteesta yhdellä aminohapolla, joka on kytketty glyserolin selkärankaan esterisidoksella. Näiden pinta -aktiivisten aineiden synteesi alkaa aminohappojen glyseroliesterien valmistuksella kohonneissa lämpötiloissa ja happaman katalyytin läsnä ollessa (esim. BF 3). Entsyymikatalysoitu synteesi (käyttämällä hydrolaaseja, proteaaseja ja lipaaseja katalyytteinä) on myös hyvä vaihtoehto (kuva 8).
Papainia käyttävät dilauryloidujen arginiiniglyseridien konjugaattien entsyymikatalysoidun synteesin on raportoitu. Diasyyliglyseroliesterikonjugaattien synteesi asetylarginiinista ja niiden fysikaalis -kemiallisten ominaisuuksien arviointi on myös raportoitu.
Kuva 8 Mono- ja diasyyliglyseroli -aminohappokonjugaattien synteesi
välikappale: nh- (ch2)10-NH: COMPERMB1
Väli: NH-C6H4-NH: COMPERMB2
Väli: ch2-CH2: yhdistelmäb3
Kuva 9 Tris (hydroksimetyyli) aminometaanista johdettujen symmetristen amfifiilien synteesi
5.2.4 BOLA-pohjaisten aminohappo/peptidipinta-aktiivisten aineiden synteesi
Aminohappopohjaiset bol-tyyppiset amfifiilit sisältävät 2 aminohappoa, jotka on kytketty samaan hydrofobiseen ketjuun. Franceschi et ai. kuvasi Bola-tyyppisten amfifiilien synteesiä 2 aminohappoa (D- tai L-alaniini tai L-histidiini) ja 1 eri pituuden alkyyliketju ja tutki niiden pinta-aktiivisuutta. He keskustelevat uusien Bola-tyyppisten amfifiilien synteesistä ja aggregaatiosta aminohappofraktion kanssa (käyttämällä joko epätavallista p-aminohappoa tai alkoholia) ja C12-C20-välikapparyhmää. Käytetyt epätavalliset β-aminohapot voivat olla sokerin aminohappoja, atsidotymiini (AZT) -muotoinen aminohappo, norborneenin aminohappo ja AZT: stä johdettu aminohappo (kuva 9). Tristisen (hydroksimetyyli) aminometaanista (Tris) johdettujen symmetristen bola-tyyppisten amfifiilien synteesi (kuvio 9).
06 Fysikaalis -kemialliset ominaisuudet
On hyvin tiedossa, että aminohappopohjaiset pinta -aktiiviset aineet (AAS) ovat luonteeltaan monipuolisia ja monipuolisia ja niillä on hyvä sovellettavuus monissa sovelluksissa, kuten hyvä liukeneminen, hyvät emulgointiominaisuudet, korkea hyötysuhde, korkea pintaaktiivisuuden suorituskyky ja hyvä vastus kovan veden (kalsium -ionin toleranssi).
Aminohappojen pinta -aktiivisten ominaisuuksien (esim. Pintajännitys, CMC, faasikäyttäytyminen ja Krafftin lämpötila) perustuen seuraavat johtopäätökset saavutettiin laajojen tutkimusten jälkeen - AAS: n pinta -aktiivisuus on parempi kuin sen tavanomaisen pinta -aktiivisen aineen vastineen.
6.1 Kriittinen misellikonsentraatio (CMC)
Kriittinen misellikonsentraatio on yksi pinta -aktiivisten aineiden tärkeistä parametreista ja hallitsee monia pinta -aktiivisia ominaisuuksia, kuten liukenemista, solujen hajoamista ja sen vuorovaikutusta biokalvojen jne. Kanssa, yleensä lisäämällä hiilivetyjen jätteen (lisääntyvä hydrofobisuus) ketjun pituutta (kasvava hydrofobisuus) johtaa pinta -aktiivisen liuoksen CMC -arvon vähentymiseen, mikä lisää sen pinta -aktiivisuutta. Aminohappoihin perustuvien pinta -aktiivisten aineiden CMC -arvot ovat yleensä alhaisemmat verrattuna tavanomaisiin pinta -aktiivisiin aineisiin.
Pääryhmien ja hydrofobisten pyrstöjen eri yhdistelmien kautta (monokationinen amidi, bi-kokerinen amidi, bi-kationinen amidipohjainen esteri), Infante et ai. syntetisoi kolme arginiinipohjaista AA: ta ja tutki niiden CMC: tä ja yCMC: tä (pintajännitys CMC: ssä) osoittaen, että CMC- ja yCMC-arvot vähenivät hydrofobisen hännän pituuden kasvaessa. Toisessa tutkimuksessa Singare ja Mhatre havaitsivat, että N-a-asyylarginiinipinta-aktiivisten aineiden CMC laski lisäämällä hydrofobisten hännän hiiliatomien lukumäärää (taulukko 1).
Yoshimura et ai. Tutkittu kysteiinistä peräisin olevien aminohappopohjaisten Gemini-pinta-aktiivisten aineiden CMC ja osoitti, että CMC laski, kun hiiliketjun pituus hydrofobisessa ketjussa nostettiin 10: stä 12: een. Hiiliketjun pituuden lisääminen 14: een johti CMC: n lisääntymiseen, mikä vahvisti, että pitkäketjuinen gemini-pinta-aktiivisilla aineilla on alhaisempi taipumus aggregaattien kanssa.
Faustino et ai. raportoi sekoitettujen misellien muodostumisen kystiiniin perustuvien anionisten gemini -pinta -aktiivisten aineiden vesiliuoksissa. Gemini -pinta -aktiivisia aineita verrattiin myös vastaaviin tavanomaisisiin monomeerisiin pinta -aktiivisiin aineisiin (C 8 CYS). Lipidipurfaktanttien seosten CMC-arvojen ilmoitettiin olevan alhaisemmat kuin puhtaiden pinta-aktiivisten aineiden. Kaksosien pinta-aktiiviset aineet ja 1,2-diheptanoyyli-SN-glykeryyli-3-fosfokoliinilla, vesiliukoisella, misellimuodossa olevalla fosfolipidillä, oli CMC millimolaarisella tasolla.
Shrestha ja Aramaki tutkivat viskoelastisten matomaisten misellien muodostumista sekoitetun aminohappopohjaisten anionisten nonionisten pinta-aktiivisten aineiden vesiliuoksissa, joissa ei ole sekoitusta. Tässä tutkimuksessa N-dodekyyliglutamaatin havaittiin olevan korkeampi Krafftin lämpötila; Kuitenkin neutraloitettuna emäksisen aminohappo-L-lysiinin kanssa, se tuotti misellit ja liuos alkoi käyttäytyä kuin Newtonin neste 25 ° C: ssa.
6.2 Hyvä veden liukoisuus
AAS: n hyvä veden liukoisuus johtuu ylimääräisten CO-NH-sidosten läsnäolosta. Tämä tekee AAS: sta biohajoavamman ja ympäristöystävällisemmän kuin vastaavat tavanomaiset pinta -aktiiviset aineet. N-asyyli-L-glutamiinihapon veden liukoisuus on vielä parempi 2 karboksyyliryhmänsä vuoksi. CN (CA) 2: n veden liukoisuus on myös hyvä, koska 1 molekyylissä on 2 ionista arginiiniryhmää, mikä johtaa tehokkaampaan adsorptioon ja diffuusioon soluliittymässä ja jopa tehokkaasti bakteerien estämisessä alemmissa pitoisuuksissa.
6.3 Krafftin lämpötila ja Krafft Point
Krafftin lämpötila voidaan ymmärtää pinta -aktiivisten aineiden spesifiseksi liukoisuuskäyttäytymiseksi, joiden liukoisuus kasvaa voimakkaasti tietyn lämpötilan yläpuolelle. Ionisilla pinta -aktiivisilla aineilla on taipumus tuottaa kiinteitä hydraatteja, jotka voivat saostaa vedestä. Tietyssä lämpötilassa (ns. Krafftin lämpötila) havaitaan yleensä dramaattista ja epäjatkuvaa lisääntymistä pinta-aktiivisten aineiden liukoisuudessa. Ionisen pinta -aktiivisen aineen Krafft -piste on sen krafftin lämpötila CMC: ssä.
Tämä liukoisuusominaisuus näkyy yleensä ionisilla pinta -aktiivisilla aineilla ja se voidaan selittää seuraavasti: Pinta -aktiivisen aineen vapaan monomeerin liukoisuus on rajoitettu Krafftin lämpötilan alapuolelle, kunnes Krafft -piste saavutetaan, missä sen liukoisuus kasvaa vähitellen misellien muodostumisen vuoksi. Täydellisen liukoisuuden varmistamiseksi on tarpeen valmistaa pinta -aktiiviset formulaatiot Krafft -pisteen yläpuolella olevissa lämpötiloissa.
AAS: n Krafftin lämpötilaa on tutkittu ja verrattu tavanomaisten synteettisten pinta-aktiivisten aineiden lämpötilaan. Shrestha ja Aramaki tutkivat arginiinipohjaisten AA: ien Krafft-lämpötilaa ja havaitsivat, että kriittisellä misellikonsentraatiolla oli aggregaatiokäyttäytymistä pre-micellien muodossa, joka oli yli 2-5 x 10-6 -mol-L-1, jota seurasi normaali mikeli-muodostus (ohta et al. AAS ja keskusteli niiden Krafftin lämpötilan ja aminohappotähteiden välisestä suhteesta.
Kokeissa havaittiin, että N-heksadekanoyyli AA: n krafftin lämpötila nousi aminohappotähteiden pienentyessä (fenyylialaniini oli poikkeus), kun taas liukoisuuden lämpö (lämmön imeytyminen) lisääntyi aminohappotähteiden pienenemisen kanssa (lukuun ottamatta glysiiniä ja fenyylaaniinia). Pääteltiin, että sekä alaniini- että fenyylialaniinijärjestelmissä DL-vuorovaikutus on voimakkaampi kuin LL-vuorovaikutus N-heksadekanoyylisuolan kiinteässä muodossa.
Brito et ai. Määritti kolmen uuden aminohappopohjaisen pinta-aktiivisen aineen Krafftin lämpötilan käyttämällä erilaista skannausmikrokalorimetriaa ja havaitsi, että trifluoraasetaatti-ionin vaihtaminen jodidi-ionille johti Krafftin lämpötilan (noin 6 ° C) merkittävään nousuun 47 ° C: sta 53 ° C: seen. Cis-double-sidosten läsnäolo ja pitkäketjuisissa ser-johdannaisissa esiintyvä tyydyttymättömyys johtivat Krafftin lämpötilan merkittävään laskuun. N-dodekyyliglutamaatissa ilmoitettiin olevan korkeampi Krafftin lämpötila. Neutralointi emäksisen aminohappo-L-lysiinin kanssa johti kuitenkin misellien muodostumiseen liuoksessa, joka käyttäytyi kuin Newtonin nesteet 25 ° C: ssa.
6.4 Pintajännitys
Pinta -aktiivisten aineiden pintajännitys liittyy hydrofobisen osan ketjun pituuteen. Zhang et ai. Määritti natriumkookoyyliglynaatin pintajännityksen Wilhelmy -levymenetelmällä (25 ± 0,2) ° C ja määritettiin pintajännitysarvo CMC: ssä 33 mn -M -1, CMC: ksi 0,21 mmol -L -1. Yoshimura et ai. Määritti 2C N CYS -tyyppisten aminohappopohjaisten pintajännityksen pintajännityksen 2C N CYS -pohjaisten pinta-aktiivisten aineiden pintajännityksestä. Todettiin, että pintajännitys CMC: ssä laski ketjun pituuden kasvaessa (kunnes n = 8), kun taas trendi kääntyi pinta -aktiivisille aineille, joiden n = 12 tai pidempi ketjun pituus oli.
CAC1 2: n vaikutusta dikarboksyloidun aminohappopohjaisten pinta-aktiivisten aineiden pintajännitykseen on myös tutkittu. Näissä tutkimuksissa CAC12 lisättiin kolmen dikarboksyloidun aminohappotyyppisen pinta-aktiivisen aineen (C12 Malna 2, C12 Aspna 2 ja C12 Gluna 2) vesiliuoksisiin. Ylösnousun arvoja CMC: n jälkeen verrattiin ja havaittiin, että pintajännitys laski erittäin alhaisissa CAC12 -pitoisuuksissa. Tämä johtuu kalsiumionien vaikutuksesta pinta-aktiivisen aineen järjestelyyn kaasuveden rajapinnassa. N-dodekyyliaminomalonaatin ja N-dodekylaspartaatin suolojen pintajännitykset toisaalta olivat myös melkein vakiona 10 mmol-l-1 CAC12-konsentraatioon. Yli 10 mmol -L -1 pintajännitys kasvaa voimakkaasti pinta -aktiivisen aineen kalsiumsuolan saostumisen muodostumisesta. N-dodekyyliglutamaatin dinatiosuolalla CAC12: n kohtalainen lisäys johti merkittävään pintajännityksen vähentymiseen, kun taas CAC12-konsentraation jatkuva kasvu ei enää aiheuttanut merkittäviä muutoksia.
Gemini-tyyppisten AA: ien adsorptiokinetiikan määrittämiseksi kaasuveden rajapinnalla dynaaminen pintajännitys määritettiin käyttämällä maksimaalista kuplapainemenetelmää. Tulokset osoittivat, että pisimmän testiajan aikana 2C 12 CYS -dynaaminen pintajännitys ei muuttunut. Dynaamisen pintajännityksen lasku riippuu vain pitoisuudesta, hydrofobisten pyrstöjen pituudesta ja hydrofobisten pyrstöjen lukumäärästä. Kasvava pinta -aktiivisen aineen pitoisuus, ketjun pituus ja ketjujen lukumäärä johtivat nopeampaan rappeutumiseen. C -CYS: n (n = 8 - 12) korkeammille pitoisuuksille saatujen tulosten havaittiin olevan hyvin lähellä Wilhelmy -menetelmällä mitattua y CMC: tä.
Toisessa tutkimuksessa natrium dilauryylikystiinin (SDLC) ja natriumididekaminokystiinin dynaamiset pintajännitykset määritettiin Wilhelmy -levymenetelmällä, ja lisäksi niiden vesiliuoksien tasapainon pintajännitykset määritettiin pudotustilavuusmenetelmällä. Disulfidisidosten reaktiota tutkittiin edelleen myös muilla menetelmillä. Merkaptoetanolin lisääminen 0,1 mmol -L -1SDLC -liuokseen johti pintajännityksen nopeaan lisääntymiseen 34 mn -M -1 -53 mn -M -1. Koska NACLO voi hapettaa SDLC: n disulfidisidokset sulfonihapporyhmiin, aggregaatteja ei havaittu, kun NACLO (5 mmol -L -1) lisättiin 0,1 mmol -L -1 SDLC -liuokseen. Siirtoelektronimikroskopia ja dynaamiset valon sirontatulokset osoittivat, että liuokseen ei muodostettu aggregaatteja. SDLC: n pintajännityksen havaittiin nousevan 34 mn -M -1: stä 60 mn -M -1 20 minuutin ajan.
6.5 Binaarisen pinnan vuorovaikutukset
Elämätieteissä monet ryhmät ovat tutkineet kationisten AA: ien (diasyyliglyseroliarginiinipohjaisten pinta-aktiivisten aineiden) ja fosfolipidien seosten värähtelyominaisuuksia kaasu-vesi-rajapinnalla, päättelee lopulta, että tämä ei-ideaalinen ominaisuus aiheuttaa sähköstaattisten vuorovaikutusten esiintyvyyden.
6.6 Yhdistämisominaisuudet
Dynaamista valonsirontaa käytetään yleisesti aminohappopohjaisten monomeerien ja gemini-pinta-aktiivisten aineiden aggregaatioominaisuuksien määrittämiseen CMC: n yläpuolella olevissa pitoisuuksissa, jolloin saadaan ilmeinen hydrodynaaminen halkaisija DH (= 2R H). C N CYS: n ja 2CN: n CYS: n muodostamat aggregaatit ovat suhteellisen suuria ja niiden jakautuminen on laaja -alainen verrattuna muihin pinta -aktiivisiin aineisiin. Kaikki pinta -aktiiviset aineet paitsi 2c 12 Cys muodostavat tyypillisesti aggregaatit noin 10 nm. Gemini -pinta -aktiivisten aineiden misellikoot ovat huomattavasti suurempia kuin niiden monomeeristen vastineiden koot. Hiilivetyketjun pituuden lisääntyminen johtaa myös misellikoon lisääntymiseen. Ohta et ai. Kuvasi N-dodekyyli-fenyyli-alanyylifenyyli-alaniinitetrametyyliammoniumin kolmen erilaisen stereoisomeerin aggregaatioominaisuudet vesiliuoksessa ja osoittivat, että diastereoisomeereillä on sama kriittinen aggregaatiopitoisuus vesiliuoksessa. Iwahashi et ai. Pyöreällä dikroismilla, NMR: llä ja höyrynpaineosmometrialla tutkitaan N-dodekanoyyli-L-glutamiinihapon, N-dodekanoyyli-L-valiinin ja niiden metyyliestereiden (kuten tetrahydrofuraanin) kanssa (kuten tetrahydrofuriin), 1,4-diosaanin ja 1,2-diklooroetaani), 1,4-dodekanin ja 1,2 Pyöreä dikroismi, NMR ja höyrypaine osmometria.
6.7 Interfipial -adsorptio
Aminohappopohjaisten pinta-aktiivisten aineiden rajapintojen adsorptio ja sen vertailu sen tavanomaiseen vastineeseen on myös yksi tutkimussuuntaan. Esimerkiksi aromaattisten aminohappojen dodekyyliesterien rajapinta -adsorptioominaisuuksia tutkittiin LET- ja LEP: stä. Tulokset osoittivat, että LET: llä ja LEP: llä oli alhaisemmat rajapinta-alueet kaasu-neste-rajapinnalla ja vastaavasti vesi-/heksaanirajapinnalla.
Bordes et ai. Tutki liuoskäyttäytymistä ja adsorptiota kolmen dikarboksyloidun aminohappopinta-aktiivisen aineen kaasuveden rajapinnassa, dodekyylglutamaatin, dodekyyliaskaraatin ja aminomalonaatin dinatrisuolat (vastaavasti 3, 2 ja 1 hiiliatomilla kahden karboksyyliryhmän välillä). Tämän raportin mukaan dikarboksyloitujen pinta-aktiivisten aineiden CMC oli 4-5 kertaa korkeampi kuin monokarboksyloidun dodekyyliglysiinisuolan. Tämä johtuu vety sidosten muodostumisesta dikarboksyloidujen pinta -aktiivisten aineiden ja naapurimolekyylien välillä siinä olevien amidiryhmien kautta.
6.8 Vaihekäyttäytyminen
Isotrooppisia epäjatkuvia kuutiofaaseja havaitaan pinta -aktiivisille aineille erittäin korkeissa pitoisuuksissa. Pinta -aktiiviset molekyylit, joilla on erittäin suuret pääryhmät, muodostavat yleensä pienemmän positiivisen kaarevuuden aggregaatit. Marques et ai. tutkittiin 12lys12/12Ser- ja 8lys8/16SER -järjestelmien vaihekäyttäytymistä (katso kuva 10), ja tulokset osoittivat, että 12lys12/12Ser -järjestelmässä on vaiheen erotusvyöhyke misellarin ja vesikulaarinen ratkaisualueiden välillä, kun taas 8lys8/16Ser -järjestelmän välillä 8lys8/16 -SereSer -järjestelmä osoittaa jatkuvan vaiheen (pitkänomainen mekellivaiheinen vaihekappale -vaiheen vaiheen vaiheen vaiheen vaiheen vaiheen ja pitkänomainen vaiheen vaiheen vaiheen vaiheen vaiheen vaiheen vaihekappari alue). On huomattava, että 12lys12/12Ser -järjestelmän vesikkelialueella vesikkelit ovat aina samanaikaisesti misellien kanssa, kun taas 8LYS8/16SER -järjestelmän vesikkelialueella on vain vesikkelit.
Lysiini- ja seriinipohjaisten pinta-aktiivisten aineiden katanioniset seokset: symmetriset 12lys12/12Ser-pari (vasen) ja epäsymmetrinen 8lys8/16Ser-pari (oikea)
6.9 Emulgointikyky
Kouchi et ai. tutkittiin N- [3-dodekyyli-2-hydroksipropyylin] -l-arginiinin, L-glutamaatin ja muiden AA: ien emulgointikykyä, rajapintajännitystä, dispergaatiota ja viskositeettia. Verrattuna synteettisiin pinta -aktiivisiin aineisiin (niiden tavanomaiset ioniset ja amfoteeriset vastineet) tulokset osoittivat, että AAS: lla on voimakkaampi emulgointikyky kuin tavanomaisilla pinta -aktiivisilla aineilla.
Baczko et ai. Syntetisoidut uudet anioniset aminohappojen pinta -aktiiviset aineet ja tutkivat niiden soveltuvuutta kiraalisiin suuntautuneina NMR -spektroskopia liuottimina. Sarja sulfonaattipohjaisia amfifiilisiä L-PHE- tai L-ALA-johdannaisia, joilla oli erilaiset hydrofobiset pyrstöt (pentyyli ~ tetradekyyli), syntetisoitiin reagoimalla aminohappojen kanssa O-Sulfobentsooc-anhydridillä. Wu et ai. N-rasva-asyyli-AAS: n syntetisoidut natriumsuolat jatutkittiin niiden emulgointikykyä öljy-vedessä olevissa emulsioissa, ja tulokset osoittivat, että nämä pinta-aktiiviset aineet toimivat paremmin etyyliasetaatissa öljyfaasina kuin n-heksaanilla öljyfaasina.
6.10 Synteesin ja tuotannon kehitys
Kova vedenkestävyys voidaan ymmärtää pinta -aktiivisten aineiden kyvyn vastustaa ionien, kuten kalsiumin ja magnesiumin, läsnäoloa, ts. Kyky välttää saostumista kalsium saippuiksi. Pinta -aktiiviset aineet, joilla on suuri kovan vedenkestävyys, ovat erittäin hyödyllisiä pesuaineiden formulaatioille ja henkilökohtaisen hygienian tuotteille. Kova vedenkestävyys voidaan arvioida laskemalla pinta -aktiivisen aineen liukoisuuden ja pintaaktiivisuuden muutos kalsiumionien läsnä ollessa.
Toinen tapa arvioida kovaa vedenkestävyyttä on laskea pinta -aktiivisen aineen prosenttiosuus tai grammat, jotka vaaditaan 100 g: n natrium -oleaatin muodostuneesta kalsiumsaippualle, joka dispergoituu veteen. Alueilla, joilla on korkea kovaa vettä, korkeat kalsium- ja magnesiumionien pitoisuudet ja mineraalipitoisuudet voivat vaikeuttaa joitain käytännön sovelluksia. Usein natrium -ionia käytetään synteettisen anionisen pinta -aktiivisen aineen vasta -ionina. Koska kaksiarvoinen kalsiumioni on sitoutunut molemmiin pinta -aktiivisiin molekyyleihin, se aiheuttaa pinta -aktiivisen aineen saostamaan helpommin liuoksen tekemisestä pesuaineesta todennäköisemmin.
AA: n kovan veden resistenssin tutkiminen osoitti, että happo- ja kovan veden vastus vaikutti voimakkaasti ylimääräinen karboksyyliryhmä ja happo- ja kovan veden resistenssi kasvoi edelleen välikapparyhmän pituuden lisääntyessä kahden karboksyyliryhmän välillä. Happo- ja kovan veden resistenssin järjestys oli C 12 glyskinaatti <C 12 aspartaatti <C 12 glutamaatti. Vertailemalla dikarboksyloidun amidisidoksen ja vastaavasti dikarboksyloidun amino -pinta -aktiivisen aineen, havaittiin, että jälkimmäisen pH -alue oli leveämpi ja sen pintaaktiivisuus kasvoi lisäämällä sopiva määrä happoa. Dikarboksyloiduilla N-alkyyliaminohapoilla oli kelatoiva vaikutus kalsiumionien läsnä ollessa, ja C 12 aspartaatti muodosti valkoisen geelin. C 12 glutamaatti osoitti suurta pintaaktiivisuutta korkealla Ca2+ -konsentraatiolla ja sen odotetaan käytettävän meriveden suolanpoistossa.
6.11 hajautevuus
Hajautettavuus viittaa pinta -aktiivisen aineen kykyyn estää pinta -aktiivisen aineen yhdistämistä ja sedimentaatiota liuoksessa.Hajauttavuus on tärkeä pinta -aktiivisten aineiden ominaisuus, joka tekee niistä sopivia käytettäväksi pesuaineissa, kosmetiikassa ja lääkkeissä.Dispergoivan aineen on sisällettävä esteri-, eetteri-, amidi- tai amino -sidos hydrofobisen ryhmän ja terminaalisen hydrofiilisen ryhmän (tai suoran ketjun hydrofobisten ryhmien välillä) välillä.
Yleensä anioniset pinta -aktiiviset aineet, kuten alkanolamido -sulfaatit ja amfoteeriset pinta -aktiiviset aineet, kuten amidosulfobetaiinia
Monet tutkimustoimet ovat määrittäneet AAS: n leviävyyden, jossa N-lauroyyli-lysiinin todettiin olevan huonosti yhteensopiva veden kanssa ja vaikea käyttää kosmeettisiin formulaatioihin.Tässä sarjassa N-asyylisubstituoiduilla emäksisten aminohappojen dispersiointi on upea ja niitä käytetään kosmetiikkateollisuudessa formulaatioiden parantamiseksi.
07 Myrkyllisyys
Tavanomaiset pinta -aktiiviset aineet, erityisesti kationiset pinta -aktiiviset aineet, ovat erittäin myrkyllisiä vesieliöille. Heidän akuutti toksisuus johtuu pinta-aktiivisten aineiden adsorptio-ionivuorovaikutuksen ilmiöstä solu-vesi-rajapinnassa. Pinta -aktiivisten aineiden CMC: n vähentäminen johtaa yleensä pinta -aktiivisten aineiden voimakkaampaan adsorptioon, mikä johtaa niiden kohonneeseen akuuttiin toksisuuteen. Pinta -aktiivisten aineiden hydrofobisen ketjun pituuden lisääntyminen johtaa myös pinta -aktiivisen aineen akuutin toksisuuden lisääntymiseen.Suurin osa AAS: sta on vähän tai myrkyttömiä ihmisille ja ympäristölle (etenkin meriorganismeille) ja sopivat käytettäväksi elintarvikkeiden ainesosina, lääkkeinä ja kosmetiikkana.Monet tutkijat ovat osoittaneet, että aminohappojen pinta-aktiiviset aineet ovat lempeitä ja ei kiritetä iholle. Arginiinipohjaisten pinta-aktiivisten aineiden tiedetään olevan vähemmän myrkyllisiä kuin niiden tavanomaiset vastaavat.
Brito et ai. tutkittiin aminohappopohjaisten amfifiilien ja niiden [johdannaisten tyrosiinista (TYR), hydroksiproliinista (HYP), seriini (Ser) ja Lysine (Lys)] spontaanien muodostumisten spontaanista muodostumisesta ja antoi akuutin toksisuuden daphnia-magnaan (IC 50). He syntetisoivat dodekyylitrimetyyliammoniumbromidin (DTAB)/Lys-johdannaisten ja/tai ser-/lys-johdannaisekoitukset ja testasivat niiden ekotoksisuutta ja hemolyyttisiä potentiaaliensa ja hemolyyttisiä potentiaaliensa, mikä osoitti, että kaikki AA: t ja niiden vesikanapat sisältävät sekoitukset olivat vähemmän toksisia kuin tavallinen surffatiivinen dtab.
Rosa et ai. tutkittiin DNA: n sitoutumista (assosiaatio) stabiiliin aminohappopohjaisiin kationisiin vesikkeleihin. Toisin kuin tavanomaiset kationiset pinta-aktiiviset aineet, jotka näyttävät usein olevan myrkyllisiä, kationisten aminohappojen pinta-aktiivisten aineiden vuorovaikutus näyttää olevan myrkytön. Kationiset AA: t perustuvat arginiiniin, joka muodostaa spontaanisti vakaita vesikkeleitä yhdessä tiettyjen anionisten pinta -aktiivisten aineiden kanssa. Aminohappopohjaiset korroosion-estäjien ilmoitetaan myös olevan myrkyllisiä. Nämä pinta -aktiiviset aineet syntetisoidaan helposti korkealla puhtaudella (jopa 99%), edullisilla kustannuksilla, helposti biohajoavilla ja täysin liukenee vesipitoisissa väliaineissa. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että rikkiä sisältäviä aminohappojen pinta-aktiivisia aineita ovat parempia korroosion estämisessä.
Äskettäisessä tutkimuksessa Perinelli et ai. raportoi ramnolipidien tyydyttävän toksikologisen profiilin verrattuna tavanomaisiin pinta -aktiivisiin aineisiin. Ramnolipidien tiedetään toimivan läpäisevyyden parantajina. He ilmoittivat myös ramnolipidien vaikutuksen makromolekyylisten lääkkeiden epiteelin läpäisevyyteen.
08 Antimikrobinen aktiivisuus
Pinta -aktiivisten aineiden antimikrobinen aktiivisuus voidaan arvioida minimin estävällä pitoisuudella. Arginiinipohjaisten pinta-aktiivisten aineiden antimikrobista aktiivisuutta on tutkittu yksityiskohtaisesti. Gramnegatiivisten bakteerien havaittiin olevan kestävämpi arginiinipohjaisille pinta-aktiivisille aineille kuin grampositiiviset bakteerit. Pinta -aktiivisten aineiden antimikrobinen aktiivisuus lisääntyy yleensä hydroksyylin, syklopropaanin tai tyydyttymättömien sidosten läsnäololla asyyliketjuissa. Castillo et ai. osoittivat, että asyyliketjujen pituus ja positiivinen varaus määrittävät molekyylin HLB-arvon (hydrofiilinen lipofiilinen tasapaino), ja näillä on vaikutus niiden kykyyn häiritä kalvoja. Nα-asyylikiniinimetyyliesteri on toinen tärkeä kationisten pinta-aktiivisten aineiden luokka, jolla on laajapektriset antimikrobiset aktiivisuudet, ja se on helposti biohajoavaa ja sillä on alhainen tai ei-myrkyllisyys. Tutkimukset Nα-asyylikiniinimetyyliesteripohjaisten pinta-aktiivisten aineiden vuorovaikutuksesta 1,2-dipalmitoyyli-Sn-propyylitrioksyyli-3-fosforylkoliinin ja 1,2-ditetradekanoyyli-Sn-propyylitrioksyyli-3-fosforylkoliinin, mallikambraanien ja elävien organismien kanssa, jotka ovat olemassa, että tässä luokka-asemassa on, että surffaineet ovat. Antimikrobiset tulokset osoittivat, että pinta -aktiivisilla aineilla on hyvä antibakteerinen vaikutus.
09 Reologiset ominaisuudet
Pinta -aktiivisten aineiden reologisilla ominaisuuksilla on erittäin tärkeä rooli niiden sovellusten määrittämisessä ja ennustamisessa eri toimialoilla, mukaan lukien elintarvikkeet, lääkkeet, öljyn uuttaminen, henkilökohtainen hoito ja kotihoitotuotteet. Aminohappojen pinta -aktiivisten aineiden viskoelastisuuden ja CMC: n viskoelastisuuden välisestä suhteesta on tehty monia tutkimuksia.
10 sovellusta kosmetiikkateollisuudessa
AA: ta käytetään monien henkilökohtaisten hygieniatuotteiden formuloinnissa.Kalium-N-kokoyyliglysiinin havaitaan olevan lempeä iholle, ja sitä käytetään kasvojen puhdistuksessa lietteen ja meikin poistamiseksi. N-asyyli-L-glutamiinihapolla on kaksi karboksyyliryhmää, mikä tekee siitä enemmän vesiliukoisia. Näistä AAS: sta C 12 -rasvahappoihin perustuvia AAS: ita käytetään laajasti kasvojen puhdistuksessa lietteen ja meikin poistamiseksi. C 18 -ketjulla varustettua AAS: ää käytetään ihonhoitotuotteiden emulgointina, ja N-lauryylialan alaniinisuolojen tiedetään luovan kermaisia vaahtoja, jotka eivät ole ärsyttäviä iholle, ja siksi niitä voidaan käyttää vauvanhoitotuotteiden formuloinnissa. Hammastahnassa käytetyillä N-lauryylipohjaisilla AAS: lla on hyvä pesuaine, joka on samanlainen kuin saippua ja vahva entsyymiä estävä teho.
Muutaman viime vuosikymmenen aikana kosmetiikan, henkilökohtaisen hygienian ja lääkkeiden pinta -aktiivisten aineiden valinta on keskittynyt vähäiseen myrkyllisyyteen, lievään, lempeyteen kosketukseen ja turvallisuuteen. Näiden tuotteiden kuluttajat ovat tietoisia mahdollisesta ärsytyksestä, myrkyllisyydestä ja ympäristötekijöistä.
Nykyään AAS: ää käytetään muotoilemaan monia shampooja, hiusväriaineita ja kylpy saippuat, koska niiden on monia etuja perinteisissä kosmetiikan ja henkilökohtaisen hygienian tuotteiden kollegissaan.Proteiinipohjaisilla pinta-aktiivisilla aineilla on toivottavia ominaisuuksia, jotka ovat välttämättömiä henkilökohtaisen hoidon tuotteisiin. Joillakin AAS: lla on elokuvanmuodostusominaisuuksia, kun taas toisilla on hyvät vaahtomisominaisuudet.
Aminohapot ovat tärkeitä luonnossa esiintyviä kosteuttavia tekijöitä sarveiskerroksessa. Kun epidermaaliset solut kuolevat, niistä tulee osa sarveiskerroksia ja solunsisäiset proteiinit hajoavat vähitellen aminohapoiksi. Nämä aminohapot kuljetetaan sitten edelleen sarveiskerrokseen, jossa ne imevät rasvan tai rasvan kaltaisia aineita epidermaaliseen stratum-sarveiseen, parantaen siten ihon pinnan joustavuutta. Noin 50% ihon luonnollisesta kosteuttavasta tekijästä koostuu aminohapoista ja pyrrolidonista.
Kollageeni, yleinen kosmeettinen aineosa, sisältää myös aminohappoja, jotka pitävät ihon pehmeänä.Ihoongelmat, kuten karheus ja tylsyys, johtuvat suurelta osin aminohappojen puutteesta. Yksi tutkimus osoitti, että aminohapon sekoittaminen voiteen kanssa lievitettiin ihon palovammoja ja kärsivät alueet palasivat normaaliin tilaansa ilman keloidiarveita.
Aminohappojen on myös havaittu olevan erittäin hyödyllisiä vaurioituneiden kynsinauhojen hoidossa.Kuivat, muodottomat hiukset voivat viitata aminohappojen pitoisuuden vähentymiseen vakavasti vaurioituneessa kerroskerroksessa. Aminohapoilla on kyky tunkeutua kynsinauhaan hiusakseliin ja imeä kosteutta iholta.Tämä aminohappopohjaisten pinta -aktiivisten aineiden kyky tekee niistä erittäin hyödyllisiä shampoosissa, hiusväriaineissa, hiuspehmennyksissä, hiushoitoaineissa ja aminohappojen läsnäolo tekee hiuksista vahvat.
11 Sovellusta jokapäiväisessä kosmetiikassa
Tällä hetkellä aminohappopohjaisten pesuaineiden formulaatioiden kysyntä on yhä enemmän maailmanlaajuisesti.AAS: lla tiedetään olevan parempia puhdistuskykyä, vaahtoava kyky ja kankaan pehmentämisominaisuudet, mikä tekee niistä sopivia kotitalouksien pesuaineisiin, shampoihin, vartalopesuihin ja muihin sovelluksiin.Asparagiinihapoista johdetun amfoteerisen AAS: n on ilmoitettu olevan erittäin tehokas pesuaine, jolla on kelatoivia ominaisuuksia. N-alkyyli-β-aminoetoksi-hapoista koostuvien pesuainesappien havaittiin vähentävän ihon ärsytystä. Nestemäisen pesuaineiden formulaation, joka koostuu N-kokoyyli-β-aminopropionaatista Aminokarboksyylihappopinta-aktiivisella aineella, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 Coonalla, on myös osoitettu olevan parempaa pesuainetta ja sitä käytetään tekstiilien, mattojen, hiusten, lasin jne. Siivoamiseen 2-hydroksi-3-aminopropioniinihappo-N, N-asetoeetikkahappojohdannaisjohdannaismahdollisuuksien, tiedetään olevan hyvä kompleksikyky ja siten stabiilius akkaille.
Keigo ja Tatsuya ovat ilmoittaneet patentissaan n-p-alaniiniin (N'-pitkän ketjun asyyli-β-alanyyli) perustuvien pesuaineiden formulaatioiden valmistelu (N'-Peng-ketju-p-β-alanyyli) parempaan pesukykyyn ja vakauteen, helpon vaahtokatkoksen ja hyvän kankaan pehmentämiseen. Kao kehitti pesuainemurhaa, joka perustuu N-asyyli-1-NN-hydroksi-β-alaniiniin ja ilmoitti matalan ihon ärsytyksen, korkean vedenkestävyyden ja suuren tahran poistotehon.
Japanilainen yritys Ajinomoto käyttää matala myrkyllisiä ja helposti hajoavia AAS: ita, jotka perustuvat L-glutamiinihappoon, L-arginiiniin ja L-lysiiniin shampoiden, pesuainten ja kosmetiikan pääaineosina (kuva 13). Entsyymilisäaineiden kyvystä pesuaineformulaatioissa proteiinien likaantumisen poistamiseksi on myös raportoitu. Glutamiinihapoista, alaniinista, metyyliglysiinistä, seriinistä ja asparagiinihapoista on johdettu N-asyyli-AAS, niiden käytön käyttöä erinomaisina nestemäisinä pesuaineina vesipitoisissa liuoksissa. Nämä pinta -aktiiviset aineet eivät lisää viskositeettia ollenkaan, edes erittäin alhaisissa lämpötiloissa, ja ne voidaan helposti siirtää vaahtolaitteen säilytysaluksesta homogeenisten vaahtojen saamiseksi.
Viestin aika: kesäkuu-09-2022