Змест гэтага артыкула:
1. Развіццё амінакіслот
2. Структурныя ўласцівасці
3. Хімічны склад
4.Класіфікацыя
5. Сінтэз
6. Фізіка-хімічныя ўласцівасці
7. Таксічнасць
8. Антымікробнае дзеянне
9. Реологіческіх ўласцівасці
10. Прымяненне ў касметычнай прамысловасці
11. Прымяненне ў паўсядзённым касметыцы
Амінакіслотныя павярхоўна-актыўныя рэчывы (ААС)гэта клас павярхоўна-актыўных рэчываў, якія ўтвараюцца шляхам спалучэння гідрафобных груп з адной або некалькімі амінакіслотамі. У гэтым выпадку амінакіслоты могуць быць сінтэтычнымі або атрыманымі з бялковых гідралізат або падобных аднаўляльных крыніц. У гэтым артыкуле разглядаюцца дэталі большасці даступных сінтэтычных шляхоў ААС і ўплыў розных шляхоў на фізіка-хімічныя ўласцівасці канчатковых прадуктаў, уключаючы растваральнасць, стабільнасць дысперсіі, таксічнасць і здольнасць да біяраскладання. Як клас павярхоўна-актыўных рэчываў, попыт на які расце, універсальнасць ААС дзякуючы іх зменнай структуры прапануе вялікую колькасць камерцыйных магчымасцей.
Улічваючы, што павярхоўна-актыўныя рэчывы шырока выкарыстоўваюцца ў мыйных сродках, эмульгатарах, інгібітарах карозіі, троеснай здабычы нафты і фармацэўтычных прэпаратах, даследчыкі ніколі не пераставалі звяртаць увагу на павярхоўна-актыўныя рэчывы.
Павярхоўна-актыўныя рэчывы з'яўляюцца найбольш тыповымі хімічнымі прадуктамі, якія штодня ўжываюцца ў вялікіх колькасцях ва ўсім свеце і аказваюць негатыўны ўплыў на воднае асяроддзе.Даследаванні паказалі, што шырокае выкарыстанне традыцыйных павярхоўна-актыўных рэчываў можа мець негатыўны ўплыў на навакольнае асяроддзе.
Сёння нетоксичность, біяраскладальнасць і біясумяшчальнасць амаль гэтак жа важныя для спажыўцоў, як карыснасць і эфектыўнасць павярхоўна-актыўных рэчываў.
Біясурфактанты - гэта экалагічна чыстыя ўстойлівыя павярхоўна-актыўныя рэчывы, якія натуральным чынам сінтэзуюцца такімі мікраарганізмамі, як бактэрыі, грыбкі і дрожджы, або вылучаюцца пазаклеткава.Такім чынам, біяпавярхоўна-актыўныя рэчывы таксама могуць быць атрыманы з дапамогай малекулярнай канструкцыі для імітацыі натуральных амфіфільных структур, такіх як фасфаліпіды, алкілглікозіды і ацыл-амінакіслоты.
Амінакіслотныя павярхоўна-актыўныя рэчывы (ААС)з'яўляюцца адным з тыповых павярхоўна-актыўных рэчываў, якія звычайна вырабляюцца з сыравіны жывёльнага або сельскагаспадарчага паходжання. За апошнія два дзесяцігоддзі ААС выклікалі вялікую цікавасць навукоўцаў як новыя павярхоўна-актыўныя рэчывы не толькі таму, што іх можна сінтэзаваць з аднаўляльных рэсурсаў, але і таму, што ААС лёгка раскладаюцца і маюць бясшкодныя пабочныя прадукты, што робіць іх больш бяспечнымі для чалавека. асяроддзя.
ААС можна вызначыць як клас павярхоўна-актыўных рэчываў, якія складаюцца з амінакіслот, якія змяшчаюць групы амінакіслот (HO 2 C-CHR-NH 2) або рэшткі амінакіслот (HO 2 C-CHR-NH-). Дзве функцыянальныя вобласці амінакіслот дазваляюць атрымліваць шырокі спектр павярхоўна-актыўных рэчываў. Вядома, што ў прыродзе існуе 20 стандартных пратэінагенных амінакіслот, якія адказваюць за ўсе фізіялагічныя рэакцыі росту і жыццядзейнасці. Яны адрозніваюцца адзін ад аднаго толькі астаткам R (малюнак 1, pk a — адмоўны лагарыфм канстанты кіслотнай дысацыяцыі раствора). Некаторыя непалярныя і гідрафобныя, некаторыя палярныя і гідрафільныя, некаторыя асноўныя, а некаторыя кіслотныя.
Паколькі амінакіслоты з'яўляюцца аднаўляльнымі злучэннямі, павярхоўна-актыўныя рэчывы, сінтэзаваныя з амінакіслот, таксама маюць высокі патэнцыял, каб стаць устойлівымі і экалагічна чыстымі. Простая і натуральная структура, нізкая таксічнасць і хуткая біяраскладальнасць часта робяць іх лепшымі за звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы. Выкарыстоўваючы аднаўляльную сыравіну (напрыклад, амінакіслоты і раслінныя алею), ААС можна вырабляць рознымі біятэхналагічнымі і хімічнымі шляхамі.
У пачатку 20-га стагоддзя амінакіслоты былі ўпершыню выяўленыя для выкарыстання ў якасці субстратаў для сінтэзу павярхоўна-актыўных рэчываў.ААС у асноўным выкарыстоўваліся ў якасці кансервантаў у фармацэўтычных і касметычных складах.Акрамя таго, ААС апынуліся біялагічна актыўнымі супраць розных хваробатворных бактэрый, пухлін і вірусаў. У 1988 годзе даступнасць недарагіх ААС выклікала цікавасць да даследаванняў павярхоўнай актыўнасці. Сёння, з развіццём біятэхналогій, некаторыя амінакіслоты таксама могуць быць камерцыйна сінтэзаваны дрожджамі ў вялікіх маштабах, што ўскосна даказвае, што вытворчасць ААС з'яўляецца больш экалагічна чыстым.
01 Распрацоўка амінакіслот
Ужо ў пачатку 19-га стагоддзя, калі натуральныя амінакіслоты былі ўпершыню выяўлены, іх структуры былі прадказаны як надзвычай каштоўныя - прыдатныя ў якасці сыравіны для падрыхтоўкі амфіфілаў. Першае даследаванне па сінтэзе ААС было апублікавана Бондзі ў 1909 годзе.
У гэтым даследаванні N-ацылгліцын і N-ацылаланін былі ўведзены ў якасці гідрафільных груп для павярхоўна-актыўных рэчываў. Наступная праца ўключала сінтэз липоаминокислот (AAS) з выкарыстаннем гліцыну і аланін, і Hentrich et al. апублікаваў шэраг знаходак,у тым ліку першую заяўку на патэнт на выкарыстанне соляў ацылсарказіната і ацыласпартата ў якасці павярхоўна-актыўных рэчываў у бытавых мыйных сродках (напрыклад, шампуні, мыйныя сродкі і зубныя пасты).У далейшым многія даследчыкі даследавалі сінтэз і фізіка-хімічныя ўласцівасці ацыл-амінакіслот. На сённяшні дзень апублікавана вялікая колькасць літаратуры аб сінтэзе, уласцівасцях, прамысловым прымяненні і здольнасці да біяраскладання ААС.
02 Структурныя ўласцівасці
Непалярныя гідрафобныя ланцугі тоўстых кіслот ААС могуць адрознівацца па структуры, даўжыні ланцуга і колькасці.Структурная разнастайнасць і высокая павярхоўная актыўнасць ААС тлумачаць іх шырокае разнастайнасць складу і фізіка-хімічных і біялагічных уласцівасцяў. Галоўныя групы ААС складаюцца з амінакіслот або пептыдаў. Адрозненні ў галаўных групах вызначаюць адсорбцыю, агрэгацыю і біялагічную актыўнасць гэтых ПАВ. Затым функцыянальныя групы ў галоўнай групе вызначаюць тып ААС, уключаючы катыённыя, аніённыя, неіённыя і амфатэрныя. Камбінацыя гідрафільных амінакіслот і гідрафобных частак з доўгім ланцугом утварае амфіфільную структуру, якая робіць малекулу вельмі актыўнай на паверхні. Акрамя таго, наяўнасць асіметрычных атамаў вугляроду ў малекуле дапамагае ўтварыць хіральныя малекулы.
03 Хімічны склад
Усе пептыды і поліпептыды з'яўляюцца прадуктамі полімерызацыі гэтых амаль 20 α-пратэінагенных α-амінакіслот. Усе 20 α-амінакіслот утрымліваюць функцыянальную групу карбонавай кіслаты (-COOH) і амінафункцыянальную групу (-NH 2), абедзве далучаныя да аднаго і таго ж чатырохграннага атама α-вугляроду. Амінакіслоты адрозніваюцца адна ад адной рознымі R-групамі, далучанымі да α-вугляроду (за выключэннем ліцыну, дзе R-група з'яўляецца вадародам). R-групы могуць адрознівацца па структуры, памеры і зарадзе (кіслотнасць, шчолачнасць). Гэтыя адрозненні таксама вызначаюць растваральнасць амінакіслот у вадзе.
Амінакіслоты хіральныя (за выключэннем гліцыну) і з'яўляюцца аптычна актыўнымі па сваёй прыродзе, таму што яны маюць чатыры розныя заменнікі, звязаныя з альфа-вугляродам. Амінакіслоты маюць дзве магчымыя канфармацыі; яны з'яўляюцца неперакрываючыміся люстранымі адлюстраваннямі адзін аднаго, нягледзячы на тое, што колькасць L-стэрэаізамераў значна вышэй. R-група, якая прысутнічае ў некаторых амінакіслотах (фенілаланін, тыразін і трыптафан), з'яўляецца арылам, што прыводзіць да максімальнага паглынання УФ пры 280 нм. Кіслы α-COOH і асноўны α-NH 2 у амінакіслотах здольныя да іянізацыі, і абодва стэрэаізамера, якімі б яны ні былі, ствараюць раўнавагу іянізацыі, паказаную ніжэй.
R-COOH ↔R-COO-＋Х＋
R-NH3＋↔R-NH2＋Х＋
Як паказана ў раўнавазе іянізацыі вышэй, амінакіслоты ўтрымліваюць па меншай меры дзве слабакіслотныя групы; аднак карбаксільная група значна больш кіслая ў параўнанні з пратанаванай амінагрупай. рн 7,4, карбаксільная група дэпратаніравана, а амінагрупа - пратаніравана. Амінакіслоты з R-групамі, якія не іянізуюцца, электрычна нейтральныя пры гэтым pH і ўтвараюць цвітэрыён.
04 Класіфікацыя
ААС можна класіфікаваць па чатырох крытэрыях, якія па чарзе апісаны ніжэй.
4.1 Паводле паходжання
| Па паходжанні ААС можна падзяліць на 2 катэгорыі наступным чынам. ① Натуральная катэгорыя Некаторыя прыродныя злучэнні, якія змяшчаюць амінакіслоты, таксама валодаюць здольнасцю зніжаць павярхоўнае/памежнае нацяжэнне, а некаторыя нават перавышаюць эфектыўнасць глікаліпідаў. Гэтыя ААС таксама вядомыя як ліпапептыды. Ліпапептыды - гэта нізкамалекулярныя злучэнні, якія звычайна вырабляюцца відамі Bacillus.
Такія ААС таксама дзеляцца на 3 падкласа:сурфактын, итурин і фенгицин.
|
| Сямейства павярхоўна-актыўных пептыдаў уключае гептапептыдныя варыянты розных рэчываў,як паказана на малюнку 2а, у якім ланцуг ненасычанай β-гідраксільнай тоўстай кіслаты C12-C16 злучаны з пептыдам. Павярхоўна-актыўны пептыд - гэта макрацыклічны лактон, у якім кальцо замыкаецца ў выніку каталізу паміж С-канцом β-гідраксільнай тоўстай кіслаты і пептыдам. У падкласе ітурына ёсць шэсць асноўных варыянтаў, а менавіта ітурын А і С, мікасубтылін і бацыламіцын D, F і L.Ва ўсіх выпадках гептапептыды звязаны з ланцугамі C14-C17 β-аміна тоўстых кіслот (ланцугі могуць быць разнастайнымі). У выпадку экурыміцынаў амінагрупа ў β-становішчы можа ўтвараць амідную сувязь з С-канцом, утвараючы такім чынам макрацыклічную структуру лактама.
Падклас фенгіцыну змяшчае фенгіцын А і В, якія таксама называюць пліпастацінам, калі Tyr9 мае D-канфігурацыю.Дэкапептыд звязаны з ланцугом C14-C18 насычаных або ненасычаных β-гідраксільных тоўстых кіслот. Структурна пліпастацін таксама з'яўляецца макрацыклічным лактонам, які змяшчае бакавую ланцуг Tyr у становішчы 3 пептыднай паслядоўнасці і ўтварае складанаэфірную сувязь з С-канцавым астаткам, утвараючы такім чынам унутраную кальцавую структуру (як у выпадку з многімі ліпапептыдамі Pseudomonas).
② Сінтэтычная катэгорыя ААС таксама можа быць сінтэзаваны з дапамогай любой з кіслых, асноўных і нейтральных амінакіслот. Агульнымі амінакіслотамі, якія выкарыстоўваюцца для сінтэзу ААС, з'яўляюцца глутамінавая кіслата, серын, пролин, аспарагиновая кіслата, гліцын, аргінін, аланін, лейцын і бялковыя гідралізат. Гэты падклас павярхоўна-актыўных рэчываў можа быць атрыманы хімічнымі, ферментатыўнымі і хемоферментатыўнымі метадамі; аднак для вытворчасці ААС хімічны сінтэз больш эканамічна мэтазгодны. Агульныя прыклады ўключаюць N-лаўроіл-L-глутамінавую кіслату і N-пальмітоіл-L-глутамінавую кіслату.
|
4.2 На аснове аліфатычных замяшчальнікаў ланцуга
У залежнасці ад замяшчальнікаў аліфатычных ланцугоў павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове амінакіслот можна падзяліць на 2 тыпу.
Па пазіцыі зам
| ①N-замешчаная ААС У N-замешчаных злучэннях амінагрупа замяняецца ліпафільнай або карбаксільнай групай, што прыводзіць да страты асноўнасці. найпростым прыкладам N-замешчаных ААС з'яўляюцца N-ацыламінакіслоты, якія па сутнасці з'яўляюцца аніённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі. n-замешчаныя AAS маюць амідную сувязь, злучаную паміж гідрафобнай і гідрафільнай часткамі. Амідная сувязь мае здольнасць утвараць вадародную сувязь, якая палягчае дэградацыю гэтага павярхоўна-актыўнага рэчыва ў кіслай асяроддзі, што робіць яго біяраскладальным.
②C-замешчаная ААС У С-замешчаных злучэннях замяшчэнне адбываецца па карбаксільнай групе (праз амідную або складанаэфірную сувязь). Тыповыя C-замешчаныя злучэнні (напрыклад, складаныя эфіры або аміды) з'яўляюцца па сутнасці катыённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі.
③N- і C-замешчаныя ААС У гэтым тыпе ПАВ гідрафільнай часткай з'яўляюцца і аміна-, і карбаксільныя групы. Гэты тып па сутнасці з'яўляецца амфатэрным павярхоўна-актыўным рэчывам. |
4.3 Па колькасці гідрафобных хвастоў
Па колькасці галаўных груп і гідрафобных хвастоў ААС можна падзяліць на чатыры групы. ААС з прамым ланцугом, ААС тыпу Блізнят (дымера), ААС гліцэраліпіднага тыпу і біцэфальны амфіфільны (Бола) ААС. ПАВ з прамой ланцугом - гэта павярхоўна-актыўныя рэчывы, якія складаюцца з амінакіслот толькі з адным гідрафобным хвастом (малюнак 3). ААС тыпу Gemini маюць дзве палярныя галаўныя групы амінакіслот і два гідрафобныя хвасты на малекулу (малюнак 4). У гэтым тыпе структуры два ААС з прамым ланцугом злучаны паміж сабой спейсерам і таму іх таксама называюць дымерамі. З іншага боку, у ААС гліцэраліпіднага тыпу два гідрафобныя хвасты далучаны да адной і той жа галаўной групы амінакіслот. Гэтыя павярхоўна-актыўныя рэчывы можна разглядаць як аналагі моноглицеридов, диглицеридов і фасфаліпідаў, у той час як у ААС тыпу Бола дзве галаўныя групы амінакіслот звязаны гідрафобным хвастом.
4.4 Па тыпу кіраўніка групы
①Катыённы ААС
Галаўны група гэтага тыпу ПАВ мае станоўчы зарад. Самым раннім катыённым ААС з'яўляецца этилкакоиларгинат, які з'яўляецца пирролидонкарбоксилатом. Унікальныя і разнастайныя ўласцівасці гэтага павярхоўна-актыўнага рэчыва робяць яго карысным у дэзінфікуючых сродках, антымікробных сродках, антыстатыках, кандыцыянерах для валасоў, а таксама далікатным для вачэй і скуры і лёгка біяраскладальным. Сінгарэ і Мхатрэ сінтэзавалі катыённыя ААС на аснове аргініна і ацанілі іх фізіка-хімічныя ўласцівасці. У гэтым даследаванні яны заявілі аб высокіх выхадах прадуктаў, атрыманых з выкарыстаннем умоў рэакцыі Шоттена-Баўмана. Было ўстаноўлена, што з павелічэннем даўжыні алкільнай ланцуга і гідрафобнасці павярхоўная актыўнасць павярхоўна-актыўнага рэчыва павялічваецца, а крытычная канцэнтрацыя міцэлы (КМК) зніжаецца. Іншы - гэта чацвярцічны ацыл-пратэін, які звычайна выкарыстоўваецца ў якасці кандыцыянера ў сродках па догляду за валасамі.
②Аніённыя ААС
У аніённых павярхоўна-актыўных рэчывах палярная галаўная група павярхоўна-актыўнага рэчыва мае адмоўны зарад. Саркозін (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-метылгліцын), амінакіслата, звычайна сустракаемая ў марскіх вожыках і марскіх зорках, хімічна роднасная гліцыну (NH 2 -CH 2 -COOH,), асноўнай амінакіслаце, знойдзенай у клетках млекакормячых. -COOH,) хімічна звязаны з гліцынам, які з'яўляецца асноўнай амінакіслатой, якая змяшчаецца ў клетках млекакормячых. Лауриновая кіслата, тетрадекановая кіслата, олеіновая кіслата і іх галагеніды і эфіры звычайна выкарыстоўваюцца для сінтэзу саркозинатных павярхоўна-актыўных рэчываў. Сарказінаты па сваёй сутнасці мяккія і таму звычайна выкарыстоўваюцца ў вадкасцях для паласкання рота, шампунях, пенах для галення, сонцаахоўных крэмах, сродках для мыцця скуры і іншых касметычных прадуктах.
Іншыя камерцыйна даступныя аніённыя ААС ўключаюць Amisoft CS-22 і AmiliteGCK-12, якія з'яўляюцца гандлёвымі назвамі N-какаіл-L-глутамата натрыю і N-какаілгліцыната калія адпаведна. Аміліт звычайна выкарыстоўваецца ў якасці пенаўтваральніка, мыйнага сродкі, солюбилизатора, эмульгатора і дыспергатара і мае шмат прымянення ў касметычных сродках, такіх як шампуні, мыла для ваннаў, сродкі для мыцця цела, зубныя пасты, сродкі для мыцця асобы, ачышчальныя мыла, сродкі для мыцця кантактных лінзаў і бытавыя павярхоўна-актыўныя рэчывы. Amisoft выкарыстоўваецца як мяккі сродак для мыцця скуры і валасоў, галоўным чынам у сродках для мыцця асобы і цела, сінтэтычных мыйных сродках, сродках па догляду за целам, шампунях і іншых сродках па догляду за скурай.
③цвіттэрыённы або амфатэрны ААС
Амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы ўтрымліваюць як кіслотныя, так і асноўныя ўчасткі і таму могуць змяняць свой зарад, змяняючы значэнне pH. У шчолачным асяроддзі яны паводзяць сябе як аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы, у той час як у кіслых — як катыённыя, а ў нейтральных — як амфатэрныя. Лаўрыллізін (LL) і алкоксі (2-гідраксіпрапіл) аргінін - адзіныя вядомыя амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове амінакіслот. LL - прадукт кандэнсацыі лізіну і лаўрынавай кіслаты. З-за сваёй амфатэрнай структуры LL нерастваральны амаль ва ўсіх тыпах растваральнікаў, за выключэннем вельмі шчолачных і кіслых растваральнікаў. Як арганічны парашок, LL мае выдатную адгезію да гідрафільных паверхняў і нізкі каэфіцыент трэння, што надае гэтаму павярхоўна-актыўнаму рэчыву цудоўную змазачную здольнасць. LL шырока выкарыстоўваецца ў крэмах для скуры і кандыцыянерах для валасоў, а таксама ў якасці змазкі.
④Неіённыя ААС
Неіённыя ПАВ характарызуюцца палярнымі галаўнымі групамі без фармальных зарадаў. восем новых этоксилированных неионогенных павярхоўна-актыўных рэчываў былі падрыхтаваны Al-Sabagh et al. з маслараспушчальных α-амінакіслот. У гэтым працэсе L-фенілаланін (LEP) і L-лейцын спачатку этэрыфікавалі гексадэканолам з наступным амідаваннем пальміцінавай кіслатой з атрыманнем двух амідаў і двух складаных эфіраў α-амінакіслот. Затым аміды і складаныя эфіры падвергліся рэакцыі кандэнсацыі з вокісам этылену для атрымання трох вытворных фенілаланіну з рознай колькасцю поліаксіэтыленавых адзінак (40, 60 і 100). Было выяўлена, што гэтыя неіённыя ААС валодаюць добрымі мыйнымі і пенообразующими ўласцівасцямі.
05 Сінтэз
5.1 Асноўны сінтэтычны маршрут
У ААС гідрафобныя групы могуць быць далучаны да сайтаў аміна або карбонавай кіслаты або праз бакавыя ланцугі амінакіслот. Зыходзячы з гэтага, даступныя чатыры асноўныя сінтэтычныя маршруты, як паказана на малюнку 5.
Мал.5 Фундаментальныя шляхі сінтэзу павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове амінакіслот
| Шлях 1. Амфіфільныя эфірныя аміны атрымліваюцца ў выніку рэакцый этэрыфікацыі, у гэтым выпадку сінтэз павярхоўна-актыўнага рэчыва звычайна дасягаецца кіпячэннем тлустых спіртоў і амінакіслот у прысутнасці дэгідрататара і кіслага каталізатара. У некаторых рэакцыях серная кіслата дзейнічае і як каталізатар, і як дэгідрататар.
Шлях 2. Актываваныя амінакіслоты рэагуюць з алкіламінамі з адукацыяй амідных сувязяў, што прыводзіць да сінтэзу амфіфільных амідаамінаў.
Шлях 3. Амідакіслоты сінтэзуюцца шляхам рэакцыі амінагруп амінакіслот з амідакіслотамі.
Шлях 4. Даўгаланцужныя алкіл-амінакіслоты былі сінтэзаваны па рэакцыі амінагруп з галогеналканамі. |
5.2 Дасягненні ў сінтэзе і вытворчасці
5.2.1 Сінтэз адналанцуговых амінакіслот / пептыдаў павярхоўна-актыўных рэчываў
N-ацыл- або О-ацыл-амінакіслоты або пептыды могуць быць сінтэзаваны ферментным катализируемым ацыляваннем амінных або гідраксільных груп тлустымі кіслотамі. Самая ранняя справаздача аб каталізаваным ліпазай сінтэзе без растваральнікаў амідаў амінакіслот або вытворных метылавага эфіру выкарыстоўвала Candida antarctica, з выхадамі ў дыяпазоне ад 25% да 90% у залежнасці ад мэтавай амінакіслоты. Метылэтылкетон таксама выкарыстоўваўся ў якасці растваральніка ў некаторых рэакцыях. Вондерхаген і інш. таксама апісаў каталізаваныя ліпазай і пратэазамі рэакцыі N-ацылявання амінакіслот, бялковых гідралізат і/або іх вытворных з выкарыстаннем сумесі вады і арганічных растваральнікаў (напрыклад, диметилформамида/вады) і пазначаў-бутылкетона.
У першыя дні асноўнай праблемай катализируемого ферментамі сінтэзу ААС былі нізкія ўраджаі. Па дадзеных Valivety і інш. выхад вытворных N-тетрадеканоил амінакіслот быў толькі 2%-10% нават пасля выкарыстання розных ліпаз і інкубацыі пры 70°C на працягу многіх дзён. Мантэ і інш. таксама сутыкнуліся з праблемамі, звязанымі з нізкім выхадам амінакіслот пры сінтэзе N-ацыллізіну з выкарыстаннем тоўстых кіслот і раслінных алеяў. Паводле іх слоў, максімальны выхад прадукту склаў 19% ва ўмовах без растваральнікаў і з выкарыстаннем арганічных растваральнікаў. з той жа праблемай сутыкнуліся Valivety і інш. у сінтэзе вытворных метылавага эфіру N-Cbz-L-лізіну або N-Cbz-лізіну.
У гэтым даследаванні яны сцвярджалі, што выхад 3-O-тетрадеканоил-L-серина склаў 80% пры выкарыстанні N-абароненага серина ў якасці субстрата і Novozyme 435 у якасці каталізатара ў расплаўленай асяроддзі без растваральнікаў. Нагао і Кіта даследавалі O-ацыляванне L-серыну, L-гамасерыну, L-трэаніну і L-тыразіну (LET) пры выкарыстанні ліпазы. Вынікі рэакцыі (ліпаза была атрымана Candida cylindracea і Rhizopus delemar у водным буферным асяроддзі) і паведаміў, што выхады ацылявання L-гамасерыну і L-серыну былі некалькі нізкімі, у той час як ацылявання L-трэаніну і LET не адбылося.
Многія даследчыкі падтрымліваюць выкарыстанне недарагіх і лёгкадаступных субстратаў для сінтэзу эканамічна эфектыўных ААС. Су і інш. сцвярджаў, што падрыхтоўка павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове пальмавага алею лепш за ўсё працуе з иммобилизованным ліпаэнзімам. Яны адзначылі, што выхад прадуктаў будзе лепш, нягледзячы на працягласць рэакцыі (6 дзён). Герава і інш. даследаваў сінтэз і павярхоўную актыўнасць хіральных N-пальмітоіл-ААС на аснове метыёніна, праліну, лейцыну, трэаніну, фенілаланіну і фенілгліцыну ў цыклічнай/рацэмічнай сумесі. Панг і Чу апісалі сінтэз манамераў на аснове амінакіслот і манамераў на аснове дыкарбонавых кіслот у растворы Шэраг функцыянальных і біяраскладальных поліамідных эфіраў на аснове амінакіслот быў сінтэзаваны шляхам рэакцый сумеснай кандэнсацыі ў растворы.
Cantaeuzene і Guerreiro паведамілі аб этэрыфікацыі груп карбонавых кіслот Boc-Ala-OH і Boc-Asp-OH з дапамогай доўгаланцуговых аліфатычных спіртоў і дыёлаў з дыхларметанам у якасці растваральніка і агарозай 4B (сефарозай 4B) у якасці каталізатара. У гэтым даследаванні рэакцыя Boc-Ala-OH з тлустымі спіртамі да 16 вугляродаў дала добрыя выхады (51%), у той час як для Boc-Asp-OH 6 і 12 вугляродаў былі лепшымі з адпаведным выхадам 63% [64]. ]. 99,9%) з выхадамі ў дыяпазоне ад 58% да 76%, якія былі сінтэзаваны шляхам адукацыі амідных сувязяў з рознымі доўгаланцуговымі алкіламінамі або складанаэфірных сувязяў з тлустымі спіртамі Cbz-Arg-OMe, дзе папаін дзейнічаў як каталізатар.
5.2.2 Сінтэз павярхоўна-актыўных рэчываў амінакіслот / пептыдаў на аснове двайнят
Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini на аснове амінакіслот складаюцца з дзвюх малекул AAS з прамым ланцугом, звязаных адзін з адным спейсернай групай. Існуюць 2 магчымыя схемы хемоферментного сінтэзу павярхоўна-актыўных рэчываў тыпу Gemini на аснове амінакіслот (малюнкі 6 і 7). На малюнку 6 2 вытворныя амінакіслот рэагуюць са злучэннем у якасці спейсернай групы, а затым уводзяцца 2 гідрафобныя групы. На малюнку 7 2 структуры з прамым ланцугом непасрэдна звязаны паміж сабой біфункцыянальнай спейсернай групай.
Самая ранняя распрацоўка катализируемого ферментамі сінтэзу липоаминокислот двайнят была піянерам Valivety і інш. Ёсімура і інш. даследаваў сінтэз, адсорбцыю і агрэгацыю геміні павярхоўна-актыўнага рэчыва на аснове амінакіслот на аснове цыстыну і н-алкілбраміду. Сінтэзаваныя ПАВ параўноўвалі з адпаведнымі мономерными ПАВ. Фаўстына і інш. апісаў сінтэз аніённых манамерных ААС на аснове мачавіны на аснове L-цистина, D-цистина, DL-цистина, L-цистеина, L-метионина і L-сульфоаланина і іх пар двайнят з дапамогай праводнасці, раўнаважнага павярхоўнага нацяжэння і ўстойлівага -стан флуарэсцэнтная характарыстыка іх. Параўноўваючы манамер і двайняты, было паказана, што значэнне cmc Gemini было ніжэй.
Мал.6 Сінтэз Gemini AAS з выкарыстаннем вытворных AA і спейсера з наступным увядзеннем гідрафобнай групы
Мал.7 Сінтэз геміні ААС з выкарыстаннем біфункцыянальнага спейсера і ААС
5.2.3 Сінтэз глицеролипидных амінакіслот / пептыдаў ПАВ
Гліцэраліпідныя амінакіслоты/пептыдныя павярхоўна-актыўныя рэчывы - гэта новы клас ліпідных амінакіслот, якія з'яўляюцца структурнымі аналагамі мона- (або ды-) эфіраў і фасфаліпідаў гліцэрыны з-за іх структуры аднаго або двух тлушчавых ланцугоў з адной амінакіслатой, звязанай з асновай гліцэрыны складанаэфірнай сувяззю. Сінтэз гэтых павярхоўна-актыўных рэчываў пачынаецца з атрымання эфіраў гліцэрыны і амінакіслот пры павышаных тэмпературах і ў прысутнасці кіслага каталізатара (напрыклад, BF 3). Сінтэз, які каталізуецца ферментамі (з выкарыстаннем у якасці каталізатараў гідралаз, пратэаз і ліпаз) таксама з'яўляецца добрым варыянтам (малюнак 8).
Паведамляецца пра каталізаваны ферментамі сінтэз кан'югатаў дилаурилированных гліцерыдаў аргініна з выкарыстаннем папаіну. Паведамлялася таксама аб сінтэзе кан'югатаў дыяцылгліцэрыну з ацэтыларгініна і ацэнцы іх фізіка-хімічных уласцівасцей.
Мал.8 Сінтэз кан'югатаў амінакіслот мона і дыяцылгліцэрыну
пракладка: NH-(CH2)10-NH: злучэнне B1
распорка: NH-C6H4-NH: злучэнне B2
пракладка: CH2-CH2: злучэннеВ3
Мал.9 Сінтэз сіметрычных амфіфілаў, атрыманых з трыс(гідраксіметыл)амінаметана
5.2.4 Сінтэз павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове амінакіслот і пептыдаў
Амфіфілы тыпу бола на аснове амінакіслот утрымліваюць 2 амінакіслоты, звязаныя з адной і той жа гідрафобнай ланцугом. Франчэскі і інш. апісаў сінтэз амфіфілаў тыпу бола з 2 амінакіслотамі (D- або L-аланінам або L-гістыдынам) і 1 алкільным ланцугом рознай даўжыні і даследаваў іх павярхоўную актыўнасць. Яны абмяркоўваюць сінтэз і агрэгацыю новых амфіфілаў тыпу бола з амінакіслотнай фракцыяй (з выкарыстаннем незвычайнай β-амінакіслоты або спірту) і спейсернай групай C12 -C20. Незвычайныя β-амінакіслоты, якія выкарыстоўваюцца, могуць быць цукровай амінакіслатой, амінакіслатой, атрыманай з азідатыміну (AZT), амінакіслатой норбарнену і амінаспіртам, атрыманай з AZT (малюнак 9). сінтэз сіметрычных амфифилов тыпу бола, атрыманых з трис(гидроксиметил)аминометана (трис) (малюнак 9).
06 Фізіка-хімічныя ўласцівасці
Агульнавядома, што павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове амінакіслот (ААС) разнастайныя і ўніверсальныя па сваёй прыродзе і добра прымяняюцца ў многіх сферах прымянення, такіх як добрая солюбилизация, добрыя ўласцівасці эмульгирования, высокая эфектыўнасць, высокая павярхоўная актыўнасць і добрая ўстойлівасць да жорсткай вадзе (іёны кальцыя). талерантнасць).
Грунтуючыся на ўласцівасцях павярхоўна-актыўных рэчываў амінакіслот (напрыклад, павярхоўнае нацяжэнне, смс, фазавыя паводзіны і тэмпература Крафта), пасля шырокіх даследаванняў былі зроблены наступныя высновы - павярхоўная актыўнасць ААС пераўзыходзіць актыўнасць яго звычайнага сурфактанта.
6.1 Крытычная канцэнтрацыя міцэлы (cmc)
Крытычная канцэнтрацыя міцэлы з'яўляецца адным з важных параметраў павярхоўна-актыўных рэчываў і рэгулюе многія павярхоўна-актыўныя ўласцівасці, такія як солюбилизация, лізіс клетак і іх узаемадзеянне з біяплёнкамі і г. д. У цэлым павелічэнне даўжыні ланцуга вуглевадароднага хваста (павелічэнне гідрафобнасці) прыводзіць да зніжэння у значэнне cmc раствора павярхоўна-актыўнага рэчыва, павялічваючы такім чынам яго павярхоўную актыўнасць. Павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове амінакіслот звычайна маюць больш нізкія значэнні смс у параўнанні са звычайнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі.
Праз розныя камбінацыі галаўных груп і гідрафобных хвастоў (мона-катыённы амід, бі-катыённы амід, бі-катыённы эфір на аснове аміду), Інфантэ і інш. сінтэзавалі тры AAS на аснове аргініна і вывучылі іх cmc і γcmc (павярхоўнае нацяжэнне пры cmc), паказаўшы, што значэнні cmc і γcmc памяншаюцца з павелічэннем даўжыні гідрафобнага хваста. У іншым даследаванні Сінгарэ і Мхатрэ выявілі, што CMC павярхоўна-актыўных рэчываў N-α-ацыларгінін зніжаецца з павелічэннем колькасці гідрафобных атамаў вугляроду ў хвасце (табл. 1).
Ёсімура і інш. даследаваў cmc павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini на аснове амінакіслот, атрыманых з цыстэіну, і паказаў, што cmc зніжаецца, калі даўжыня вугляроднага ланцуга ў гідрафобным ланцугу павялічваецца з 10 да 12. Далейшае павелічэнне даўжыні вугляроднага ланцуга да 14 прывядзе да павелічэння cmc, які пацвердзіў, што павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini з доўгай ланцугом маюць меншую тэндэнцыю да агрэгацыі.
Фаўстына і інш. паведамілі аб адукацыі змешаных міцэл ў водных растворах аніённых павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini на аснове цистина. Павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini таксама параўноўвалі з адпаведнымі звычайнымі мономерными павярхоўна-актыўнымі рэчывамі (C 8 Cys). Паведамляецца, што значэнні смс сумесяў ліпідаў і павярхоўна-актыўных рэчываў ніжэйшыя, чым у чыстых павярхоўна-актыўных рэчываў. павярхоўна-актыўныя рэчывы Gemini і 1,2-дыгептаноіл-sn-гліцэрыл-3-фасфахалін, вадараспушчальны фасфаліпід, які ўтварае міцэлы, мелі ЦКМ на миллимолярном узроўні.
Шрэста і Арамакі даследавалі адукацыю вязкапругкіх чарвякападобных міцэл у водных растворах змешаных аніённа-неіённых павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове амінакіслот у адсутнасць соляў. У гэтым даследаванні было ўстаноўлена, што N-дадэцыл-глутамат мае больш высокую тэмпературу Крафта; аднак пры нейтралізацыі асноўнай амінакіслатой L-лізінам утвараюцца міцэлы, і раствор пачынае паводзіць сябе як ньютанаўская вадкасць пры 25 °C.
6.2 Добрая растваральнасць у вадзе
Добрая растваральнасць ААС у вадзе абумоўлена наяўнасцю дадатковых сувязяў CO-NH. Гэта робіць ААС больш біяраскладальным і экалагічна чыстым, чым адпаведныя звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы. Растваральнасць у вадзе N-ацыл-L-глутамінавай кіслаты яшчэ лепшая дзякуючы 2 карбаксільным групам. Растваральнасць Cn(CA) 2 у вадзе таксама добрая, паколькі ў 1 малекуле ёсць 2 іённыя групы аргініна, што прыводзіць да больш эфектыўнай адсорбцыі і дыфузіі на мяжы клетак і нават эфектыўнага інгібіравання бактэрый пры больш нізкіх канцэнтрацыях.
6.3 Тэмпература Крафта і кропка Крафта
Тэмпература Крафта можа быць зразуметая як спецыфічныя паводзіны растваральнасці павярхоўна-актыўных рэчываў, растваральнасць якіх рэзка павялічваецца вышэй пэўнай тэмпературы. Іённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы маюць тэндэнцыю ўтвараць цвёрдыя гідраты, якія могуць выпадаць у асадак з вады. Пры пэўнай тэмпературы (так званай тэмпературы Крафта) звычайна назіраецца рэзкае і перарывістае павелічэнне растваральнасці павярхоўна-актыўных рэчываў. Кропка Крафта іённага ПАВ - гэта яго тэмпература Крафта пры cmc.
Гэтая характарыстыка растваральнасці звычайна назіраецца для іённых павярхоўна-актыўных рэчываў і можа быць растлумачана наступным чынам: растваральнасць мономера без павярхоўна-актыўнага рэчыва абмежавана ніжэй тэмпературы Крафта, пакуль не будзе дасягнута кропка Крафта, дзе яго растваральнасць паступова павялічваецца з-за адукацыі міцэлы. Каб забяспечыць поўную растваральнасць, неабходна рыхтаваць склады павярхоўна-актыўных рэчываў пры тэмпературах вышэй за кропку Крафта.
Тэмпература Крафта ААС была вывучана і параўнана з тэмпературай звычайных сінтэтычных павярхоўна-актыўных рэчываў. Шрэста і Арамакі вывучылі тэмпературу Крафта ААС на аснове аргініна і выявілі, што крытычная канцэнтрацыя міцэл дэманструе паводзіны агрэгацыі ў выглядзе прэміцэл вышэй 2-5 ×10-6 моль-л -1 з наступным утварэннем нармальнай міцэлы (Охта і інш. сінтэзавалі шэсць розных тыпаў N-гексадэканоіл-ААС і абмеркавалі сувязь паміж іх тэмпературай Крафта і амінакіслотнымі рэшткамі.
У ходзе эксперыментаў было выяўлена, што тэмпература Крафта N-гексадеканоилового ААС павышаецца з памяншэннем памеру амінакіслотных астаткаў (выключэннем з'яўляецца фенілаланін), у той час як цеплыня растваральнасці (цеплапаглынанне) павялічваецца з памяншэннем памеру амінакіслотных астаткаў (з за выключэннем гліцыну і фенілаланіну). Была зроблена выснова, што як у аланінавай, так і ў фенілаланінавай сістэмах узаемадзеянне DL мацнейшае, чым узаемадзеянне LL у цвёрдай форме солі N-гексадэканоілавай ААС.
Брыта і інш. вызначыў тэмпературу Крафта трох серый новых павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове амінакіслот з дапамогай дыферэнцыяльнай сканіруючай мікракаларыметрыі і выявіў, што замена трыфтарацэтат-іёна на ёдыд-іён прывяла да значнага павышэння тэмпературы Крафта (прыкладна на 6 °C) з 47 °C да 53 °C. С. Наяўнасць цыс-падвойных сувязей і ненасычанасць, якая прысутнічае ў доўгаланцуговых вытворных Ser, прывялі да значнага зніжэння тэмпературы Крафта. Паведамляецца, што н-дадэцыл-глутамат мае больш высокую тэмпературу Крафта. Аднак нейтралізацыя асноўнай амінакіслатой L-лізінам прывяла да ўтварэння міцэл у растворы, якія паводзілі сябе як ньютанаўскія вадкасці пры 25 °C.
6.4 Павярхоўнае нацяжэнне
Павярхоўнае нацяжэнне павярхоўна-актыўных рэчываў звязана з даўжынёй ланцуга гідрафобнай часткі. Чжан і інш. вызначылі павярхоўнае нацяжэнне кокоилглицината натрыю метадам пласціны Вільгельмі (25±0,2)°C і вызначылі значэнне павярхоўнага нацяжэння пры cmc як 33 мН-м -1 , cmc як 0,21 ммоль-л -1. Ёсімура і інш. вызначыў павярхоўнае нацяжэнне павярхоўнага нацяжэння на аснове амінакіслот тыпу 2C n Cys павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове 2C n Cys. Было выяўлена, што павярхоўнае нацяжэнне пры cmc памяншаецца з павелічэннем даўжыні ланцуга (да n = 8), у той час як тэндэнцыя была зваротнай для павярхоўна-актыўных рэчываў з n = 12 і большай даўжынёй ланцуга.
Даследаваны таксама ўплыў СаС1 2 на павярхоўнае нацяжэнне павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове дикарбоксилированных амінакіслот. У гэтых даследаваннях CaC1 2 дадавалі ў водныя растворы трох дыкарбаксіляваных павярхоўна-актыўных рэчываў тыпу амінакіслот (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 і C12 GluNa 2). Параўноўвалі значэнні плато пасля cmc і выяўлялі, што павярхоўнае нацяжэнне зніжаецца пры вельмі нізкіх канцэнтрацыях CaC1 2 . Гэта звязана з уплывам іёнаў кальцыя на размяшчэнне ПАВ на мяжы газ-вада. павярхоўнае нацяжэнне соляў N-додециламиномалоната і N-додециласпартата, з другога боку, таксама было амаль пастаянным да канцэнтрацыі 10 ммоль-л -1 CaCl 2 . Вышэй 10 ммоль-л -1 павярхоўнае нацяжэнне рэзка ўзрастае за кошт адукацыі асадка кальцыевай солі ПАВ. Для динатриевой солі N-додецилглутамата ўмеранае даданне CaC1 2 прывяло да значнага зніжэння павярхоўнага нацяжэння, у той час як пастаяннае павелічэнне канцэнтрацыі CaC1 2 больш не выклікала істотных змен.
Для вызначэння кінетыкі адсорбцыі ААС тыпу Gemini на мяжы газ-вада вызначалі дынамічнае павярхоўнае нацяжэнне метадам максімальнага ціску бурбалкі. Вынікі паказалі, што на працягу самага доўгага часу выпрабаванняў дынамічнае павярхоўнае нацяжэнне 2C 12 Cys не змянялася. Памяншэнне дынамічнага павярхоўнага нацяжэння залежыць толькі ад канцэнтрацыі, даўжыні гідрафобных хвастоў і колькасці гідрафобных хвастоў. Павелічэнне канцэнтрацыі сурфактанта, памяншэнне даўжыні ланцуга, а таксама колькасці ланцугоў прывялі да больш хуткага распаду. Вынікі, атрыманыя для больш высокіх канцэнтрацый C n Cys (n = 8 да 12), апынуліся вельмі блізкімі да γ cmc, вымеранага метадам Вільгельмі.
У іншым даследаванні дынамічнае павярхоўнае нацяжэнне дилаурилцистина натрыю (SDLC) і дидекаминоцистина натрыю вызначалі метадам пласціны Вільгельмі, а акрамя таго, раўнаважныя павярхоўныя нацяжэння іх водных раствораў вызначалі метадам аб'ёму кроплі. Рэакцыя дысульфідных сувязей даследавалася і іншымі метадамі. Даданне меркаптаэтанолу да 0,1 ммоль-л раствора -1SDLC прывяло да хуткага павелічэння павярхоўнага нацяжэння з 34 мН-м -1 да 53 мН-м -1. Паколькі NaClO можа акісляць дысульфідныя сувязі SDLC да груп сульфонавай кіслаты, пры даданні NaClO (5 ммоль-л -1 ) да 0,1 ммоль-л -1 раствора SDLC не назіралася агрэгатаў. Вынікі трансмісійнай электроннай мікраскапіі і дынамічнага рассейвання святла паказалі, што ў растворы не ўтварыліся агрэгаты. Было ўстаноўлена, што павярхоўнае нацяжэнне SDLC павялічваецца з 34 мН-м -1 да 60 мН-м -1 на працягу 20 хвілін.
6.5 Бінарныя паверхневыя ўзаемадзеянні
У галіне біялагічных навук шэраг груп вывучалі вібрацыйныя ўласцівасці сумесяў катыённых ААС (павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове дыяцылгліцэрыну аргініна) і фасфаліпідаў на мяжы газ-вада, нарэшце прыйшоўшы да высновы, што гэтая неідэальная ўласцівасць выклікае перавага электрастатычных узаемадзеянняў.
6.6 Агрэгацыйныя ўласцівасці
Дынамічнае рассейванне святла звычайна выкарыстоўваецца для вызначэння агрэгацыйных уласцівасцей манамераў на аснове амінакіслот і павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini пры канцэнтрацыях вышэй cmc, што дае ўяўны гідрадынамічны дыяметр DH (= 2R H ). Агрэгаты, утвораныя C n Cys і 2Cn Cys, адносна вялікія і маюць шырокае размеркаванне ў параўнанні з іншымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі. Усе павярхоўна-актыўныя рэчывы, акрамя 2C 12 Cys, звычайна ўтвараюць агрэгаты каля 10 нм. памеры міцэл павярхоўна-актыўных рэчываў Gemini значна больш, чым у іх мономерных аналагаў. Павелічэнне даўжыні вуглевадароднай ланцуга таксама прыводзіць да павелічэння памеру міцэлы. охта і інш. апісаў агрэгацыйныя ўласцівасці трох розных стэрэаізамераў N-дадэцыл-феніл-аланіл-феніл-аланін тэтраметыламонія ў водным растворы і паказаў, што дыястэрэаізамеры маюць аднолькавую крытычную канцэнтрацыю агрэгацыі ў водным растворы. Івахасі і інш. даследаваны з дапамогай кругавога дыхраізму, ЯМР і асмаметрыі ціску пары. Утварэнне хіральных агрэгатаў N-дадэканоіл-L-глутамінавай кіслаты, N-дадэканоіл-L-валіну і іх метылавых эфіраў у розных растваральніках (такіх як тэтрагідрафуран, ацэтанітрыл, 1,4 -диоксан і 1,2-дихлорэтан) з круцільнымі ўласцівасцямі быў даследаваны з дапамогай кругавога дихроизма, ЯМР і асмаметрыі ціску пары.
6.7 Памежная адсорбцыя
Таксама адным з напрамкаў даследаванняў з'яўляецца міжфазная адсорбцыя павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове амінакіслот і яе параўнанне са звычайным аналагам. Напрыклад, былі даследаваны межфазные адсарбцыйныя ўласцівасці дадэцылавых эфіраў араматычных амінакіслот, атрыманых з LET і LEP. Вынікі паказалі, што LET і LEP дэманструюць больш нізкія межфазныя плошчы на мяжы газ-вадкасць і на мяжы вада/гексан адпаведна.
Бордэс і інш. даследаваў паводзіны раствора і адсорбцыю на мяжы газ-вада трох дыкарбаксіляваных амінакіслот павярхоўна-актыўных рэчываў, двухнатрыевых соляў дадэцыл-глутамата, дадэцыл-аспартата і амінамалоната (з 3, 2 і 1 атамамі вугляроду паміж двума карбаксільнымі групамі адпаведна). Згодна з гэтым дакладам, CMC дыкарбаксіляваных павярхоўна-актыўных рэчываў была ў 4-5 разоў вышэй, чым монокарбоксилированной солі дадэцылгліцыну. Гэта тлумачыцца адукацыяй вадародных сувязей паміж дыкарбаксіляванымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі і суседнімі малекуламі праз амідныя групы ў іх.
6.8 Фазавыя паводзіны
Ізатропныя перарывістыя кубічныя фазы назіраюцца для павярхоўна-актыўных рэчываў пры вельмі высокіх канцэнтрацыях. Малекулы павярхоўна-актыўнага рэчыва з вельмі вялікімі галаўнымі групамі імкнуцца ўтвараць агрэгаты меншай станоўчай крывізны. Маркес і інш. вывучалі фазавыя паводзіны сістэм 12Lys12/12Ser і 8Lys8/16Ser (гл. малюнак 10), і вынікі паказалі, што сістэма 12Lys12/12Ser мае зону падзелу фаз паміж абласцямі міцэлярнага і везікулярнага раствора, у той час як сістэма 8Lys8/16Ser Сістэма 8Lys8/16Ser дэманструе бесперапынны пераход (падоўжаная вобласць міцэлярнай фазы паміж малой вобласцю міцэлярнай фазы і вобласцю фазы везікул). Варта адзначыць, што для вобласці везікул сістэмы 12Lys12/12Ser везікулы заўсёды суіснуюць з міцэламі, у той час як вобласць везікул сістэмы 8Lys8/16Ser мае толькі везікулы.
Катаніённыя сумесі павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове лізіну і серыну: сіметрычная пара 12Lys12/12Ser (злева) і асіметрычная пара 8Lys8/16Ser (справа)
6.9 Эмульгуючая здольнасць
Коучы і інш. даследавалі эмульгавальную здольнасць, межфазное нацяжэнне, диспергируемость і глейкасць N-[3-дадэцыл-2-гідраксіпрапіл]-L-аргініна, L-глутамата і іншых ААС. У параўнанні з сінтэтычнымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі (іх звычайнымі неіённымі і амфатэрнымі аналагамі) вынікі паказалі, што ААС валодае больш моцнай эмульгуючай здольнасцю, чым звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы.
Бачко і інш. сінтэзаваў новыя аніённыя амінакіслотныя павярхоўна-актыўныя рэчывы і даследаваў іх прыдатнасць у якасці растваральнікаў для хіральна арыентаванай спектраскапіі ЯМР. Шэраг амфіфільных вытворных L-Phe або L-Ala на аснове сульфанатаў з рознымі гідрафобнымі хвастамі (пентыл~тэтрадэцыл) быў сінтэзаваны шляхам рэакцыі амінакіслот з о-сульфабензойным ангідрыдам. Ву і інш. сінтэзаваны натрыевыя солі N-тлушчавага ацылу ААС ідаследавалі іх здольнасць да эмульгирования ў эмульсіях алею ў вадзе, і вынікі паказалі, што гэтыя павярхоўна-актыўныя рэчывы дзейнічаюць лепш з этилацетатом ў якасці алейнай фазы, чым з н-гексанам у якасці алейнай фазы.
6.10 Дасягненні ў сінтэзе і вытворчасці
Устойлівасць да жорсткай вады можна разумець як здольнасць павярхоўна-актыўных рэчываў супрацьстаяць прысутнасці такіх іёнаў, як кальцый і магній, у жорсткай вадзе, г.зн. здольнасць пазбягаць ападкаў у кальцыевых мылах. Павярхоўна-актыўныя рэчывы з высокай устойлівасцю да жорсткай вады вельмі карысныя для мыйных сродкаў і сродкаў асабістай гігіены. Устойлівасць да жорсткай вады можна ацаніць шляхам разліку змены растваральнасці і павярхоўнай актыўнасці павярхоўна-актыўнага рэчыва ў прысутнасці іёнаў кальцыя.
Іншы спосаб ацэнкі ўстойлівасці да цвёрдай вады - гэта вылічыць адсотак або грамы павярхоўна-актыўнага рэчыва, неабходнага для кальцыевага мыла, атрыманага з 100 г олеата натрыю, які будзе дыспергаваны ў вадзе. У раёнах з высокай жорсткасцю вады высокая канцэнтрацыя іёнаў кальцыя і магнію і ўтрыманне мінеральных рэчываў можа ўскладніць некаторыя практычныя прымянення. Часта іён натрыю выкарыстоўваецца ў якасці супрацьіёна сінтэтычнага аніённага ПАВ. Паколькі двухвалентны іён кальцыя звязаны з абедзвюма малекуламі павярхоўна-актыўнага рэчыва, гэта прымушае павярхоўна-актыўнае рэчыва больш лёгка выпадаць у асадак з раствора, што робіць менш верагодным мыйнае дзеянне.
Даследаванне ўстойлівасці AAS да цвёрдай вады паказала, што на ўстойлівасць да кіслот і цвёрдай вады моцна ўплывае дадатковая карбаксільная група, і ўстойлівасць да кіслот і цвёрдай вады павялічвалася яшчэ больш з павелічэннем даўжыні прамежкавай групы паміж двума карбаксільнымі групамі. . Парадак устойлівасці да кіслот і жорсткай вады быў C 12 гліцынат < C 12 аспартат < C 12 глутамат. Пры параўнанні дыкарбаксіляванай аміднай сувязі і дыкарбаксіляванага амінапавярхоўна-актыўнага рэчыва адпаведна было выяўлена, што дыяпазон рн апошняга быў шырэйшым, а яго павярхоўная актыўнасць павялічвалася пры даданні адпаведнай колькасці кіслаты. Дикарбоксилированные N-алкиламинокислоты праявілі хелатирующий эфект у прысутнасці іёнаў кальцыя, і C 12 аспартат ўтварыў белы гель. c 12 glutamate паказаў высокую павярхоўную актыўнасць пры высокай канцэнтрацыі Ca 2+ і, як чакаецца, будзе выкарыстоўвацца ў апраснення марской вады.
6.11 Диспергируемость
Диспергируемость адносіцца да здольнасці павярхоўна-актыўнага рэчыва прадухіляць зліццё і асяданне павярхоўна-актыўнага рэчыва ў растворы.Диспергируемость з'яўляецца важнай уласцівасцю павярхоўна-актыўных рэчываў, што робіць іх прыдатнымі для выкарыстання ў мыйных сродках, касметычных і фармацэўтычных прэпаратах.Дыспергатар павінен утрымліваць эфірную, эфірную, амідную або амінасувязь паміж гідрафобнай групай і канчатковай гідрафільнай групай (або сярод гідрафобных груп з прамым ланцугом).
Як правіла, аніённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы, такія як алканоламідасульфаты, і амфатэрныя павярхоўна-актыўныя рэчывы, такія як амідасульфобетаін, асабліва эфектыўныя ў якасці дыспергатараў для кальцыевых мылаў.
Многія даследчыя намаганні вызначылі диспергируемость ААС, дзе было выяўлена, што N-лауроиллизин дрэнна сумяшчальны з вадой і яго цяжка выкарыстоўваць у касметычных складах.У гэтай серыі N-ацыл-замешчаныя асноўныя амінакіслоты валодаюць цудоўнай диспергируемостью і выкарыстоўваюцца ў касметычнай прамысловасці для паляпшэння складаў.
07 Таксічнасць
Звычайныя павярхоўна-актыўныя рэчывы, асабліва катыённыя, вельмі таксічныя для водных арганізмаў. Іх вострая таксічнасць абумоўлена феноменам адсарбцыйна-іённага ўзаемадзеяння павярхоўна-актыўных рэчываў на мяжы клетка-вада. Зніжэнне ЦКМ ПАВ звычайна прыводзіць да ўзмацнення межфазной адсорбцыі ПАВ, што звычайна прыводзіць да іх падвышанай вострай таксічнасці. Павелічэнне даўжыні гідрафобнай ланцуга ПАВ таксама прыводзіць да павышэння вострай таксічнасці ПАВ.Большасць ААС з'яўляюцца нізкімі або нетоксичными для чалавека і навакольнага асяроддзя (асабліва для марскіх арганізмаў) і прыдатныя для выкарыстання ў якасці харчовых інгрэдыентаў, фармацэўтычных прэпаратаў і касметыкі.Многія даследчыкі прадэманстравалі, што амінакіслоты ПАВ далікатныя і не раздражняюць скуру. Вядома, што ПАВ на аснове аргініна менш таксічныя, чым іх звычайныя аналагі.
Брыта і інш. вывучаў фізіка-хімічныя і таксікалагічныя ўласцівасці амфіфілаў на аснове амінакіслот і іх [вытворных тыразіну (Tyr), гідраксіпраліну (Hyp), серыну (Ser) і лізіну (Lys)] самаадвольнае адукацыю катыённых бурбалак і даў дадзеныя аб іх вострай таксічнасці для Daphnia magna (IC 50). Яны сінтэзавалі катыённыя бурбалкі браміду дадэцылтрыметыламонія (DTAB)/Lys-вытворныя і/або Ser-/Lys-вытворныя сумесі і пратэставалі іх экатаксічнасць і гемалітычны патэнцыял, паказаўшы, што ўсе ААС і іх сумесі, якія змяшчаюць бурбалкі, менш таксічныя, чым звычайнае павярхоўна-актыўнае рэчыва DTAB. .
Роза і інш. даследаваў звязванне (асацыяцыю) ДНК са стабільнымі катыённымі бурбалкамі на аснове амінакіслот. У адрозненне ад звычайных катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, якія часта здаюцца таксічнымі, узаемадзеянне катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў амінакіслот, здаецца, не таксічна. Катыённы ААС заснаваны на аргінін, які спантанна ўтварае стабільныя везікулы ў спалучэнні з некаторымі аніённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі. Таксама паведамляецца, што інгібітары карозіі на аснове амінакіслот нетоксичны. Гэтыя павярхоўна-актыўныя рэчывы лёгка сінтэзуюцца з высокай чысцінёй (да 99%), нізкай коштам, лёгка біяраскладаюцца і цалкам растваральныя ў водных асяроддзях. Некалькі даследаванняў паказалі, што павярхоўна-актыўныя рэчывы, якія змяшчаюць серу, лепш затрымліваюць карозію.
У нядаўнім даследаванні Perinelli і соавт. паведамілі аб здавальняючым таксікалагічным профілі рамнолипидов у параўнанні са звычайнымі ПАВ. Вядома, што рамналіпіды дзейнічаюць як узмацняльнікі пранікальнасці. Яны таксама паведамілі пра ўплыў рамнолипидов на пранікальнасць эпітэлія высокамалекулярных прэпаратаў.
08 Антымікробная актыўнасць
Антымікробную актыўнасць ПАВ можна ацаніць па мінімальнай інгібіруе канцэнтрацыі. Дэталёва вывучана антымікробная актыўнасць ПАВ на аснове аргініна. Устаноўлена, што грамотріцательных бактэрыі больш устойлівыя да ПАВ на аснове аргініна, чым грамположительные бактэрыі. Антымікробная актыўнасць павярхоўна-актыўных рэчываў звычайна ўзмацняецца прысутнасцю гідраксільных, цыклапрапанавых або ненасычаных сувязяў у ацыльных ланцугах. Касціла і інш. паказалі, што даўжыня ацыльных ланцугоў і станоўчы зарад вызначаюць значэнне ГЛБ (гідрафільна-ліпафільны баланс) малекулы, і яны сапраўды ўплываюць на іх здольнасць разбураць мембраны. Метылавы эфір Nα-ацыларгініна з'яўляецца яшчэ адным важным класам катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў з шырокім спектрам антымікробнай актыўнасці. Ён лёгка біяраскладаецца і мае нізкую таксічнасць або не таксічны. Даследаванні ўзаемадзеяння павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове метылавага эфіру Nα-ацыларгініна з 1,2-дыпальмітоіл-sn-прапілтрыаксіл-3-фасфарылхалінам і 1,2-дытэтрадэканоіл-sn-прапілтрыаксіл-3-фасфарылхалінам, мадэльнымі мембранамі і з жывымі арганізмамі ў наяўнасць або адсутнасць знешніх бар'ераў паказалі, што гэты клас павярхоўна-актыўных рэчываў валодае добрым антымікробным дзеяннем. Вынікі паказалі, што павярхоўна-актыўныя рэчывы валодаюць добрай антыбактэрыйнай актыўнасцю.
09 Реологические ўласцівасці
Рэалагічныя ўласцівасці павярхоўна-актыўных рэчываў гуляюць вельмі важную ролю ў вызначэнні і прагназаванні іх прымянення ў розных галінах прамысловасці, уключаючы харчовую, фармацэўтычную, здабычу нафты, сродкі асабістай гігіены і догляду за домам. Шмат даследаванняў было праведзена для абмеркавання ўзаемасувязі паміж вязкапругкасцю павярхоўна-актыўных рэчываў амінакіслот і смс.
10 Прымянення ў касметычнай прамысловасці
ААС выкарыстоўваюцца ў рэцэптуры многіх сродкаў асабістай гігіены.Калій N-какоіл гліцынат аказваецца далікатным для скуры і выкарыстоўваецца для ачышчэння асобы для выдалення шлама і макіяжу. н-ацыл-L-глутамінавая кіслата мае дзве карбаксільныя групы, што робіць яе больш растваральнай у вадзе. Сярод гэтых ААС ААС на аснове С12 тоўстых кіслот шырока выкарыстоўваюцца для ачышчэння асобы для выдалення шлама і макіяжу. ААС з ланцугом C 18 выкарыстоўваюцца ў якасці эмульгатараў у сродках па догляду за скурай, а солі N-лаўрылаланіну, як вядома, ствараюць сметанковыя пены, якія не раздражняюць скуру і таму могуць выкарыстоўвацца ў прадуктах па догляду за дзецьмі. ААС на аснове N-лаўрылу, якія выкарыстоўваюцца ў зубной пасце, валодаюць добрай мыйнай здольнасцю, падобнай на мыла, і моцнай інгібітарнай эфектыўнасцю ферментаў.
За апошнія некалькі дзесяцігоддзяў выбар павярхоўна-актыўных рэчываў для касметыкі, сродкаў асабістай гігіены і фармацэўтычных прэпаратаў быў арыентаваны на нізкую таксічнасць, мяккасць, далікатнасць навобмацак і бяспеку. Спажыўцы гэтых прадуктаў добра ўсведамляюць патэнцыйнае раздражненне, таксічнасць і фактары навакольнага асяроддзя.
Сёння ААС выкарыстоўваюцца для стварэння многіх шампуняў, фарбаў для валасоў і мыла для ваннаў дзякуючы іх шматлікім перавагам перад іх традыцыйнымі аналагамі ў касметыцы і сродках асабістай гігіены.Павярхоўна-актыўныя рэчывы на аснове бялку валодаюць жаданымі ўласцівасцямі, неабходнымі для сродкаў асабістай гігіены. Некаторыя ААС валодаюць здольнасцю ўтвараць пленку, а іншыя - добра ўспеньвацца.
Амінакіслоты з'яўляюцца важнымі прыроднымі ўвільгатняюць фактарамі ў рагавым пласце. Калі клеткі эпідэрмісу гінуць, яны становяцца часткай рагавога пласта і ўнутрыклеткавых бялкоў паступова расшчапляецца да амінакіслот. Гэтыя амінакіслоты затым транспартуюцца далей у рагавы пласт, дзе яны паглынаюць тлушч або тлушчападобныя рэчывы ў рагавы пласт эпідэрмісу, тым самым паляпшаючы эластычнасць паверхні скуры. Прыкладна 50% натуральнага ўвільгатняе фактару ў скуры складаецца з амінакіслот і пирролидона.
Калаген, звычайны касметычны інгрэдыент, таксама змяшчае амінакіслоты, якія падтрымліваюць скуру мяккай.Такія праблемы са скурай, як шурпатасць і тусклость, шмат у чым звязаны з недахопам амінакіслот. Адно даследаванне паказала, што змешванне амінакіслоты з маззю здымае апёкі скуры, а здзіўленыя ўчасткі вяртаюцца ў нармальны стан, не ператвараючыся ў келоідных рубцоў.
Амінакіслоты таксама апынуліся вельмі карыснымі ў сыходзе за пашкоджанай кутікулой.Сухія бясформенныя валасы могуць сведчыць аб зніжэнні канцэнтрацыі амінакіслот ў моцна пашкоджаным рагавым пласце. Амінакіслоты валодаюць здольнасцю пранікаць праз кутікула ў стрыжань воласа і ўбіраць вільгаць са скуры.Гэтая здольнасць павярхоўна-актыўных рэчываў на аснове амінакіслот робіць іх вельмі карыснымі ў шампунях, фарбах для валасоў, змякчальнікаў валасоў, кандыцыянерах для валасоў, а наяўнасць амінакіслот робіць валасы моцнымі.
11 Прымяненне ў штодзённай касметыцы
У цяперашні час ва ўсім свеце расце попыт на склады мыйных сродкаў на аснове амінакіслот.ААС, як вядома, валодаюць лепшай ачышчальнай здольнасцю, пенообразующей здольнасцю і змякчальнымі ўласцівасцямі тканіны, што робіць іх прыдатнымі для бытавых мыйных сродкаў, шампуняў, сродкаў для мыцця цела і іншых ужыванняў.Паведамляецца, што амфатэрны ААС, атрыманы з аспарагінавай кіслаты, з'яўляецца высокаэфектыўным мыйным сродкам з хелаціруючымі ўласцівасцямі. Устаноўлена, што выкарыстанне інгрэдыентаў мыйных сродкаў, якія складаюцца з N-алкіл-β-амінаэтаксікіслот, памяншае раздражненне скуры. Паведамляецца, што склад вадкага мыйнага сродку, які складаецца з N-какаіл-β-амінапрапіёнату, з'яўляецца эфектыўным сродкам для мыцця алейных плям на металічных паверхнях. Таксама было паказана, што павярхоўна-актыўнае рэчыва на аснове амінакарбонавай кіслаты C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa валодае лепшай мыйнай здольнасцю і выкарыстоўваецца для мыцця тэкстылю, дываноў, валасоў, шкла і г. д. 2-гідраксі-3-амінапрапіённая кіслата-N,N- вядома, што вытворнае ацетоуксусной кіслаты валодае добрай комплексаўтваральнай здольнасцю і, такім чынам, забяспечвае стабільнасць адбельваюць сродкаў.
Падрыхтоўка складаў мыйных сродкаў на аснове N-(N'-даўгаланцуговага ацыл-β-аланілу)-β-аланіну была паведамлена Кэйга і Тацуя ў іх патэнце для лепшай мыйнай здольнасці і стабільнасці, лёгкага расшчаплення пены і добрага змякчэння тканіны . Кампанія Kao распрацавала склад мыйнага сродкі на аснове N-ацыл-1 -N-гідраксі-β-аланіну і паведаміла пра слабае раздражненне скуры, высокую вадаўстойлівасць і высокую здольнасць выдаляць плямы.
Японская кампанія Ajinomoto выкарыстоўвае малотоксичные і лёгка раскладаюцца ААС на аснове L-глутамінавая кіслаты, L-аргініна і L-лізіну ў якасці асноўных інгрэдыентаў шампуняў, мыйных сродкаў і касметыкі (малюнак 13). Таксама паведамлялася аб здольнасці ферментных дабавак у складах мыйных сродкаў выдаляць бялковыя забруджвання. Паведамляецца, што N-ацыл-ААС, атрыманы з глутамінавай кіслаты, аланіну, метилглицина, серыну і аспарагінавай кіслаты, выкарыстоўваецца ў якасці выдатных вадкіх мыйных сродкаў у водных растворах. Гэтыя павярхоўна-актыўныя рэчывы зусім не павялічваюць глейкасць, нават пры вельмі нізкіх тэмпературах, і могуць быць лёгка перанесены з назапашвальніка пенаўтваральніка для атрымання аднародных пен.
Час публікацыі: 9 чэрвеня 2022 г