Selle artikli sisu tabel:
1. aminohapete areng
2. struktuuriomadused
3. keemiline koostis
4. klassifikatsioon
5. Süntees
6. füüsikalis -keemilised omadused
7. Toksilisus
8. antimikroobne toime
9. reoloogilised omadused
10. Rakendused kosmeetikatööstuses
11. Rakendused igapäevases kosmeetis
Aminohapete pindaktiivsed ained (AAS)on pindaktiivsete ainete klass, mis moodustatakse hüdrofoobsete rühmade ühendamisel ühe või mitme aminohappega. Sel juhul võivad aminohapped olla sünteetilised või saadud valgu hüdrolüüsidest või muudest taastuvatest allikatest. See artikkel hõlmab enamiku AAS -i sünteetiliste marsruutide üksikasju ja erinevate marsruutide mõju lõpptoodete füüsikalis -keemilistele omadustele, sealhulgas lahustuvus, dispersiooni stabiilsus, toksilisus ja biolagunevus. Kasvava nõudluse pindaktiivsete ainete klassina pakub AAS -i mitmekülgsus nende muutuva struktuuri tõttu palju ärivõimalusi.
Arvestades, et pindaktiivseid aineid kasutatakse laialdaselt puhastusvahendites, emulgaatorites, korrosiooni inhibiitorites, tertsiaarse õli taaskasutamisel ja farmaatsiatoodetes, pole teadlased kunagi lakanud pindaktiivsetele ainetele tähelepanu pööramast.
Pindaktiivsed ained on kõige esinduslikumad keemiatooted, mida tarbitakse suures koguses igapäevaselt kogu maailmas ja millel on negatiivne mõju veekeskkonnale.Uuringud on näidanud, et traditsiooniliste pindaktiivsete ainete laialdane kasutamine võib olla negatiivne mõju keskkonnale.
Tänapäeval on mittetoksilisus, biolagunevus ja biosobivus tarbijatele peaaegu sama oluline kui pindaktiivsete ainete kasulikkus ja jõudlus.
Biosurfaktandid on keskkonnasõbralikud jätkusuutlikud pindaktiivsed ained, mida looduslikult sünteesivad mikroorganismid nagu bakterid, seened ja pärm või sekreteerivad rakuväliselt.Seetõttu saab biosurfaktuaalseid aineid valmistada ka molekulaarse disainiga, et jäljendada looduslikke amfifiilseid struktuure, näiteks fosfolipiidide, alküülglükosiidide ja atsüülaminohappeid.
Aminohapete pindaktiivsed ained (AAS)on üks tüüpilisi pindaktiivseid aineid, mis on tavaliselt toodetud loomadest või põllumajanduslikult saadud toorainest. Viimase kahe aastakümne jooksul on AA-d pälvinud teadlaste kui uudsete pindaktiivsete ainetena palju huvi, mitte ainult seetõttu, et neid saab sünteesida taastuvatest ressurssidest, vaid ka seetõttu, et AA-d on hõlpsasti lagundatavad ja neil on kahjutud kõrvalsaadused, muutes need keskkonna jaoks turvalisemaks.
AA-sid võib määratleda pindaktiivsete ainete klassi, mis koosneb aminohapetest sisaldavatest aminohapete rühmadest (HO 2 C-CHR-NH 2) või aminohapete jääkidest (HO 2 C-CHR-NH-). Aminohapete 2 funktsionaalset piirkonda võimaldavad tuletada mitmesuguseid pindaktiivseid aineid. Kokku on teada, et 20 standardset proteinogeenset aminohapet eksisteerib looduses ja vastutavad kõigi kasvu- ja eluaktiivsuste füsioloogiliste reaktsioonide eest. Need erinevad üksteisest ainult vastavalt jäägi R -le (joonis 1, PK A on lahuse happe dissotsiatsiooni konstandi negatiivne logaritm). Mõni on mittepolaarne ja hüdrofoobne, mõned on polaarsed ja hüdrofiilsed, mõned on põhilised ja mõned happelised.
Kuna aminohapped on taastuvad ühendid, on aminohapetest sünteesitud pindaktiivsed ained ka suure potentsiaali muutumiseks jätkusuutlikuks ja keskkonnasõbralikuks. Lihtne ja looduslik struktuur, madal toksilisus ja kiire biolagunevus muudavad nad tavapäraste pindaktiivsete ainete suhtes sageli paremaks. Kasutades taastuvaid tooraineid (nt aminohapped ja taimeõlid), saab AAS -i toota erinevate biotehnoloogiliste marsruutide ja keemiliste marsruutide abil.
20. sajandi alguses leiti kõigepealt aminohappeid pindaktiivsete ainete sünteesi substraatidena.AA -sid kasutati peamiselt farmaatsia- ja kosmeetiliste preparaatide säilitusainetena.Lisaks leiti, et AA-d on bioloogiliselt aktiivsed mitmesuguste haigusi põhjustavate bakterite, kasvajate ja viiruste vastu. 1988. aastal tekitas odavate AA-de kättesaadavus uurimistöö huvi pinna aktiivsuse vastu. Tänapäeval on biotehnoloogia väljatöötamisel ka mõned aminohapped sünteesida ka pärmselt suures mahus, mis kaudselt tõestab, et AAS -i tootmine on keskkonnasõbralikum.
01 Aminohapete areng
Juba 19. sajandi alguses, kui looduslikult esinevad aminohapped esmakordselt avastati, ennustati nende struktuuridel äärmiselt väärtuslikke - kasutatavad toorainena amfifiilide valmistamiseks. Esimesest AAS -i sünteesi uuringust teatas Bondi 1909. aastal.
Selles uuringus võeti pindaktiivsete ainete hüdrofiilsete rühmadena kasutusele N-atsüülglütsiini ja N-atsülalaniini. Järgnev töö hõlmas lipominohapete (AA) sünteesi, kasutades glütsiini ja alaniini, ning Hentrich et al. avaldas leidude sarja,Sealhulgas esimene patenditaotlus atsüülarkosinaadi ja atsüülpatatisoolade kasutamisel pindaktiivsete ainetena leibkonna puhastustoodetes (nt šampoonid, pesuvahendid ja hambapastad).Seejärel uurisid paljud teadlased atsüülaminohapete sünteesi ja füüsikalis -keemilisi omadusi. Praeguseks on AAS -i sünteesi, omaduste, tööstuslike rakenduste ja biolagunevuse kohta avaldatud suur kirjandus.
02 Struktuurilised omadused
AAS-i mittepolaarsed hüdrofoobsed rasvhapete ahelad võivad erineda struktuuri, ahela pikkuse ja arvu poolest.AA -de struktuurne mitmekesisus ja kõrge pinna aktiivsus selgitavad nende laia kompositsioonilist mitmekesisust ning füüsikalis -keemilisi ja bioloogilisi omadusi. AA -de peagrupid koosnevad aminohapetest või peptiididest. Peagruppide erinevused määravad nende pindaktiivsete ainete adsorptsiooni, agregatsiooni ja bioloogilise aktiivsuse. Seejärel määravad peagrupi funktsionaalrühmad AAS -i tüübi, sealhulgas katioonsete, anioonsete, mitteioonsete ja amfoteerikaliste. Hüdrofiilsete aminohapete ja hüdrofoobsete pikaahelate portsjonite kombinatsioon moodustab amfifiilse struktuuri, mis muudab molekuli väga aktiivseks. Lisaks aitab asümmeetriliste süsinikuaatomite olemasolu molekulis moodustada kiraalseid molekule.
03 Keemiline koostis
Kõik peptiidid ja polüpeptiidid on nende ligi 20 α-valguogeense α-aminohappe polümerisatsiooniproduktid. Kõik 20 α-aminohapet sisaldavad karboksüülhappe funktsionaalrühma (-COOH) ja aminofunktsionaalrühma (-NH 2), mõlemad on kinnitatud sama tetraeedrilise α-süsiniku aatomi külge. Aminohapped erinevad üksteisest erinevate R-rühmade järgi, mis on kinnitatud α-süsiniku külge (välja arvatud lütsiin, kus R-rühm on vesinik). R rühmad võivad erineda struktuuri, suuruse ja laengu (happesus, aluselisus) poolest. Need erinevused määravad ka aminohapete lahustuvuse vees.
Aminohapped on kiraalsed (välja arvatud glütsiin) ja on oma olemuselt optiliselt aktiivsed, kuna neil on neli erinevat asendajat, mis on seotud alfa -süsinikuga. Aminohapetel on kaks võimalikku konformatsiooni; Need on üksteise kattuvad peegelpildid, hoolimata asjaolust, et L-stereoisomeeride arv on oluliselt kõrgem. Mõnedes aminohapetes (fenüülalaniin, türosiin ja trüptofaan) esinev R-rühm on arüül, mis põhjustab maksimaalset UV-i imendumist kiirusel 280 nm. Happeline α-COOH ja aminohapete põhiline α-NH 2 on võimelised ioniseerimiseks ning mõlemad stereoisomeerid, olenevalt sellest, kumb need on, konstrueerivad allpool näidatud ionisatsiooni tasakaalu.
R-cooh ↔r-coo－＋ h＋
R-NH3＋↔r-nH2＋ h＋
Nagu on näidatud ülaltoodud ionisatsiooni tasakaalus, sisaldavad aminohapped vähemalt kahte nõrgalt happelist rühma; Kuid karboksüülrühm on protoneeritud aminogrupiga võrreldes palju happelisem. pH 7,4, karboksüülrühm deprotoneeritakse, samal ajal kui aminogrupp protoneeritakse. Mitteoniseeritavate R-rühmadega aminohapped on sellel pH-l elektriliselt neutraalsed ja moodustavad zwitterion.
04 klassifikatsioon
AA -sid saab klassifitseerida vastavalt neljale kriteeriumile, mida on omakorda kirjeldatud.
4.1 vastavalt päritolule
| Päritolu kohaselt võib AA -d jagada järgmiselt kahte kategooriasse. ① Looduskategooria Mõnel looduslikult esinevatel ühenditel, mis sisaldavad aminohappeid, on ka võime vähendada pinna/liidese pinget ja mõned ületavad isegi glükolipiidide tõhusust. Neid AA -sid tuntakse ka lipopeptiididena. Lipopeptiidid on madala molekulmassiga ühendid, mida tavaliselt toodavad Bacillus liigid.
Sellised AA -d jagunevad veel 3 alamklassiks:Surfactiin, ituriin ja Fengycin.
|
| Pinnaaktiivsete peptiidide perekond hõlmab mitmesuguste ainete heptapeptiidi variante,Nagu on näidatud joonisel 2A, milles C12-C16 küllastumata β-hüdroksü rasvhapete ahel on seotud peptiidiga. Pinnaaktiivne peptiid on makrotsükliline laktoon, milles tsükkel suletakse katalüüsi teel β-hüdroksü rasvhappe ja peptiidi C-otsa vahel. Ituriini alaklassis on kuus peamist varianti, nimelt ituriini A ja C, Mycosubtilin ja Bacillomycin D, F ja L.Kõigil juhtudel on heptapeptiidid seotud β-amino rasvhapete C14-C17 ahelatega (ahelad võivad olla mitmekesised). Ekurimütsiinide puhul võib β-positsiooni aminogrupp moodustada amiidsideme C-otsaga, moodustades sellega makrotsüklilise laktaami struktuuri.
Alamklassi fengycin sisaldab fengycin A ja B, mida nimetatakse ka plipastatiiniks, kui Tyr9 on D-konfigureeritud.DeCapeptiid on seotud C14 -C18 küllastunud või küllastumata β -hüdroksü rasvhapete ahelaga. Struktuurselt on plipastatiin ka makrotsükliline laktoon, mis sisaldab peptiidijärjestuse positsioonis 3 ja moodustab estri sideme C-terminaalse jäägiga, moodustades sellega sisemise tsükli struktuuri (nagu paljude pseudomonas lipopeptiidide puhul).
② Sünteetiline kategooria AA -sid saab sünteesida ka mõne happelise, põhi- ja neutraalse aminohappe abil. AA -de sünteesimiseks kasutatavad tavalised aminohapped on glutamiinhape, seriin, proliin, aspargiinhape, glütsiin, arginiin, alaniin, leutsiin ja proteiinhüdrolüüsi. Seda pindaktiivsete ainete alaklassi saab valmistada keemiliste, ensümaatiliste ja kemoensümaatiliste meetodite abil; Kuid AAS -i tootmiseks on keemiline süntees majanduslikult teostatavam. Levinute näidete hulka kuuluvad N-lauroüül-L-glutamiinhape ja N-palmitoüül-L-glutamiinhape.
|
4.2 põhineb alifaatilistel ahela asendajatest
Alifaatilise ahela asendaja põhjal võib aminohappepõhised pindaktiivsed ained jagada kaheks tüüpi.
Vastavalt asendaja asukohale
| ①n asendatud AAS N-asendatud ühendites asendatakse aminogrupp lipofiilse rühma või karboksüülrühmaga, mille tulemuseks on aluselisuse kaotus. N-asendatud AA-de lihtsaim näide on N-atsüül-aminohapped, mis on sisuliselt anioonsed pindaktiivsed ained. N-asendatud AA-del on amiidside, mis on kinnitatud hüdrofoobsete ja hüdrofiilsete osade vahel. Amiidsidemel on võime moodustada vesinikside, mis hõlbustab selle pindaktiivse aine lagunemist happelises keskkonnas, muutes selle biolagunevaks.
②c asendatud AAS C-asendatud ühendites toimub asendus karboksüülrühmas (amiidi või estri sideme kaudu). Tüüpilised C-asendatud ühendid (EG estrid või amiidid) on sisuliselt katioonsed pindaktiivsed ained.
③n- ja C-asendatud AAS Seda tüüpi pindaktiivsetes ainetes on hüdrofiilsed osad nii amino- kui ka karboksüülrühmad. Seda tüüpi on sisuliselt amfoteerne pindaktiivne aine. |
4.3 Hüdrofoobsete sabade arvu järgi
Peagruppide ja hüdrofoobsete sabade arvu põhjal võib AAS jagada nelja rühma. Sirge ahela AAS, Kaksikud (dimeeri) tüüpi AAS, glütserolipiiditüüp AAS ja biitsefiaalne amfifiilne (Bola) tüüpi AAS. Sirge ahelaga pindaktiivsed ained on ainult ühe hüdrofoobse sabaga aminohapetest koosnevad pindaktiivsed ained (joonis 3). Kaksikute tüüpi AA -del on kaks aminohappepolaarset peagruppi ja kaks hüdrofoobset saba molekuli kohta (joonis 4). Seda tüüpi struktuuris on kaks sirge ahela AA-d ühendatud vahetükiga ja seetõttu nimetatakse neid ka dimeerideks. Glütserolipiidide tüüpi AA -s on seevastu kaks hüdrofoobset saba kinnitatud sama aminohappepea rühma külge. Neid pindaktiivseid aineid võib pidada monoglütseriidide, diglütseriidide ja fosfolipiidide analoogiteks, samas kui Bola-tüüpi AAS-is on kaks aminohappepea rühma seotud hüdrofoobse sabaga.
4.4 Vastavalt peagrupi tüübile
①cation AAs
Seda tüüpi pindaktiivse aine peagrupil on positiivne laeng. Varaseim katioonne AAS on etüülkokoüül -arginaat, mis on pürrolidoonkarboksülaat. Selle pindaktiivse aine ainulaadsed ja mitmekesised omadused muudavad selle kasulikuks desinfitseerimisvahendites, antimikroobsetes ainetes, antistaatilistes ainetes, juuste palsamites, samuti on silmadel ja nahal õrn ning hõlpsasti biolagunev. Singare ja Mhatre sünteesisid arginiinil põhinevaid katioonseid AA-sid ja hindasid nende füüsikalis-keemilisi omadusi. Selles uuringus väitsid nad Schotten-Baumanni reaktsioonitingimuste abil saadud toodete suurt saaki. Alküülahela pikkuse ja hüdrofoobsuse suurenemisega leiti, et pindaktiivse aine pinna aktiivsus suureneb ja kriitilise mitselli kontsentratsioon (CMC) väheneb. Teine on kvaternaarne atsüülvalk, mida tavaliselt kasutatakse palsamina juuksehooldustoodetes.
②anioniline AAS
Anioonsetes pindaktiivsetes ainetes on pindaktiivse aine polaarse peagrupi negatiivne laeng. Sarkosiin (CH 3 -NH -CH 2 -COOH, N -metüülglütsiin), merisiiliks ja merikärnides tavaliselt leiduv aminohape, on keemiliselt seotud glütsiiniga (NH 2 -CH 2 -COOH,), põhiline aminohape, mida leidub imetajarakkudes. -COOH,) on keemiliselt seotud glütsiiniga, mis on imetajarakkudes leiduv põhiline aminohape. Sarkosinaathapet, tetradekaanhapet, oleiinhapet ning nende halogenet ja estreid kasutatakse tavaliselt sarkosinaatpindaktiivsete ainete sünteesimiseks. Sarkosinaadid on oma olemuselt kerged ja seetõttu kasutatakse neid tavaliselt suupesulates, šampoonides, pihustatud raseerimisvahtudes, päikesekaitsekreemides, nahapuhastusvahendites ja muudes kosmeetikatoodetes.
Muude kaubanduslikult saadaolevate anioonsete AA-de hulka kuuluvad Amisoft CS-22 ja AmiliteGCK-12, mis on vastavalt naatrium N-Cocoyl-L-glutamaadi ja kaaliumi N-Cocoyl glütsinaadi kaubanimed. Amiliiti kasutatakse tavaliselt vahustamisainena, pesuvahendit, lahusti, emulgaatorit ja dispergeerijat ning sellel on palju rakendusi kosmeetikatoodetes, näiteks šampoonid, vanniseepid, kehapesud, hambapastad, näopuhastusvahendid, puhastusvahendid, kontaktläätsede puhastusvahendid ja leibkonna puhastusvahendid. Amisofti kasutatakse kerge naha- ja juuste puhastusvahendina, peamiselt näo- ja kehapuhastusvahendites, blokeerivad sünteetilisi pesuvahendeid, kehahooldustooteid, šampoosi ja muid nahahooldustooteid.
③zwitterioniline või amfoteeriline AAS
Amfoteerikalised pindaktiivsed ained sisaldavad nii happelisi kui ka põhilisi saite ning seetõttu võivad nad pH väärtust muutes oma laengut muuta. Aluselises meedias käituvad nad nagu anioonsed pindaktiivsed ained, happelises keskkonnas aga katioonsete pindaktiivsete ainete ja neutraalsetes söötmetes nagu amfoteerikalised pindaktiivsed ained. Laurüül-lüsiin (LL) ja alkoksü (2-hüdroksüpropüül) arginiin on ainsad teadaolevad amfoteersed pindaktiivsed ained, mis põhinevad aminohapetel. LL on lüsiini ja lauriinhappe kondenseerumisprodukt. Amfoteerika struktuuri tõttu on LL lahustumatu peaaegu igat tüüpi lahustites, välja arvatud väga aluselised või happelised lahustid. Orgaanilise pulbrina on LL suurepärane haardumine hüdrofiilsete pindade ja madala hõõrdeteguri külge, andes sellele pindaktiivse aine suurepärase määrdevõime. LL -i kasutatakse laialdaselt nahakreemides ja juuste palsamites ning seda kasutatakse ka määrdeainena.
④nonioniline AAS
Mitteioonseid pindaktiivseid aineid iseloomustavad polaarsed peagrupid ilma ametlike tasudeta. Al-Sabagh et al. õlis lahustuvatest α-aminohapetest. Selle protsessi käigus estrifitseeriti L-fenüülalaniin (LEP) ja L-leutsiin kõigepealt heksadekanooliga, millele järgnes amierimine palmitiinhappega, et saada kaks amiidi ja kaks estrit α-aminohappeid. Seejärel tehti amiidid ja estrid kondenseerumisreaktsioonid etüleenoksiidiga, et valmistada kolm fenüülalaniini derivaati, millel on erinev arv polüoksüetüleeniühikuid (40, 60 ja 100). Nendel mitteioonsetel AA -del leiti olevat hea pesemisvõime ja vahustusomadused.
05 süntees
5.1 Põhiline sünteetiline marsruut
AAS -is saab hüdrofoobseid rühmi kinnitada amiini- või karboksüülhappe saitide külge või aminohapete külgahelate kaudu. Selle põhjal on saadaval neli põhilist sünteetilist marsruuti, nagu on näidatud joonisel 5.
Joonis 5 aminohapetel põhinevate pindaktiivsete ainete põhimõttelised sünteesi teed
| Rada 1. Amfifiilsed estri amiinid toodetakse estrifitseerimisreaktsioonide abil, sel juhul saavutatakse pindaktiivse aine süntees tavaliselt rasvase alkoholi ja aminohapete tagasivooluga dehüdreeriva aine ja happelise katalüsaatori juuresolekul. Mõnes reaktsioonis toimib väävelhape nii katalüsaatorina kui ka dehüdreeruva ainena.
Rada 2. Aktiveeritud aminohapped reageerivad alküülamiinidega, moodustades amiidsidemeid, mille tulemuseks on amfifiilsete amidoamiinide süntees.
Rada 3. Amidohapped sünteesitakse aminohapete amiinrühmade reageerimisega amidohapetega.
Rada 4. Pika ahelaga alküülaminohapped sünteesiti amiinrühmade reageerimisega haloalkaanidega. |
5.2 Edusammud sünteesi ja tootmise alal
5.2.1 Üheahelaliste aminohapete/peptiidi pindaktiivsete ainete süntees
N-atsüül- või o-atsüül-aminohappeid või peptiide saab sünteesida amiini või hüdroksüülrühmade ensüümiga katalüüsitud atsüülimisega rasvhapetega. Varaseim aruanne lahustivaba lipaaskatalüüsitud aminohapete amiidi või metüülestri derivaatide sünteesi kohta kasutatud Candida Antarktikaga, saagisega vahemikus 25% kuni 90%, sõltuvalt sihtmärgi aminohapetest. Mõnes reaktsioonis on lahustina kasutatud ka metüül etüülketooni. Vonderhagen jt. Kirjeldas ka aminohapete, valguhüdrolüsaatide ja/või nende derivaatide lipaasi ja proteaasi katalüüsitud N-atsüülimise reaktsioone, kasutades vee ja orgaaniliste lahustite (nt dimetüülformamiid/vesi) ja metüülbutüülketooni segu.
Algusaegadel oli AAS-i ensüümiga katalüüsitud sünteesi peamine probleem madalad saagid. Vastavalt Valivety et al. N-tetradekanoüülhapete derivaatide saagis oli vaid 2–10% isegi pärast erinevate lipaaside kasutamist ja inkubeerimist temperatuuril 70 ° C mitu päeva. Montet jt. Samuti tekkis probleeme aminohapete madala saagisega N-atsüüllüsiini sünteesis rasvhapete ja taimeõlide abil. Nende sõnul oli toote maksimaalne saagis lahustivabades tingimustes 19% ja kasutades orgaanilisi lahusteid. Sama probleemi sattus Valivty et al. N-CBZ-L-lüsiini või N-CBZ-lüsiini metüülestri derivaatide sünteesis.
Selles uuringus väitsid nad, et 3-O-tetradekanoüül-L-seriini saagis oli N-kaitstud seriini substraadina ja Novozyme 435 kasutamisel katalüsaatorina sulatubas keskkonnas. Nagao ja Kito uurisid L-seriini, L-homoseriini, L-theoniini ja L-türosiini (LET) o-atsüülimist lipaasi kasutamisel. Reaktsiooni tulemused (lipaas saadi Candida silindraatia ja Rhizopuus-delemeerimisega vesipuhuse keskmise keskmise ja LOOSE-i abil), mis on LO-homosereerivad) ja teatas L-homoseerivate keskmistele ja teatas L-homoserentidest) ja teatas L-homose. L-theoniini atsüülimine ja lasta ilmneda.
Paljud teadlased on toetanud odavate AA-de sünteesi jaoks odavate ja hõlpsasti kättesaadavate substraatide kasutamist. Soo jt. väitis, et palmiõlipõhiste pindaktiivsete ainete valmistamine toimib kõige paremini immobiliseeritud lipoensüümiga. Nad märkisid, et hoolimata aeganõudevast reaktsioonist (6 päeva) oleks toodete saagis parem. GEROVA jt. uuris kiraalse N-palmitoüül-AA sünteesi ja pinna aktiivsust metioniini, proliini, leutsiini, treoniini, fenüülalaniini ja fenüüllglütsiini põhjal tsüklilises/ratseemilises segus. Pang ja Chu kirjeldasid aminohapetel põhinevate monomeeride ja dikarboksüülhappepõhiste monomeeride sünteesi lahuses. Sünteesiti lahuses kontensatsioonireaktsioonide abil funktsionaalsete ja biolagunevate aminohapetepõhiste polüamiidiestrite seeria.
Cantaeuzeen ja Guerreiro teatasid BOC-Ala-OH ja BOC-ASP-OH karboksüülhapete rühmade esterdamisest pika ahelaga alifaatiliste alkoholide ja dioolidega, lahusti ja agaroos 4B (Sepharose 4B) kui katalüsaatorina diklorometaan. Selles uuringus andis BOC-Ala-OH reaktsioon rasvase alkoholiga kuni 16 süsinikuni hea saagise (51%), samas kui BOC-ASP-OH 6 ja 12 süsiniku puhul olid parem, vastav saagis 63% [64]. 99,9%) saagikus vahemikus 58%kuni 76%, mis sünteesiti amiidsidemete moodustamisel mitmesuguste pikaheliga alküülamiinide või estrisidemetega rasv alkoholidega CBZ-ARG-OME poolt, kus papain toimis katalüsaatorina.
5.2.2 Kaksikutepõhiste aminohapete/peptiidi pindaktiivsete ainete süntees
Aminohapetel põhinevad kaksikargandid koosnevad kahest sirge ahelaga AAS-molekulist, mis on vahetükivarühma abil üksteisega seotud. Gemini-tüüpi aminohappepõhiste pindaktiivsete ainete keemianüümaatilise sünteesi jaoks on olemas 2 võimalikku skeemi (joonised 6 ja 7). Joonisel 6 reageeritakse 2 aminohappe derivaadiga ühendiga vahetükirühmana ja seejärel võetakse kasutusele 2 hüdrofoobset rühma. Joonisel 7 on 2 sirge ahelaga struktuuri otseselt ühendatud bifunktsionaalse vahekauguse rühmaga.
Kaksikute lipominohapete ensüümiga katalüüsitud sünteesi varaseim areng olid teerajajaks Valivety et al. Yoshimura jt. uuris aminohapetel põhineva kagemiininatootja sünteesi, adsorptsiooni ja agregatsiooni tsüstiini ja N-alküültromiidi põhjal. Sünteesitud pindaktiivseid aineid võrreldi vastavate monomeersete pindaktiivsete ainetega. Faustino jt. kirjeldas anioonse karbamiidipõhise monomeerse AA sünteesi, mis põhineb L-tsüstiinil, D-tsüstiinil, DL-tsüstiinil, L-tsüsteiinil, L-Metioniinil ja L-sulfoalaniinil ning nende paaridel Kaksikud juhtivuse abil, tasakaalupinna ja stabiilse jamafluorestsentsi iseloomustamise abil. Näidati, et Kaksikute CMC väärtus oli madalam, kui võrrelda monomeeri ja Kaksikud.
Joonis 6 Kaksikute AA süntees AA derivaate ja vahetükki, millele järgneb hüdrofoobse rühma sisestamine
Joonis 7 Kaksikute AASS süntees, kasutades bifunktsionaalset vahetükki ja AAS -i
5.2.3 Glütserolipiidide aminohappe/peptiidi pindaktiivsete ainete süntees
Glütserolipiidide aminohapete/peptiidide pindaktiivsed ained on uus lipiidiaminohapete klass, mis on glütserooli mono- (või di-) estrite ja fosfolipiidide struktuurne analoogid, kuna nende struktuur ühe või kahe rasviahela struktuuri tõttu ühe aminohappega, mis on seotud glütserooli tagaküljega ester-sideme abil. Nende pindaktiivsete ainete süntees algab aminohapete glütserooli estrite valmistamisega kõrgendatud temperatuuril ja happelise katalüsaatori juuresolekul (nt bf 3). Hea võimalus on samuti ensüümiga katalüüsitud süntees (kasutades hüdrolaase, proteaase ja lipaase) (joonis 8).
Teatatud on dilaurüülitud arginiini glütseriidide konjugaatide ensüümiga katalüüsitud süntees papaiini kasutavatest konjugaatidest. Samuti on teatatud atsetüülgriinist pärit diatsüülglütserooli estri konjugaatide sünteesist ja nende füüsikalis -keemiliste omaduste hindamisest.
Joonis
Vahetükk: NH- (CH2)10-NH: ühendB1
Vahetükk: NH-C6H4-NH: ühendB2
Vahetükk: CH2-CH2: ühendB3
Joonis9 TRI -dest (hüdroksümetüül) aminometaanist saadud sümmeetriliste amfifiilide süntees
5.2.4 BOLA-põhiste aminohapete/peptiidi pindaktiivsete ainete süntees
Aminohapetel põhinevad Bola-tüüpi amfifiilid sisaldavad 2 aminohapet, mis on seotud sama hüdrofoobse ahelaga. Franceschi jt. kirjeldas bola-tüüpi amfifiilide sünteesi 2 aminohappega (D- või L-alaniin või L-histidiin) ja 1 erineva pikkusega alküülahelaga ning uuris nende pinna aktiivsust. Nad arutavad uudsete bola-tüüpi amfifiilide sünteesi ja agregatsiooni aminohappefraktsiooniga (kasutades kas aeg-ajalt β-aminohapet või alkoholi) ja C12 -C20 vahekaugus. Kasutatavad aeglased β-aminohapped võivad olla suhkru aminohapeid, asidotüümiini (AZT) saadud aminohapet, AZT-st saadud amino-alkoholi (joonis 9). Tris (hüdroksümetüül) aminometaanist (Tris) saadud sümmeetriliste bola-tüüpi amfifiilide süntees (joonis 9).
06 Füüsikalis -omadused
On hästi teada, et aminohapetel põhinevad pindaktiivsed ained (AAS) on oma olemuselt mitmekesised ja mitmekülgsed ning on hea rakendatavusega paljudes rakendustes nagu hea lahustumine, hea emulgeerimisomadused, kõrge efektiivsus, kõrge pinna aktiivsus ja hea vastupidavus kõva vee suhtes (kaltsiumi ioonitaluvus).
Aminohapete pindaktiivsete ainete omaduste põhjal (nt pindpinevus, CMC, faasikäitumine ja Kraffti temperatuur) saavutati järgmised järeldused pärast ulatuslikke uuringuid - AAS -i pinna aktiivsus on parem kui selle tavapärase pindaktiivse aine vastas.
6.1 Kriitiline mitsellide kontsentratsioon (CMC)
Kriitiline mitsellide kontsentratsioon on üks olulisi pindaktiivsete ainete parameetreid ja reguleerib paljusid pinnaaktiivseid omadusi, nagu lahustumine, rakkude lüüs ja selle interaktsioon biokiledega jne. Üldiselt põhjustab süsivesinike saba ahela pikkuse suurendamine (suurenev hüdrofoobsus) CMC väärtuse vähenemiseni selle pinna aktiivsuse suurendamisel. Aminohapetel põhinevatel pindaktiivsetel ainetel on tavapäraste pindaktiivsete ainetega võrreldes tavaliselt madalam CMC väärtused.
Peagruppide ja hüdrofoobsete sabade (mono-katioonse amiid, bi-katioonse amiid, bi-katioonse amiidipõhine ester) erinevate kombinatsioonide kaudu, Infante et al. Sünteesisid kolm arginiinipõhist AA-d ja uuris nende CMC ja γCMC (pindpinevus CMC-s), näidates, et CMC ja γCMC väärtused vähenesid hüdrofoobse saba pikkuse suurenemisega. Ühes teises uuringus leidsid Singare ja Mhatre, et N-a-atsüülarginiini pindaktiivsete ainete CMC vähenes hüdrofoobsete saba süsinikuaatomite arvu suurenemisega (tabel 1).
Yoshimura jt. uuris tsüsteiinist saadud aminohapetel põhinevate kael olevate pindaktiivsete ainete CMC ja näitas, et CMC vähenes, kui süsiniku ahela pikkust hüdrofoobses ahelas suurenes 10-lt 12-le. Süsiniku ahela pikkuse suurendamine 14-ni suurendas CMC, mis kinnitas, et pika ašoomi kamiini kaksmaad on agregents.
Faustino jt. teatasid segatud mitsellide moodustumisest tsüstiinil põhinevate anioonsete Kaksikute pindaktiivsete ainete vesilahustes. Kaksikute pindaktiivseid aineid võrreldi ka vastavate tavapäraste monomeersete pindaktiivsete ainetega (C 8 Cys). Teadaolevalt on lipiidide pindaktiivsete segude CMC väärtused madalamad kui puhtad pindaktiivsed ained. Kaksikute pindaktiivsed ained ja 1,2-diheptanoüül-sn-glütseryl-3-fosfokoliin, vees lahustuval, mitselli moodustaval fosfolipiidil, oli CMC millimolaarsel tasemel.
Shrestha ja Aramaki uurisid viskoelastsete ussitaoliste mitsellide moodustumist segatud aminohappepõhiste anioonsete-noniliste pindaktiivsete ainete vesilahustes segude soolade puudumisel. Selles uuringus leiti, et N-dodetsüülglutamaadil on kõrgem KRAFFT temperatuur; Põhi aminohappe L-lüsiiniga neutraliseerimisel tekitas see mitsellid ja lahus hakkas käituma nagu Newtoni vedelik temperatuuril 25 ° C.
6.2 Hea vee lahustuvus
AAS-i hea vee lahustuvus on tingitud täiendavate kaas-NH-sidemete olemasolust. See muudab AAS biolagunevamaks ja keskkonnasõbralikumaks kui vastavad tavapärased pindaktiivsed ained. N-atsüül-L-glutamiinhappe vee lahustuvus on selle 2 karboksüülrühma tõttu veelgi parem. CN (CA) 2 vee lahustuvus on samuti hea, kuna ühes molekulis on 2 ioonset arginiini rühma, mille tulemuseks on tõhusam adsorptsioon ja difusioon raku liideses ning isegi efektiivne bakterite inhibeerimine madalamates kontsentratsioonides.
6,3 Kraffti temperatuur ja Kraffti punkt
Kraffti temperatuuri võib mõista kui pindaktiivsete ainete spetsiifilist lahustuvuskäitumist, mille lahustuvus tõuseb järsult üle konkreetse temperatuuri. Ioonsete pindaktiivsete ainete kalduvus tekitada tahkeid hüdraate, mis võib sadestuda veest välja. Konkreetsel temperatuuril (niinimetatud Kraffti temperatuur) täheldatakse tavaliselt pindaktiivsete ainete lahustuvuse dramaatilist ja katkendlikku suurenemist. Ioonse pindaktiivse aine Kraffti punkt on selle Kraffti temperatuur CMC -s.
Seda lahustuvuse karakteristikut nähakse tavaliselt ioonsete pindaktiivsete ainete puhul ja seda saab selgitada järgmiselt: pindaktiivse aine vaba monomeeri lahustuvus on piiratud Kraffti temperatuurist kuni Kraffti punktini, kus selle lahustuvus suureneb mitsellide moodustumise tõttu järk -järgult. Täieliku lahustuvuse tagamiseks on vaja koostada pindaktiivsete ainete koostised temperatuuridel KRAFFT -punktist kõrgemal.
AAS-i Kraffti temperatuuri on uuritud ja võrreldi tavaliste sünteetiliste pindaktiivsete ainete temperatuuriga. Shrestha ja Aramaki uurisid arginiinipõhise AAS KRAFFT-temperatuuri ja leidsid, et kriitilisel mitsellide kontsentratsioonil näitas agregatsioonikäitumist pre-Micles'i kujul, mis ületas 2-5 × 10-6 mol-L -1, kuuet tüüpi sünteesiga (MOTHE ". AAS ja arutas seost nende Kraffti temperatuuri ja aminohapete jääkide vahel.
Katsetes leiti, et N-heksadekanoüül AA-temperatuur suurenes aminohapete jääkide vähenemise korral (erand fenüülalaniin), samas kui lahustuvuse kuumus (soojuse omastamine) suurenes aminohappejääkide väheneva suurusega (välja arvatud glütsiini ja fenüülalaniin). Jõuti järeldusele, et nii alaniini kui ka fenüülalaniinisüsteemides on DL-i interaktsioon tugevam kui LL interaktsioon N-heksadekanoüül AAS soola tahkes vormis.
Brito jt. Kolme uudsete aminohapetepõhiste pindaktiivsete ainete kraffti temperatuur, kasutades diferentsiaalset skaneeriva mikrokalorimeetriat, ja leidis, et trifluoroatsetaadi iooni muutmine jodiidiiooniks põhjustas KRAFFT temperatuuri (umbes 6 ° C) märkimisväärset suurenemist, vahemikus 47 ° C kuni 53 ° C. Cis-Double'i sidemete ja pika ahelaga sers-derivaatides esinev küllastus viisid Kraffti temperatuuri olulise languse. N-Dodetsüülglutamaadil teatati kõrgem Kraffti temperatuur. Neutraliseerimine aminohappe põhilise L-lüsiiniga põhjustas aga mitsellide moodustumise lahuses, mis käitusid nagu Newtoni vedelikud temperatuuril 25 ° C.
6.4 Pindpinevus
Pindaktiivsete ainete pindpinevus on seotud hüdrofoobse osa ahela pikkusega. Zhang jt. määras naatriumkokoüülglütsiinaadi pindpinevus Wilhelmy plaadi meetodil (25 ± 0,2) ° C ja määras pindpinevuse väärtus CMC -s kui 33 mn -m -1, CMC kui 0,21 mmol -L -1. Yoshimura jt. Määrab 2C N Cys tüüpi aminohappepõhise pindpinevuse 2C N Cys-põhiste pinnaaktiivsete ainete pindpinevused. Leiti, et pindpinevus CMC -s vähenes ahela pikkuse suurenemisega (kuni n = 8), samal ajal kui pindaktiivsete ainete suundumus n = 12 või pikema ahela pikkusega.
Samuti on uuritud CAC1 2 mõju dikarboksüülitud aminohappepõhiste pindaktiivsete ainete pindpinevusele. Nendes uuringutes lisati kolme dikarboksüülitud aminohappe tüüpi pindaktiivsete ainete vesilahustele CAC1 2 (C12 MALNA 2, C12 ASPNA 2 ja C12 GLUNA 2). Platoo väärtusi pärast CMC -d võrreldi ja leiti, et pindpinevus vähenes väga madalatel CAC1 2 kontsentratsioonidel. Selle põhjuseks on kaltsiumiioonide mõju pindaktiivse aine paigutamisele gaasivee liidesel. N-dodetsüülaminomalonaadi ja N-dodetsülaspartaadi soolade pinnapinged seevastu olid peaaegu konstantsed kuni 10 mmol-L -1 CAC1 2 kontsentratsioon. Üle 10 mmol -L -1 suureneb pindpinevus järsult, kuna pindaktiivse aine kaltsiumisoola sadestumine. N-dodetsüülglutamaadi Disatriumisoola puhul põhjustas CAC1 2 mõõdukas lisamine pindpinevuse olulist langust, samal ajal kui CAC1 2 kontsentratsiooni jätkuv suurenemine ei põhjustanud enam olulisi muutusi.
Gemini-tüüpi AA-de adsorptsiooni kineetika määramiseks gaasi vee liidesel määrati dünaamiline pindpinda maksimaalse mullirõhu meetodil. Tulemused näitasid, et kõige pikema katseaja jooksul ei muutunud 2C 12 Cys dünaamiline pindpinevus. Dünaamilise pindpinevuse vähenemine sõltub ainult kontsentratsioonist, hüdrofoobsete sabade pikkusest ja hüdrofoobsete sabade arvust. Pindaktiivse aine kontsentratsiooni suurenemine, ahela pikkuse vähendamine ja ahelate arv põhjustasid kiirema lagunemise. Leiti, et C N CYS kõrgemate kontsentratsioonide (n = 8 kuni 12) tulemused on väga lähedal γ cmc -le, mida mõõdetakse Wilhelmy meetodil.
Teises uuringus määrati naatriumdilaryüül tsüstiini (SDLC) ja naatriumdidecamino tsüstiini dünaamilised pinnapinged Wilhelmy plaadimeetodi abil ning lisaks määrati nende vesilahuste tasakaalupinna pinged tilkmahu meetodil. Disulfiidsidemete reaktsiooni uuriti täiendavalt ka muude meetoditega. Merlaptoetanooli lisamine 0,1 mmol -L -1SDLC lahusele tõi kaasa pindpinevuse kiire suurenemise 34 mn -m -1 -ni 53 mn -m -1 -ni. Kuna NaClo suudab SDLC disulfiidsidemeid oksüdeerida sulfoonhappe rühmadeks, ei täheldatud agregaate, kui 0,1 mmol -L -1 SDLC lahusele lisati NaClo (5 mmol -l -1). Ülekandeelektronmikroskoopia ja dünaamilise valguse hajumise tulemused näitasid, et lahuses ei moodustunud agregaate. Leiti, et SDLC pindpinevus suureneb 34 mn -m -1 -lt 60 mn -m -1 -le 20 minuti jooksul.
6.5 Binaarsed pinna interaktsioonid
Eluteadustes on mitmed rühmad uurinud katioonsete AA-de (diatsüülglütserooli arginiinipõhiste pindaktiivsete ainete) ja fosfolipiidide vibratsioonilisi omadusi gaasi vee liideses, järeldades lõpuks, et see mitte-ideaalne omadus põhjustab elektrostaatiliste interaktsioonide levimust.
6.6 KOKKUVÕTE OMADUSED
Dünaamilist valguse hajumist kasutatakse tavaliselt aminohappepõhiste monomeeride ja gemini pindaktiivsete ainete agregatsiooniomaduste määramiseks kontsentratsioonides CMC-s, saades ilmse hüdrodünaamilise läbimõõdu DH (= 2R H). C N CYS ja 2CN CYS -i moodustatud agregaadid on suhteliselt suured ja neil on teiste pindaktiivsete ainetega võrreldes lai jaotus. Kõik pindaktiivsed ained, välja arvatud 2C 12 Cys, moodustavad tavaliselt agregaadid umbes 10 nm. Kaksikute pindaktiivsete ainete mitsellide suurused on oluliselt suuremad kui nende monomeersete kolleegide omad. Süsivesinike ahela pikkuse suurenemine põhjustab ka mitsellide suuruse suurenemist. Ohta jt. kirjeldas N-dodetsüül-fenüül-alanüül-fenüül-alaniini tetrametüülammooniumi kolme erineva stereoisomeeri agregatsiooniomadusi vesilahuses ja nad näitasid, et diastereoisomeeridel on vesilahuses sama kriitiline agregatsiooni kontsentratsioon. Iwahashi jt. Uuritud ümmarguse dikroismi, NMR ja aururõhu osmomeetria abil N-dodekanoüül-L-glutamiinhappe, N-dodekanoüül-L-valiini ja nende metüülestrite kiraalsete agregaatide moodustumine erinevates lahustites (näiteks tetrahüdrofuraan, atsetonitriil, 1,4-diokshaan ja 1,2-ga, oli tetrahüdrofuraan, 1,4-dioksiaan, 1,4-dioksoks. Ümmarguse dikroismi, NMR ja aururõhu osmomeetria.
6.7 Pinnavaheline adsorptsioon
Aminohapetel põhinevate pindaktiivsete ainete pindadevaheline adsorptsioon ja selle võrdlus tavapärase vastaspoolega on samuti üks uurimissuundadest. Näiteks uuriti LET -ist saadud aromaatsete aminohapete dodetsüülestrite pindadevahelisi adsorptsiooniomadusi. Tulemused näitasid, et Let ja LEP olid madalamad pindade pindalad vastavalt gaasi-vedeliku liidesel ja vee/heksaani liidesel.
Bordes jt. uuris lahuse käitumist ja adsorptsiooni kolme dikarboksüülitud aminohapete pindaktiivse aine gaasivee liidesel, dodetsüülglutamaadi, dodetsüül aspartaadi ja aminomalonaadiga (vastavalt kahe karboksüülrühma vahel)), dodetsüülvartaadi ja aminomalonaadiga). Selle raporti kohaselt oli dikarboksüülitud pindaktiivsete ainete CMC 4-5 korda suurem kui monokarboksüülitud dodetsüülglütsiini soola. See on tingitud vesiniksidemete moodustumisest dikarboksüülitud pindaktiivsete ainete ja naabermolekulide vahel selles amiidrühmade kaudu.
6.8 faasikäitumine
Isotroopseid katkendlikke kuupfaase täheldatakse pindaktiivsete ainete puhul väga kõrgetel kontsentratsioonidel. Väga suurte peagruppidega pindaktiivsed molekulid moodustavad väiksema positiivse kumerusega agregaate. Marques jt. studied the phase behavior of the 12Lys12/12Ser and 8Lys8/16Ser systems (see Figure 10), and the results showed that the 12Lys12/12Ser system has a phase separation zone between the micellar and vesicular solution regions, while the 8Lys8/16Ser system The 8Lys8/16Ser system shows a continuous transition (elongated micellar phase region between the small micellar phase region and the vesicle phase piirkond). Tuleb märkida, et 12LYS12/12Ser süsteemi vesiikulite piirkonna puhul eksisteerivad vesiikulid alati mitsellidega, samas kui 8LYS8/16Seri süsteemi vesiikulite piirkonnas on ainult vesiikulid.
Lüsiini- ja seriinil põhinevate pindaktiivsete ainete katanioonilised segud: sümmeetriline 12LYS12/12Ser paar (vasakul) ja asümmeetriline 8LYS8/16Ser paar (paremal)
6.9 emulgeeriv võime
Kouchi jt. uuris N- [3-dodetsüül-2-hüdroksüpropüül] -L-arginiini, L-glutamaadi ja muude AA-de emulgeeriv võime, pindadevaheline pinge, hajutatavus ja viskoossus. Võrreldes sünteetiliste pindaktiivsete ainetega (nende tavapärased mitteioonsed ja amfoteersed kolleegid) näitasid tulemused, et AA -del on tugevam emulgeeriv võime kui tavalistel pindaktiivsetel ainetel.
Baczko jt. Sünteesitud uudsed anioonsed aminohapete pindaktiivsed ained ja uuris nende sobivust kiraalse orienteeritud NMR -spektroskoopia lahustitena. Sulfonaadil põhinevaid amfifiilseid L-Phe või L-ALA derivaate erinevate hüdrofoobsete sabadega (pentüül ~ tetradetsüül) sünteesiti aminohapete reageerimisega O-sulfobensoilise anhüdriidiga. Wu jt. N-Fatty atsüül AA-de sünteesitud naatriumpuuris nende emulgeerimisvõimet õli-vees emulsioonides ja tulemused näitasid, et need pindaktiivsed ained toimisid õlifaasiga etüülatsetaadiga paremini kui N-heksaaniga kui õlifaas.
6.10 Edusammud sünteesi ja tootmise alal
Kõva veetakistust võib mõista kui pindaktiivsete ainete võimet vastu seista ioonide nagu kaltsiumi ja magneesiumi olemasolule kõva veega, st võime vältida sademeid kaltsiumseepidesse. Kõva veekindla pindaktiivsed ained on väga kasulikud pesuvahendite koostiste ja isikuhooldustoodete jaoks. Kõva veetakistust saab hinnata, arvutades pindaktiivse aine lahustuvuse ja pinna aktiivsuse muutuse kaltsiumiioonide juuresolekul.
Teine viis kõva veekindluse hindamiseks on arvutada pindaktiivse aine protsendi või grammide arvutamine kaltsiumseepi jaoks, mis on moodustatud 100 g naatriumieaadist, mis on vette hajutav. Suure kõva veega piirkondades võivad kõrged kaltsiumi ja magneesiumioonide kontsentratsioonid ning mineraalide sisaldus muuta mõned praktilised rakendused keeruliseks. Sageli kasutatakse naatriumiooni sünteetilise anioonse pindaktiivse aine vastase ioonina. Kuna diivalentse kaltsiumiiooniga on seotud mõlema pindaktiivse aine molekuliga, põhjustab see pindaktiivse aine sadestumist kergemini lahusest, mis muudab pesupunkti vähem tõenäoliseks.
AA -de kõva veekindluse uuring näitas, et happe ja kõva veekindlust mõjutas tugevalt täiendav karboksüülrühm ning happe ja kõva veekindlus suurenesid veelgi, suurenedes vahetükkide rühma pikkuse suurenemisega kahe karboksüülrühma vahel. Happe ja kõva veekindluse järjekord oli C 12 glütsiinaat <C 12 aspartaat <C 12 glutamaat. Võrreldes vastavalt dikarboksüülitud amiidsideme ja dikarboksüleeritud amino pindaktiivset ainet, leiti, et viimase pH -vahemik oli laiem ja selle pinna aktiivsus suurenes, lisades sobiva koguse happe. Dikarboksüülitud N-alküülaminohapped näitasid kaltsiumiioonide juuresolekul kelaatsiooni ja C 12 aspartaat moodustas valge geeli. C 12 glutamaat näitas kõrge pinna aktiivsust kõrge Ca 2+ kontsentratsiooni korral ja eeldatavasti kasutatakse seda merevee magestamisel.
6.11 hajutatavus
Hajuvus viitab pindaktiivse aine võimele vältida lahuses pindaktiivse aine koalestsentsi ja sette.Hajuvus on pindaktiivsete ainete oluline omadus, mis muudab need sobivaks puhastusvahendites, kosmeetika- ja farmaatsiatoodetes.Hajuv aine peab sisaldama estrit, eetrit, amiid- või aminosidemeid hüdrofoobse rühma ja terminaalse hüdrofiilse rühma vahel (või sirge ahela hüdrofoobsete rühmade vahel).
Üldiselt on eriti efektiivsed kaltsiumieepide hajutajatena eriti efektiivsed anioonsed pindaktiivsed ained nagu alkanolamido sulfaadid ja amfoteerikalised pindaktiivsed ained, näiteks amidosulfobetain.
Paljud uurimistööd on määranud AAS-i hajutatavus, kus N-lauroüül lüsiin leiti olevat halvasti ühilduvaks veega ja kosmeetiliste koostiste jaoks raskesti kasutatav.Selles seerias on N-atsüül-asendatud põhiliste aminohapetega ülihea hajutatavus ja neid kasutatakse kosmeetikatööstuses preparaatide parandamiseks.
07 toksilisus
Tavapärased pindaktiivsed ained, eriti katioonsed pindaktiivsed ained, on veeorganismide jaoks väga toksilised. Nende äge toksilisus on tingitud pindaktiivsete ainete adsorptsiooni-ioonide interaktsiooni nähtusest rakuvee liidesel. Pindaktiivsete ainete CMC vähendamine põhjustab tavaliselt pindaktiivsete ainete tugevamat pindade adsorptsiooni, mille tulemuseks on tavaliselt nende kõrgenenud äge toksilisus. Pindaktiivsete ainete hüdrofoobse ahela pikkuse suurenemine põhjustab ka pindaktiivse ägeda toksilisuse suurenemist.Enamik AA-sid on inimestele ja keskkonnale (eriti mereorganismidele) madalad või mittetoksilised ning sobivad kasutamiseks toidu koostisosade, farmaatsiatoodete ja kosmeetikana.Paljud teadlased on näidanud, et aminohapete pindaktiivsed ained on nahale õrnad ja mittekiirivad. Arginiinil põhinevad pindaktiivsed ained on teadaolevalt vähem toksilised kui nende tavapärased kolleegid.
Brito jt. uuris aminohapetel põhinevate amfifiilide füüsikalis-keemilisi ja toksikoloogilisi omadusi ja nende [derivaate türosiinist (Tyr), hüdroksüproliin (HYP), seriin (SER) ja Lüsiin (Lys)] katioonsete vesiikulite spontaansed moodustumised ja andsid nende ägeda toksilisuse kohta Daphnia Magna (IC 50). Nad sünteesisid dodetsüültrimetüülammooniumbromiidi (DTAB)/Lys-derivaatide ja/või Ser-/või Lys-derivatiivsete segude katioonseid vesiikuleid ning testisid nende ökotoksilisust ja hemolüütilist potentsiaali, näidates, et kõik AAS-i ja nende vesiikulite sisaldavad segud olid vähem toksilised kui tavapärased suravad DTAB.
Rosa jt. uuris DNA seondumist (seotust) stabiilsete aminohapetepõhiste katioonsete vesiikulitega. Erinevalt tavapärastest katioonsetest pindaktiivsetest ainetest, mis sageli näivad olevat toksilised, näivad katioonsete aminohapete pindaktiivsete ainete interaktsioon olevat mittetoksilised. Katioonsed AA -d põhinevad arginiinil, mis moodustab spontaanselt stabiilsed vesiikulid koos teatud anioonsete pindaktiivsete ainetega. Samuti teatatakse, et aminohapetel põhinevad korrosiooninhibiitorid on mittetoksilised. Neid pindaktiivseid aineid sünteesitakse hõlpsalt kõrge puhtusega (kuni 99%), odavate, kergesti biolagunevate ja vesimeediumides täielikult lahustuvana. Mitmed uuringud on näidanud, et väävlit sisaldavad aminohapete pindaktiivsed ained on korrosiooni pärssimisel paremad.
Hiljutises uuringus on Perinelli jt. teatasid ramnolipiidide rahuldavast toksikoloogilisest profiilist võrreldes tavaliste pindaktiivsete ainetega. Rhamnolipiidid toimivad teadaolevalt läbilaskvuse suurendajatena. Samuti teatasid nad ramnolipiidide mõjust makromolekulaarsete ravimite epiteeli läbilaskvusele.
08 Antimikroobne toime
Pindaktiivsete ainete antimikroobset toimet saab hinnata minimaalse inhibeeriva kontsentratsiooni abil. Arginiinipõhiste pindaktiivsete ainete antimikroobset toimet on üksikasjalikult uuritud. Leiti, et gramnegatiivsed bakterid on arginiinipõhiste pindaktiivsete ainete suhtes resistentsemad kui grampositiivsed bakterid. Pindaktiivsete ainete antimikroobset toimet suurendab tavaliselt atsüülahelate hüdroksüül, tsüklopropaani või küllastumata sidemete olemasolu. Castillo jt. näitas, et atsüülahelate pikkus ja positiivne laeng määravad molekuli HLB väärtuse (hüdrofiilse-lipofiilse tasakaalu) ja need mõjutavad nende võimet membraanide häirida. Nα-atsüülariini metüülester on veel üks oluline katioonsete pindaktiivsete ainete klass, millel on laia toimespektriga antimikroobne toime ja see on hõlpsasti biolagunev ja sellel on madal või üldse mitte toksilisus. Uuringud Na-atsüülariiniini metüülestripõhiste pindaktiivsete ainete interaktsiooni kohta 1,2-dipalmitoüül-SN-SN-propüültoksüül-3-fosforülkoliini ja 1,2-ditetradekanoüül-SN-Propyltoksüül-3-3-3-3-kestvatel lanritega, mis on mudelorganismides, ja absoluutselt abivahendites on see näidanud. Antimikroobne tulemused näitasid, et pindaktiivsetel ainetel on hea antibakteriaalne toime.
09 reoloogilised omadused
Pindaktiivsete ainete reoloogilised omadused mängivad väga olulist rolli nende rakenduste määramisel ja ennustamisel erinevates tööstusharudes, sealhulgas toidud, farmaatsiatooted, õli kaevandamine, isikuhooldustoodete ja koduhooldustoodete. On tehtud palju uuringuid, et arutada aminohapete pindaktiivsete ainete ja CMC viskoelastsuse seost.
10 rakendust kosmeetikatööstuses
AA -sid kasutatakse paljude isikuhooldustoodete sõnastamisel.Kaaliumi N-Cocooyl glütsiinaat leitakse olevat nahal õrn ja seda kasutatakse näo puhastamiseks muda ja meigi eemaldamiseks. N-atsüül-L-glutamiinhappel on kaks karboksüülrühma, mis muudab selle vee lahustuvaks. Nende AAS -i hulgas kasutatakse C 12 rasvhapetel põhinevaid AA -sid näopuhastumisel muda ja meigi eemaldamiseks. C 18-ahelaga AA-sid kasutatakse nahahooldustoodetes emulgaatoritena ning teadaolevalt loovad N-Lauryl Alaniini soolad kreemjaid vahtusid, mis ei ole nahale ärritavad ja mida saab seetõttu kasutada beebihooldustoodete koostamisel. Hambapastas kasutatava N-Lauryl-põhise AA-dega on hea puhastusvõime sarnane seebi ja tugeva ensüümide pärssiv efektiivsusega.
Viimase paarikümne aasta jooksul on kosmeetika-, isikuhooldustoodete ja farmaatsiatoodete pindaktiivsete ainete valik keskendunud madalale toksilisusele, leebele, õrnusele, õrnusele ja ohutusele. Nende toodete tarbijad on teravalt teadlikud võimalikust ärritusest, toksilisusest ja keskkonnateguritest.
Tänapäeval kasutatakse AA -sid paljude šampoonide, juuksevärvide ja vanniseepide sõnastamiseks, kuna nende paljude eeliste tõttu on kosmeetika- ja isikuhooldustoodete traditsiooniliste kolleegide ees.Valgupõhistel pindaktiivsetel ainetel on soovitavad omadused, mis on vajalikud isikuhooldustoodete jaoks. Mõnel AA-l on filmide moodustamisvõimalused, teistel aga head vahustamise võimalused.
Aminohapped on olulised looduslikult esinevad niisutavad tegurid sarvkestal. Kui epidermise rakud surevad, muutuvad nad kihi sarvkesta osaks ja rakusisesed valgud lagunevad järk -järgult aminohapeteks. Seejärel veetakse need aminohapped veelgi sarvkestasse, kus need imavad rasva- või rasvitaolisi aineid epidermaalse kihi sarvkesta, parandades sellega naha pinna elastsust. Ligikaudu 50% naha looduslikust niisutavast tegurist koosneb aminohapetest ja pürrolidoonist.
Kollageen, tavaline kosmeetiline koostisosa, sisaldab ka aminohappeid, mis hoiavad naha pehmeks.Nahaprobleemid nagu karedus ja tuhkus on suures osas aminohapete puudumisest. Üks uuring näitas, et aminohappe segamine salviga leevendatud nahapõletusega ja kahjustatud alad naasid nende normaalsesse olekusse, muutumata keloidsete armideta.
Samuti on leitud, et aminohapped on kahjustatud küünenahade eest hoolitsemisel väga kasulikud.Kuivad, vormitud juuksed võivad näidata aminohapete kontsentratsiooni langust tugevalt kahjustatud kihilise sarvkesta korral. Aminohapetel on võime tungida küünenahasse juuksevõlli ja imada nahast niiskust.See aminohapetel põhinevate pindaktiivsete ainete võime muudab need väga kasulikuks šampoonides, juuksevärvide, juuksepehmendajate, juuksepalsamite ja aminohapete olemasolu korral muudavad juuksed tugevaks.
11 rakendust igapäevases kosmeetikas
Praegu on kogu maailmas üha enam nõudlus aminohapetel põhinevate pesuvahendite preparaatide järele.AA -del on teadaolevalt parem puhastusvõime, vahmisvõime ja kanga pehmendusomadused, mis muudab need sobivaks majapidamiste pesuainete, šampoonide, kehapesu ja muude rakenduste jaoks.Asparagiinhappest saadud amfoteerika AAS on väidetavalt väga tõhus pesuvahend, millel on kelaativad omadused. Leiti, et N-alküül-β-aminoetoksühapetest koosnevate pesuainete koostisosade kasutamine vähendab naha ärritust. On teatatud, et N-Cocoyl-β-aminopropionaadist koosnev vedela pesuvahendi koostis on metallpindade õlplekkide efektiivne pesuvahend. Samuti on näidatud, et aminokarboksüülhapete pindaktiivne aine, c 14 CHOHCH 2 NHCH 2 Coona, ja seda kasutatakse tekstiilide, vaipade, juuste, klaasi jms puhastamiseks.
Keigo ja Tatsuya on teatanud nende patendis paremaks pesemisvõimeks ja stabiilsuseks, hõlpsaks pesemisvõimaluseks ja hea kangast pehmenemisest teatatud pesuvahendite valmistamisest, mis põhinevad N- (N'-pikkuse atsüül-β-alanüül) põhjal. Kao töötas välja N-Acyl-1-N-hüdroksü-β-alaniinil põhineva puhastusvahendi koostise ja teatasid madala nahaärrituse, kõrge veekindluse ja kõrge pleki eemaldamise võimsusega.
Jaapani ettevõte Ajinomoto kasutab šampoonide, puhastusvahendite ja kosmeetika peamiste koostisosadena madala toksilist ja kergesti lagundavat AA-d, mis põhinevad L-glutamiinhappel, L-arginiinil ja L-lüsiinil (joonis 13). Samuti on teatatud ensüümi lisandite võimest pesuvahendite koostistes valkude saastumise eemaldamiseks. Glutamiinhappest, alaniinist, metüülglütsiinist, seriinist ja aspargiinhappest saadud N-atsüül AA-sid on teatatud nende kasutamiseks vesilahustes suurepäraste vedelike pesuvahenditena. Need pindaktiivsed ained ei suurenda üldse viskoossust, isegi väga madalatel temperatuuridel, ja homogeensete vahtude saamiseks saab neid hõlpsalt vahutamisseadme hoiustamisanumast üle kanda.
Postiaeg: juuni-09-2022