Mục lục cho bài viết này:
1. Phát triển axit amin
2. Tính chất cấu trúc
3. Thành phần hóa học
4. Phân loại
5. Tổng hợp
6. Tính chất hóa lý
7. Độc tính
8. Hoạt động kháng khuẩn
9. Tính chất lưu biến
10. Ứng dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm
11. Ứng dụng trong mỹ phẩm hàng ngày
Chất hoạt động bề mặt axit amin (AAS)là một nhóm các chất hoạt động bề mặt được hình thành bằng cách kết hợp các nhóm kỵ nước với một hoặc nhiều axit amin. Trong trường hợp này, các axit amin có thể được tổng hợp hoặc có nguồn gốc từ các thủy phân protein hoặc các nguồn tái tạo tương tự. Bài viết này bao gồm các chi tiết của hầu hết các tuyến tổng hợp có sẵn cho AAS và ảnh hưởng của các tuyến khác nhau đối với các tính chất hóa lý của các sản phẩm cuối cùng, bao gồm độ hòa tan, ổn định phân tán, độc tính và khả năng phân hủy sinh học. Là một loại chất hoạt động bề mặt trong nhu cầu ngày càng tăng, tính linh hoạt của AAS do cấu trúc thay đổi của chúng cung cấp một số lượng lớn các cơ hội thương mại.
Cho rằng các chất hoạt động bề mặt được sử dụng rộng rãi trong chất tẩy rửa, chất nhũ hóa, chất ức chế ăn mòn, phục hồi dầu cấp ba và dược phẩm, các nhà nghiên cứu chưa bao giờ ngừng chú ý đến chất hoạt động bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt là các sản phẩm hóa học đại diện nhất được tiêu thụ với số lượng lớn hàng ngày trên toàn thế giới và đã có tác động tiêu cực đến môi trường dưới nước.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng rộng rãi các chất hoạt động bề mặt truyền thống có thể có tác động tiêu cực đến môi trường.
Ngày nay, không độc hại, khả năng phân hủy sinh học và tính tương thích sinh học gần như quan trọng đối với người tiêu dùng như tiện ích và hiệu suất của các chất hoạt động bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt là các chất hoạt động bề mặt bền vững thân thiện với môi trường, được tổng hợp tự nhiên bởi các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm và nấm men, hoặc được tiết ra ngoại bào.Do đó, chất hoạt động bề mặt sinh học cũng có thể được điều chế bằng thiết kế phân tử để bắt chước các cấu trúc lưỡng tính tự nhiên, như phospholipid, alkyl glycoside và axit amin acyl.
Chất hoạt động bề mặt axit amin (AAS)là một trong những chất hoạt động bề mặt điển hình, thường được sản xuất từ nguyên liệu thô có nguồn gốc động vật hoặc nông nghiệp. Trong hai thập kỷ qua, AAS đã thu hút rất nhiều sự quan tâm từ các nhà khoa học với tư cách là chất hoạt động bề mặt mới, không chỉ bởi vì chúng có thể được tổng hợp từ các nguồn tài nguyên tái tạo, mà còn bởi vì AAS dễ bị phân hủy và có các sản phẩm phụ vô hại, làm cho chúng an toàn hơn cho môi trường.
AAS có thể được định nghĩa là một loại chất hoạt động bề mặt bao gồm các axit amin có chứa các nhóm axit amin (HO 2 C-CHR-NH 2) hoặc dư lượng axit amin (ho 2 c-chr-NH-). 2 vùng chức năng của axit amin cho phép tạo ra nhiều loại chất hoạt động bề mặt. Tổng cộng có 20 axit amin protein tiêu chuẩn được biết là tồn tại trong tự nhiên và chịu trách nhiệm cho tất cả các phản ứng sinh lý trong các hoạt động tăng trưởng và cuộc sống. Chúng chỉ khác nhau theo dư lượng R (Hình 1, PK A là logarit âm của hằng số phân ly axit của dung dịch). Một số là không phân cực và kỵ nước, một số là cực và ưa nước, một số là cơ bản và một số có tính axit.
Bởi vì các axit amin là các hợp chất tái tạo, các chất hoạt động bề mặt được tổng hợp từ các axit amin cũng có tiềm năng cao để trở nên bền vững và thân thiện với môi trường. Cấu trúc đơn giản và tự nhiên, độc tính thấp và khả năng phân hủy sinh học nhanh chóng thường làm cho chúng vượt trội so với các chất hoạt động bề mặt thông thường. Sử dụng nguyên liệu thô có thể tái tạo (ví dụ như axit amin và dầu thực vật), AAS có thể được sản xuất bởi các tuyến công nghệ sinh học và tuyến hóa chất khác nhau.
Vào đầu thế kỷ 20, các axit amin lần đầu tiên được phát hiện được sử dụng làm chất nền để tổng hợp các chất hoạt động bề mặt.AAS chủ yếu được sử dụng làm chất bảo quản trong các công thức dược phẩm và mỹ phẩm.Ngoài ra, AAS được tìm thấy có hoạt tính sinh học chống lại nhiều loại vi khuẩn, khối u và virus gây bệnh. Năm 1988, sự sẵn có của AAS chi phí thấp đã tạo ra sự quan tâm nghiên cứu về hoạt động bề mặt. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ sinh học, một số axit amin cũng có thể được tổng hợp thương mại trên quy mô lớn bằng nấm men, điều này chứng minh rằng sản xuất AAS thân thiện với môi trường hơn.
01 Phát triển axit amin
Ngay từ đầu thế kỷ 19, khi các axit amin xuất hiện tự nhiên lần đầu tiên được phát hiện, cấu trúc của chúng được dự đoán là cực kỳ có giá trị - có thể sử dụng như nguyên liệu thô để điều chế amphiphiles. Nghiên cứu đầu tiên về sự tổng hợp của AAS đã được Bondi báo cáo vào năm 1909.
Trong nghiên cứu đó, N-acylglycine và N-acylalanine đã được giới thiệu dưới dạng các nhóm ưa nước cho các chất hoạt động bề mặt. Công việc sau đó liên quan đến việc tổng hợp các axit lipoamino (AAS) sử dụng glycine và alanine, và Hentrich et al. đã xuất bản một loạt các phát hiện,bao gồm ứng dụng bằng sáng chế đầu tiên, về việc sử dụng muối acyl sarcosinate và acyl aspartate làm chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm làm sạch gia đình (ví dụ như dầu gội, chất tẩy rửa và kem đánh răng).Sau đó, nhiều nhà nghiên cứu đã điều tra các đặc tính tổng hợp và hóa lý của axit amin acyl. Cho đến nay, một cơ thể lớn của văn học đã được công bố về tổng hợp, tính chất, ứng dụng công nghiệp và khả năng phân hủy sinh học của AAS.
02 Tính chất cấu trúc
Các chuỗi axit béo kỵ nước không phân cực của AAS có thể thay đổi về cấu trúc, chiều dài chuỗi và số lượng.Sự đa dạng về cấu trúc và hoạt động bề mặt cao của AAS giải thích sự đa dạng thành phần rộng của chúng và tính chất hóa lý và sinh học. Các nhóm đầu của AAS bao gồm các axit amin hoặc peptide. Sự khác biệt trong các nhóm đầu xác định sự hấp phụ, tập hợp và hoạt động sinh học của các chất hoạt động bề mặt này. Các nhóm chức năng trong nhóm đầu sau đó xác định loại AAS, bao gồm cation, anion, nonionic và amphoteric. Sự kết hợp của các axit amin ưa nước và các phần chuỗi dài kỵ nước tạo thành một cấu trúc lưỡng tính làm cho phân tử hoạt động bề mặt cao. Ngoài ra, sự hiện diện của các nguyên tử carbon không đối xứng trong phân tử giúp hình thành các phân tử chirus.
03 Thành phần hóa học
Tất cả các peptide và polypeptide là các sản phẩm trùng hợp của gần 20 axit α-amino gây ra. Tất cả 20 axit amin α-amino đều chứa nhóm chức năng axit carboxylic (-cooh) và nhóm chức năng amino (-NH 2), cả hai đều gắn vào cùng một nguyên tử α-carbon tứ diện. Các axit amin khác nhau bởi các nhóm R khác nhau gắn với α-carbon (ngoại trừ lycine, trong đó nhóm R là hydro.) Các nhóm R có thể khác nhau về cấu trúc, kích thước và điện tích (độ axit, độ kiềm). Những khác biệt này cũng xác định độ hòa tan của axit amin trong nước.
Các axit amin là chirus (ngoại trừ glycine) và hoạt động quang học bởi bản chất vì chúng có bốn nhóm thế khác nhau liên quan đến carbon alpha. Axit amin có hai sự phù hợp có thể; Chúng là những hình ảnh phản chiếu không chồng chéo của nhau, mặc dù thực tế là số lượng L-stereoisomers cao hơn đáng kể. Nhóm R có trong một số axit amin (phenylalanine, tyrosine và tryptophan) là aryl, dẫn đến sự hấp thụ UV tối đa ở 280nm. Α-COOH có tính axit và α-NH 2 cơ bản trong các axit amin có khả năng ion hóa, và cả hai đều có thể lập thể, cho dù chúng là, hãy xây dựng trạng thái cân bằng ion hóa được hiển thị dưới đây.
R-COOH ↔R-COO－＋ h＋
R-NH3＋↔r-NH2＋ h＋
Như thể hiện trong trạng thái cân bằng ion hóa ở trên, các axit amin chứa ít nhất hai nhóm axit yếu; Tuy nhiên, nhóm carboxyl có tính axit hơn nhiều so với nhóm amin được proton hóa. pH 7.4, nhóm carboxyl bị khử tiền trong khi nhóm amino bị proton hóa. Các axit amin với các nhóm R không thể tạo ra trung tính bằng điện ở pH này và hình thành zwitterion.
04 Phân loại
AAS có thể được phân loại theo bốn tiêu chí, được mô tả dưới đây lần lượt.
4.1 theo nguồn gốc
| Theo nguồn gốc, AAS có thể được chia thành 2 loại như sau. Thể loại tự nhiên Một số hợp chất xuất hiện tự nhiên có chứa axit amin cũng có khả năng giảm căng thẳng bề mặt/giao thoa, và một số thậm chí vượt quá hiệu quả của glycolipids. Những AAS này còn được gọi là lipopeptide. Lipopeptide là các hợp chất trọng lượng phân tử thấp, thường được sản xuất bởi các loài Bacillus.
Các AA như vậy được chia thành 3 lớp con:Surfactin, iturin và fengycin.
|
| Họ các peptide hoạt động bề mặt bao gồm các biến thể heptapeptide của nhiều loại chất,Như được hiển thị trong Hình 2A, trong đó chuỗi axit béo β-hydroxy không bão hòa C12-C16 không bão hòa được liên kết với peptide. Peptide hoạt động bề mặt là một loại lactone macrocyclic trong đó vòng được đóng lại bằng cách xúc tác giữa đầu C của axit béo β-hydroxy và peptide. Trong lớp con của iturin, có sáu biến thể chính, cụ thể là iturin A và C, mycosubtilin và Bacillomycin D, F và L.Trong mọi trường hợp, các heptapeptide được liên kết với chuỗi axit béo C14-C17 của axit β-amino (chuỗi có thể đa dạng). Trong trường hợp của Ekurimycins, nhóm amino tại vị trí β có thể tạo thành một liên kết amide với đầu C do đó tạo thành cấu trúc lactam vĩ mô.
Lớp con fengycin chứa fengycin A và B, còn được gọi là plipastatin khi Tyr9 được cấu hình D.Decapeptide được liên kết với chuỗi axit béo bão hòa C14 -C18 hoặc không bão hòa. Về mặt cấu trúc, plipastatin cũng là một loại lactone macrocyclic, chứa chuỗi bên Tyr ở vị trí 3 của chuỗi peptide và tạo thành một liên kết este với dư lượng đầu C, do đó tạo thành cấu trúc vòng bên trong (như trường hợp của nhiều pseudomonas lipopeptide).
Thể loại tổng hợp AAS cũng có thể được tổng hợp bằng cách sử dụng bất kỳ axit amin axit, cơ bản và trung tính nào. Các axit amin phổ biến được sử dụng để tổng hợp AAS là axit glutamic, serine, proline, axit aspartic, glycine, arginine, alanine, leucine và thủy phân protein. Các phân lớp chất hoạt động bề mặt này có thể được điều chế bằng phương pháp hóa học, enzyme và hóa trị; Tuy nhiên, đối với việc sản xuất AAS, tổng hợp hóa học là khả thi về mặt kinh tế hơn. Các ví dụ phổ biến bao gồm axit n-lauryl-l-glutamic và axit n-palmitoyl-l-glutamic.
|
4.2 Dựa trên các nhóm thế chuỗi aliphatic
Dựa trên các nhóm thế chuỗi aliphatic, các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin có thể được chia thành 2 loại.
Theo vị trí của nhóm thế
| ①n thay thế AAS Trong các hợp chất thay thế N, một nhóm amino được thay thế bằng một nhóm lipophilic hoặc một nhóm carboxyl, dẫn đến mất tính cơ bản. Ví dụ đơn giản nhất về các AAS thay thế N là các axit amin N-acyl, về cơ bản là các chất hoạt động bề mặt anion. Các AA thay thế N có liên kết amide được gắn giữa các phần kỵ nước và ưa nước. Liên kết amide có khả năng hình thành liên kết hydro, tạo điều kiện cho sự xuống cấp của chất hoạt động bề mặt này trong môi trường axit, do đó làm cho nó có thể phân hủy sinh học.
②C thay thế AAS Trong các hợp chất thay thế C, sự thay thế xảy ra ở nhóm carboxyl (thông qua liên kết amide hoặc este). Các hợp chất thay thế C điển hình (ví dụ este hoặc amit) về cơ bản là các chất hoạt động bề mặt cation.
③n- và c thay thế AAS Trong loại chất hoạt động bề mặt này, cả hai nhóm amino và carboxyl đều là phần ưa nước. Loại này về cơ bản là một chất hoạt động bề mặt lưỡng tính. |
4.3 Theo số lượng đuôi kỵ nước
Dựa trên số lượng nhóm đầu và đuôi kỵ nước, AAS có thể được chia thành bốn nhóm. AAS chuỗi thẳng, gemini (dimer) loại AAS, glycerolipid loại AAS và loại AAS amphiphilic (BolA) của Bicephalic. Các chất hoạt động bề mặt chuỗi thẳng là các chất hoạt động bề mặt bao gồm các axit amin chỉ có một đuôi kỵ nước (Hình 3). Gemini loại AAS có hai nhóm đầu cực axit amin và hai đuôi kỵ nước trên mỗi phân tử (Hình 4). Trong loại cấu trúc này, hai AAS chuỗi thẳng được liên kết với nhau bởi một miếng đệm và do đó còn được gọi là dimers. Trong loại Glycerolipid AAS, mặt khác, hai đuôi kỵ nước được gắn vào cùng một nhóm đầu axit amin. Những chất hoạt động bề mặt này có thể được coi là chất tương tự của monoglyceride, diglyceride và phospholipid, trong khi ở AAS loại Bola, hai nhóm đầu axit amin được liên kết bởi một đuôi kỵ nước.
4.4 Theo loại nhóm đầu
①cationic AAS
Nhóm đầu của loại chất hoạt động bề mặt này có điện tích dương. Các AAS cation sớm nhất là ethyl cocoyl arginate, đó là một carboxylate pyrrolidone. Các đặc tính độc đáo và đa dạng của chất hoạt động bề mặt này làm cho nó hữu ích ở chất khử trùng, thuốc chống vi trùng, chất chống tĩnh điện, điều hòa tóc, cũng như nhẹ nhàng trên mắt và da và dễ phân hủy sinh học. Singare và MHATRE tổng hợp các AAS dựa trên arginine và đánh giá tính chất hóa lý của chúng. Trong nghiên cứu này, họ tuyên bố sản lượng cao của các sản phẩm thu được bằng cách sử dụng các điều kiện phản ứng của Schotten-Baumann. Với việc tăng chiều dài chuỗi alkyl và tính kỵ nước, hoạt động bề mặt của chất hoạt động bề mặt đã được tìm thấy để tăng và nồng độ micelle quan trọng (CMC) để giảm. Một cái khác là protein acyl bậc bốn, thường được sử dụng làm dầu xả trong các sản phẩm chăm sóc tóc.
②anionic aas
Trong các chất hoạt động bề mặt anion, nhóm đầu cực của chất hoạt động bề mặt có điện tích âm. Sarcosine (CH 3 -NH -CH 2 -COOH, N -methylglycine), một axit amin thường được tìm thấy ở nhím biển và sao biển, có liên quan đến hóa học glycine (NH 2 -CH 2 -cooh,), một axit amin cơ bản được tìm thấy trong các tế bào động vật có vú. -Cooh,) liên quan đến hóa học với glycine, đây là một axit amin cơ bản được tìm thấy trong các tế bào động vật có vú. Axit Lauric, axit tetradecanoic, axit oleic và các halogen và este của chúng thường được sử dụng để tổng hợp các chất hoạt động bề mặt sarcosinate. Sarcosinates vốn đã nhẹ và do đó thường được sử dụng trong các loại nước súc miệng, dầu gội, bọt xịt xịt, kem chống nắng, làm sạch da và các sản phẩm mỹ phẩm khác.
Các AAS anion có sẵn trên thị trường khác bao gồm Amisoft CS-22 và Amilitegck-12, là tên thương mại cho natri N-CoCoYl-L-glutamate và kali N-cocoyl glycinate, tương ứng. Amilite thường được sử dụng như một chất tạo bọt, chất tẩy rửa, chất hòa tan, chất nhũ hóa và phân tán, và có nhiều ứng dụng trong mỹ phẩm, như dầu gội, xà phòng tắm, rửa cơ thể, kem đánh răng, làm sạch khuôn mặt, làm sạch xà phòng, tiếp xúc với ống kính. Amisoft được sử dụng làm chất tẩy rửa da và tóc nhẹ, chủ yếu là chất tẩy rửa mặt và cơ thể, chất tẩy rửa tổng hợp khối, các sản phẩm chăm sóc cơ thể, dầu gội và các sản phẩm chăm sóc da khác.
③zwitterionic hoặc amphoteric aas
Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính chứa cả hai vị trí axit và cơ bản và do đó có thể thay đổi điện tích của chúng bằng cách thay đổi giá trị pH. Trong môi trường kiềm, chúng hoạt động như các chất hoạt động bề mặt anion, trong khi trong môi trường axit, chúng hoạt động như các chất hoạt động bề mặt cation và trong môi trường trung tính như chất hoạt động bề mặt lưỡng tính. Lauryl Lysine (LL) và alkoxy (2-hydroxypropyl) arginine là những chất hoạt động bề mặt lưỡng tính duy nhất được biết đến dựa trên axit amin. LL là một sản phẩm ngưng tụ của Lysine và Axit Lauric. Do cấu trúc lưỡng tính của nó, LL không hòa tan trong hầu hết các loại dung môi, ngoại trừ dung môi rất kiềm hoặc axit. Là một loại bột hữu cơ, LL có độ bám dính tuyệt vời với các bề mặt ưa nước và hệ số ma sát thấp, mang lại khả năng bôi trơn tuyệt vời của chất hoạt động bề mặt này. LL được sử dụng rộng rãi trong kem da và điều hòa tóc, và cũng được sử dụng làm chất bôi trơn.
④nonionic aas
Các chất hoạt động bề mặt không ion được đặc trưng bởi các nhóm đầu cực mà không có điện tích chính thức. Tám chất hoạt động bề mặt không ion ethoxylated mới được chuẩn bị bởi al-Sabagh et al. từ axit α-amino hòa tan trong dầu. Trong quá trình này, L-phenylalanine (LEP) và L-leucine lần đầu tiên được este hóa bằng hexadecanol, sau đó là axit palmitic để tạo ra hai amit và hai este axit α-amino. Các amit và este sau đó đã trải qua các phản ứng ngưng tụ với ethylene oxide để chuẩn bị ba dẫn xuất phenylalanine với số lượng đơn vị polyoxyetylen khác nhau (40, 60 và 100). Các AAS không ion này đã được tìm thấy có chất tẩy rửa tốt và đặc tính tạo bọt.
05 Tổng hợp
5.1 Đường tổng hợp cơ bản
Trong AAS, các nhóm kỵ nước có thể được gắn vào các vị trí axit amin hoặc carboxylic, hoặc thông qua các chuỗi axit amin bên. Dựa trên điều này, bốn tuyến tổng hợp cơ bản có sẵn, như trong Hình 5.
Hình.5 Đường dẫn tổng hợp cơ bản của các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin
| Con đường 1. Các amin este amphiphilic được sản xuất bởi các phản ứng ester hóa, trong trường hợp đó, tổng hợp chất hoạt động bề mặt thường đạt được bằng cách hồi lưu các rượu béo và axit amin với sự hiện diện của tác nhân khử nước và chất xúc tác axit. Trong một số phản ứng, axit sunfuric đóng vai trò là chất xúc tác và chất khử nước.
Con đường 2. Các axit amin được kích hoạt phản ứng với các alkylamine để tạo thành liên kết amide, dẫn đến sự tổng hợp của amidoamines amphiphilic.
Con đường 3. Axit Amido được tổng hợp bằng cách phản ứng các nhóm axit amin với axit amido.
Con đường 4. Các axit amin alkyl chuỗi dài được tổng hợp bởi phản ứng của các nhóm amin với haloalkan. |
5.2 Những tiến bộ trong tổng hợp và sản xuất
5.2.1 Tổng hợp các chất hoạt động bề mặt axit amin/peptide đơn chuỗi
Các axit hoặc peptide N-Aacyl hoặc O-Aacyl có thể được tổng hợp bằng cách acyl hóa xúc tác enzyme của các nhóm amin hoặc hydroxyl với axit béo. Báo cáo sớm nhất về quá trình tổng hợp xúc tác lipase không có dung môi của các dẫn xuất este axit amin hoặc methyl đã sử dụng Candida Nam Cực, với năng suất dao động từ 25% đến 90% tùy thuộc vào axit amin mục tiêu. Methyl ethyl ketone cũng đã được sử dụng làm dung môi trong một số phản ứng. Vonderhagen et al. Cũng mô tả các phản ứng N-acylation được xúc tác lipase và protease của axit amin, thủy phân protein và/hoặc các dẫn xuất của chúng bằng cách sử dụng hỗn hợp nước và dung môi hữu cơ (ví dụ, dimethylformamide/nước) và methyl butyl ketone.
Trong những ngày đầu, vấn đề chính với tổng hợp AAS được xúc tác enzyme là năng suất thấp. Theo Valivety et al. Năng suất của các dẫn xuất axit amin N-tetradecanoyl chỉ là 2% -10% ngay cả sau khi sử dụng các lipase khác nhau và ủ ở 70 ° C trong nhiều ngày. Montet et al. Cũng gặp phải các vấn đề liên quan đến năng suất thấp của axit amin trong quá trình tổng hợp n-acyl lysine sử dụng axit béo và dầu thực vật. Theo họ, năng suất tối đa của sản phẩm là 19% trong điều kiện không có dung môi và sử dụng dung môi hữu cơ. Vấn đề tương tự đã gặp phải bởi Valivety et al. Trong quá trình tổng hợp các dẫn xuất este methyl N-CBZ-L-Lysine hoặc N-CBZ-Lysine.
Trong nghiên cứu này, họ tuyên bố rằng năng suất của 3-O-Tetradecanoyl-L-serine là 80% khi sử dụng serine được bảo vệ N làm chất nền và Novozyme 435 làm chất xúc tác trong môi trường không có dung môi nóng chảy. Đã nghiên cứu quá trình O-acylation của l-serine, l-homoserine, l-threonine và l-tyrosine (LET) khi sử dụng lipase kết quả của phản ứng acyl hóa l-threonine và cho phép xảy ra.
Nhiều nhà nghiên cứu đã hỗ trợ việc sử dụng các chất nền rẻ tiền và có sẵn để tổng hợp AAS hiệu quả về chi phí. Soo et al. tuyên bố rằng việc chuẩn bị các chất hoạt động bề mặt gốc dầu cọ hoạt động tốt nhất với lipoenzyme bất động. Họ lưu ý rằng năng suất của các sản phẩm sẽ tốt hơn mặc dù phản ứng tốn thời gian (6 ngày). Gerova et al. đã nghiên cứu sự tổng hợp và hoạt động bề mặt của AAS n-palmitoyl AAS dựa trên methionine, proline, leucine, threonine, phenylalanine và phenylglycine trong hỗn hợp tuần hoàn/chủng tộc. Pang và Chu đã mô tả sự tổng hợp của các monome dựa trên axit amin và monome dựa trên axit dicarboxylic trong dung dịch Một loạt các este polyamide dựa trên axit amin chức năng và sinh học được tổng hợp bởi các phản ứng đồng điều trị trong dung dịch.
Cantaeuzene và Guerreiro đã báo cáo việc ester hóa các nhóm axit cacboxylic của BOC-ALA-OH và BOC-ASP-OH với rượu aliphatic chuỗi dài và diols, với dichloromethane là dung môi và agarose 4b (Sepharose 4B) là chất xúc tác. Trong nghiên cứu này, phản ứng của BOC-ALA-OH với rượu béo lên tới 16 nguyên tử cacbon cho năng suất tốt (51%), trong khi đối với BOC-ASP-OH 6 và 12 cacbon tốt hơn, với năng suất tương ứng là 63% [64]. 99,9%) năng suất dao động từ 58%đến 76%, được tổng hợp bởi sự hình thành các liên kết amide với các alkylamine chuỗi dài hoặc liên kết este khác nhau với rượu béo của CBZ-arg-ome, trong đó papain đóng vai trò là chất xúc tác.
5.2.2 Tổng hợp các chất hoạt động bề mặt axit/peptide dựa trên gemini
Các chất hoạt động bề mặt gemini dựa trên axit amin bao gồm hai phân tử AAS chuỗi thẳng liên kết trực tiếp với nhau bởi một nhóm đệm. Có 2 sơ đồ có thể cho sự tổng hợp hóa học của các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin gemini (Hình 6 và 7). Trong Hình 6, 2 dẫn xuất axit amin được phản ứng với hợp chất như một nhóm đệm và sau đó 2 nhóm kỵ nước được giới thiệu. Trong Hình 7, các cấu trúc chuỗi 2 thẳng được liên kết trực tiếp với nhau bởi một nhóm miếng đệm hai chức năng.
Sự phát triển sớm nhất của tổng hợp axit lipoamin của Gemini được tiên phong được tiên phong bởi Valivety et al. Yoshimura et al. đã nghiên cứu quá trình tổng hợp, hấp phụ và tập hợp chất hoạt động bề mặt gemini dựa trên axit amin dựa trên cystine và n-alkyl bromide. Các chất hoạt động bề mặt tổng hợp được so sánh với các chất hoạt động bề mặt đơn phân tương ứng. Faustino et al. Mô tả sự tổng hợp của các AAS đơn phân dựa trên urê anion dựa trên L-cystine, d-cystine, dl-cystine, l-cysteine, l-methionine và l-sulfoalanine và các cặp gemini của chúng bằng phương pháp dẫn điện, tính căng thẳng bề mặt cân bằng. Nó đã được chỉ ra rằng giá trị CMC của Gemini thấp hơn bằng cách so sánh monome và gemini.
Hình.6 Tổng hợp Gemini AAS sử dụng các dẫn xuất và miếng đệm AA, sau đó là chèn nhóm kỵ nước
Hình. 7 Tổng hợp Gemini Aass sử dụng miếng đệm hai chức năng
5.2.3 Tổng hợp các chất hoạt động bề mặt axit amin/peptide glycerolipid
Các chất hoạt động bề mặt axit/peptide glycerolipid là một loại axit amin lipid mới là các chất tương tự cấu trúc của glycerol mono- (hoặc di-) este và phospholipids, do cấu trúc của một hoặc hai chuỗi béo với một axit amin được liên kết với xương sống glycerol. Sự tổng hợp của các chất hoạt động bề mặt này bắt đầu bằng việc điều chế este glycerol của axit amin ở nhiệt độ cao và với sự hiện diện của chất xúc tác axit (ví dụ BF 3). Tổng hợp được xúc tác enzyme (sử dụng thủy phân, protease và lipase làm chất xúc tác) cũng là một lựa chọn tốt (Hình 8).
Sự tổng hợp xúc tác enzyme của các liên hợp glyceride arginine dilaurylated bằng cách sử dụng papain đã được báo cáo. Tổng hợp các liên hợp este diacylglycerol từ acetylarginine và đánh giá tính chất hóa lý của chúng cũng đã được báo cáo.
Hình.8 Tổng hợp các liên hợp axit amin mono và diacylglycerol
Spacer: NH- (Ch2)10-Nh: Hợp chấtb1
Spacer: NH-C6H4-NH: Hợp chấtB2
Spacer: Ch2-Chch2: Hợp chấtB3
Hình.9 Tổng hợp các amphiphiles đối xứng có nguồn gốc từ Tris (hydroxymethyl) aminomethane
5.2.4 Tổng hợp các chất hoạt động bề mặt axit/peptide dựa trên Bola
Các amphiphiles loại bola dựa trên axit amin có chứa 2 axit amin được liên kết với cùng một chuỗi kỵ nước. Franceschi et al. mô tả sự tổng hợp của amphiphiles loại Bola với 2 axit amin (D- hoặc L-alanine hoặc L-histidine) và 1 chuỗi alkyl có độ dài khác nhau và nghiên cứu hoạt động bề mặt của chúng. Họ thảo luận về sự tổng hợp và tập hợp các amphiphiles loại Bola mới với một phần axit amin (sử dụng axit β-amino không phổ biến hoặc rượu) và nhóm spacer C12 -C20. Các axit-amino không phổ biến được sử dụng có thể là một aminoacid đường, axit amin được azidothymin (AZT), axit amin norbornene và rượu amin có nguồn gốc từ AZT (Hình 9). Sự tổng hợp của các amphiphiles loại bola đối xứng có nguồn gốc từ Tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris) (Hình 9).
06 Tính chất hóa lý
Người ta biết rằng các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin (AAS) rất đa dạng và linh hoạt trong tự nhiên và có khả năng ứng dụng tốt trong nhiều ứng dụng như hòa tan tốt, tính chất nhũ hóa tốt, hiệu quả cao, hiệu suất hoạt động bề mặt cao và khả năng chống nước cứng (dung nạp ion canxi).
Dựa trên các đặc tính chất hoạt động bề mặt của axit amin (ví dụ như sức căng bề mặt, CMC, hành vi pha và nhiệt độ Krafft), các kết luận sau đây đã được đưa ra sau khi các nghiên cứu sâu rộng - hoạt động bề mặt của AAS vượt trội so với đối tác chất hoạt động bề mặt thông thường của nó.
6.1 Nồng độ micelle quan trọng (CMC)
Nồng độ micelle quan trọng là một trong những thông số quan trọng của chất hoạt động bề mặt và chi phối nhiều tính chất hoạt động bề mặt như hòa tan, ly giải tế bào và tương tác của nó với màng sinh học, v.v. Nói chung, làm tăng chiều dài chuỗi của đuôi hydrocarbon (tăng tính hấp dẫn) dẫn đến giảm giá trị CMC của dung dịch bề mặt bề mặt, do đó tăng. Các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin thường có giá trị CMC thấp hơn so với các chất hoạt động bề mặt thông thường.
Thông qua các kết hợp khác nhau của các nhóm đầu và đuôi kỵ nước (amide mono-cationic, amide bi-c-cationic, este dựa trên amide bi), Infante et al. Tổng hợp ba AAS dựa trên arginine và nghiên cứu CMC và γCMC (sức căng bề mặt tại CMC), cho thấy các giá trị CMC và γCMC giảm khi tăng chiều dài đuôi kỵ nước. Trong một nghiên cứu khác, Singare và MHATRE đã phát hiện ra rằng CMC của các chất hoạt động bề mặt N-α-acylarginine giảm khi tăng số lượng nguyên tử carbon đuôi kỵ nước (Bảng 1).
Yoshimura et al. đã nghiên cứu CMC của các chất hoạt động bề mặt gemini dựa trên axit amin có nguồn gốc từ cysteine và cho thấy CMC giảm khi chiều dài chuỗi carbon trong chuỗi kỵ nước tăng từ 10 lên 12. Việc tăng thêm chiều dài chuỗi carbon lên 14 dẫn đến tăng CMC, điều này xác nhận rằng các chất hoạt động Song Song Song có xu hướng thấp hơn.
Faustino et al. đã báo cáo sự hình thành của các micelle hỗn hợp trong dung dịch nước của chất hoạt động bề mặt gemini anion dựa trên cystine. Các chất hoạt động bề mặt Gemini cũng được so sánh với các chất hoạt động bề mặt đơn phân thông thường tương ứng (C 8 Cys). Các giá trị CMC của hỗn hợp chất bề mặt lipid được báo cáo là thấp hơn so với các chất hoạt động bề mặt tinh khiết. Các chất hoạt động bề mặt Gemini và 1,2-diheptanoyl-SN-glyceryl-3-phosphocholine, một phospholipid hòa tan trong nước, có CMC ở mức độ milimole.
Shrestha và Aramaki đã điều tra sự hình thành các micelle giống như sâu nhớt trong dung dịch nước của các chất hoạt động bề mặt anion-không có dựa trên axit amin hỗn hợp trong trường hợp không có muối phụ gia. Trong nghiên cứu này, N-dodecyl glutamate được tìm thấy có nhiệt độ Krafft cao hơn; Tuy nhiên, khi được trung hòa với axit amin cơ bản L-lysine, nó tạo ra các micelle và dung dịch bắt đầu hoạt động giống như một chất lỏng Newton ở 25 ° C.
6.2 Độ hòa tan trong nước tốt
Độ hòa tan trong nước tốt của AAS là do sự hiện diện của các liên kết đồng NH. Điều này làm cho AAS phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường hơn so với các chất hoạt động bề mặt thông thường tương ứng. Độ hòa tan trong nước của axit N-acyl-l-glutamic thậm chí còn tốt hơn do 2 nhóm carboxyl của nó. Khả năng hòa tan trong nước của CN (CA) 2 cũng tốt vì có 2 nhóm arginine ion trong 1 phân tử, dẫn đến sự hấp phụ và khuếch tán hiệu quả hơn ở giao diện tế bào và thậm chí ức chế vi khuẩn hiệu quả ở nồng độ thấp hơn.
Nhiệt độ 6,3 Krafft và điểm Krafft
Nhiệt độ Krafft có thể được hiểu là hành vi hòa tan cụ thể của các chất hoạt động bề mặt có độ hòa tan tăng mạnh so với nhiệt độ cụ thể. Các chất hoạt động bề mặt ion có xu hướng tạo ra hydrat rắn, có thể kết tủa ra khỏi nước. Ở một nhiệt độ cụ thể (cái gọi là nhiệt độ Krafft), sự gia tăng mạnh mẽ và không liên tục trong độ hòa tan của các chất hoạt động bề mặt thường được quan sát. Điểm Krafft của một chất hoạt động bề mặt ion là nhiệt độ KRAFFT của nó tại CMC.
Đặc điểm hòa tan này thường được nhìn thấy đối với các chất hoạt động bề mặt ion và có thể được giải thích như sau: độ hòa tan của monome không có chất hoạt động bề mặt bị giới hạn dưới nhiệt độ Krafft cho đến khi đạt được điểm Krafft, trong đó độ hòa tan của nó tăng dần do sự hình thành micelle. Để đảm bảo độ hòa tan hoàn toàn, cần phải chuẩn bị các công thức chất hoạt động bề mặt ở nhiệt độ trên điểm Krafft.
Nhiệt độ KRAFFT của AAS đã được nghiên cứu và so sánh với các chất hoạt động bề mặt tổng hợp thông thường.Shrestha và Aramaki đã nghiên cứu nhiệt độ KRAFFT của AAS dựa trên arginine và thấy rằng nồng độ micelle quan trọng thể hiện hành vi tổng hợp ở dạng biến dạng trước 2-5 ×. thảo luận về mối quan hệ giữa nhiệt độ KRAFFT và dư lượng axit amin của họ.
Trong các thí nghiệm, người ta thấy rằng nhiệt độ KRAFFT của N-Hexadecanoyl AAS tăng lên khi giảm kích thước của dư lượng axit amin (phenylalanine là một ngoại lệ), trong khi nhiệt của độ hòa tan (hấp thụ nhiệt) tăng khi giảm kích thước của dư lượng axit amin (ngoại trừ glycine và phenylanine). Người ta đã kết luận rằng trong cả hai hệ thống alanine và phenylalanine, tương tác DL mạnh hơn tương tác LL ở dạng rắn của muối N-Hexadecanoyl AAS.
Brito et al. Xác định nhiệt độ KRAFFT của ba loạt các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin mới bằng cách sử dụng vi mô hóa quét vi sai và thấy rằng việc thay đổi ion trifluoroacetate thành ion iodide dẫn đến sự gia tăng đáng kể nhiệt độ krafft (khoảng 6 ° C), từ 47 ° C đến 53 ° C. Sự hiện diện của các liên kết cis-double và sự không bão hòa có trong các chất dẫn truyền Serv chuỗi dài đã dẫn đến sự giảm đáng kể nhiệt độ KRAFFT. N-dodecyl glutamate đã được báo cáo là có nhiệt độ Krafft cao hơn. Tuy nhiên, trung hòa với axit amin cơ bản L-lysine dẫn đến sự hình thành các micelle trong dung dịch hoạt động giống như chất lỏng Newton ở 25 ° C.
6.4 Căng thẳng bề mặt
Căng thẳng bề mặt của chất hoạt động bề mặt có liên quan đến chiều dài chuỗi của phần kỵ nước. Zhang et al. Xác định sức căng bề mặt của natri cocoyl glycinate bằng phương pháp tấm Wilhelmy (25 ± 0,2) ° C và xác định giá trị căng thẳng bề mặt tại CMC là 33 mn -m -1, CMC là 0,21 mmol -L -1. Yoshimura et al. Xác định sức căng bề mặt của 2C N Cys loại axit amin dựa trên sức căng bề mặt của các chất hoạt động bề mặt dựa trên 2C N Cys. Nó đã được tìm thấy rằng sức căng bề mặt tại CMC giảm khi tăng chiều dài chuỗi (cho đến n = 8), trong khi xu hướng được đảo ngược đối với các chất hoạt động bề mặt có n = 12 hoặc chiều dài chuỗi dài hơn.
Ảnh hưởng của CAC1 2 đến sức căng bề mặt của các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin dicarboxylated cũng đã được nghiên cứu. Trong các nghiên cứu này, CAC1 2 đã được thêm vào dung dịch nước của ba chất hoạt động bề mặt loại axit amin dicarboxylated (C12 malNA 2, C12 Aspna 2 và C12 Gluna 2). Các giá trị cao nguyên sau CMC được so sánh và người ta thấy rằng sức căng bề mặt giảm ở nồng độ CAC1 2 rất thấp. Điều này là do ảnh hưởng của các ion canxi đối với sự sắp xếp của chất hoạt động bề mặt tại giao diện nước khí. Các căng thẳng bề mặt của các muối của N-dodecylaminomalonate và N-dodecylaspartate, mặt khác, cũng gần như không đổi tới 10 mmol-L -1 CAC1 2. Trên 10 mmol -L -1, sức căng bề mặt tăng mạnh, do sự hình thành kết tủa muối canxi của chất hoạt động bề mặt. Đối với muối disodium của N-dodecyl glutamate, việc bổ sung vừa phải CAC1 2 dẫn đến giảm đáng kể sức căng bề mặt, trong khi việc tiếp tục tăng nồng độ CAC1 2 không còn gây ra thay đổi đáng kể.
Để xác định động học hấp phụ của Gemini-type AAS tại giao diện nước khí, sức căng bề mặt động được xác định bằng phương pháp áp suất bong bóng tối đa. Kết quả cho thấy trong thời gian thử nghiệm dài nhất, sức căng bề mặt động 2C 12 Cys không thay đổi. Việc giảm sức căng bề mặt động chỉ phụ thuộc vào nồng độ, chiều dài của đuôi kỵ nước và số lượng đuôi kỵ nước. Tăng nồng độ của chất hoạt động bề mặt, giảm chiều dài chuỗi cũng như số lượng chuỗi dẫn đến sự phân rã nhanh hơn. Các kết quả thu được cho nồng độ cao hơn của C N Cys (n = 8 đến 12) được tìm thấy rất gần với CMC được đo bằng phương pháp Wilhelmy.
Trong một nghiên cứu khác, các căng thẳng bề mặt động của natri Dilauryy cystine (SDLC) và natri didecamino cystine được xác định bằng phương pháp tấm Wilhelmy, và ngoài ra, căng thẳng bề mặt cân bằng của dung dịch nước của chúng được xác định bằng phương pháp thể tích giảm. Phản ứng của liên kết disulfide cũng được nghiên cứu thêm bằng các phương pháp khác. Việc bổ sung mercaptoethanol vào dung dịch 0,1 mmol -L -1SDLC đã dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng lực căng bề mặt từ 34 mn -m -1 đến 53 mn -m -1. Do NaClo có thể oxy hóa các liên kết disulfide của SDLC với các nhóm axit sulfonic, nên không có cốt liệu nào được quan sát thấy khi NaClo (5 mmol -L -1) được thêm vào dung dịch SDLC 0,1 mmol -L -1. Kính hiển vi điện tử truyền tải và kết quả tán xạ ánh sáng động cho thấy không có cốt liệu nào được hình thành trong dung dịch. Căng thẳng bề mặt của SDLC đã được tìm thấy tăng từ 34 mn -m -1 đến 60 mn -m -1 trong khoảng thời gian 20 phút.
6.5 Tương tác bề mặt nhị phân
Trong các ngành khoa học đời sống, một số nhóm đã nghiên cứu các tính chất rung động của hỗn hợp Cation AAS (chất hoạt động bề mặt dựa trên arginine arginine) và phospholipid ở giao diện nước khí, cuối cùng kết luận rằng tính chất không lý tưởng này gây ra sự tương tác tĩnh điện.
6.6 Tính chất tổng hợp
Sự tán xạ ánh sáng động thường được sử dụng để xác định tính chất tổng hợp của các monome dựa trên axit amin và chất hoạt động bề mặt Song Tử ở nồng độ trên CMC, mang lại đường kính thủy động học rõ ràng DH (= 2R H). Các tập hợp được hình thành bởi C N Cys và 2CN Cys tương đối lớn và có phân phối quy mô rộng so với các chất hoạt động bề mặt khác. Tất cả các chất hoạt động bề mặt ngoại trừ 2C 12 Cys thường tạo thành cốt liệu khoảng 10nm. Kích thước micelle của chất hoạt động bề mặt Song Tử lớn hơn đáng kể so với các đối tác đơn phân của chúng. Sự gia tăng chiều dài chuỗi hydrocarbon cũng dẫn đến sự gia tăng kích thước micelle. Ohta et al. đã mô tả các tính chất tổng hợp của ba loại lập thể khác nhau của N-dodecyl-phenyl-alanyl-phenyl-alanine tetramethylammonium trong dung dịch nước và cho thấy các diastereoisomers có nồng độ tập hợp quan trọng trong dung dịch nước. Iwahashi et al. Được nghiên cứu bằng lưỡng sắc tròn, NMR và phép đo thẩm thấu áp suất hơi Sự hình thành axit n-dodecanoyl-l-glutamic, n-dodecanoyl-valine của chúng và các chất độc của chúng được đầu tư vào các dung môi khác nhau Bằng lưỡng sắc tròn, NMR và phép đo thẩm thấu áp suất hơi.
6.7 Hấp phụ giao thoa
Sự hấp phụ giao thoa của các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin và so sánh với đối tác thông thường của nó cũng là một trong những hướng nghiên cứu. Ví dụ, các đặc tính hấp phụ giao thoa của este dodecyl của các axit amin thơm thu được từ LET và LEP đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng LET và LEP đã thể hiện các khu vực giao thoa thấp hơn tại giao diện chất lỏng khí và giao diện nước/hexane, tương ứng.
Bordes et al. đã nghiên cứu hành vi giải pháp và sự hấp phụ tại giao diện nước khí của ba chất hoạt động bề mặt axit amin dicarboxylated, muối disodium của dodecyl glutamate, dodecyl aspartate và aminomalonate (với 3, 2 và 1 nguyên tử carbon giữa hai nhóm carboxyl, tương ứng). Theo báo cáo này, CMC của các chất hoạt động bề mặt dicarboxylated cao hơn 4-5 lần so với muối dodecyl glycine monocarboxylated. Điều này được quy cho sự hình thành các liên kết hydro giữa các chất hoạt động bề mặt dicarboxyl hóa và các phân tử lân cận thông qua các nhóm amide trong đó.
6.8 Hành vi pha
Các pha khối không liên tục đẳng hướng được quan sát cho các chất hoạt động bề mặt ở nồng độ rất cao. Các phân tử chất hoạt động bề mặt với các nhóm đầu rất lớn có xu hướng hình thành các tập hợp có độ cong dương nhỏ hơn. Marques et al. đã nghiên cứu hành vi pha của các hệ thống 12LY12/12SER và 8LY8/16SER (xem Hình 10) và kết quả cho thấy hệ thống 12LYS12/12SER có vùng phân tách pha giữa các vùng MICELAR và hệ thống MICELAR của MICELAR. vùng pha mụn nước). Cần lưu ý rằng đối với vùng mụn nước của hệ thống 12LY12/12SER, các túi luôn cùng tồn tại với các micelle, trong khi vùng túi của hệ thống 8LY8/16SER chỉ có túi.
Hỗn hợp catanionic của các chất hoạt động bề mặt dựa trên lysine và serine: cặp 12lys12/12ser đối xứng (trái) và cặp 8LY8/16SER không đối xứng (phải)
6.9 Khả năng nhũ hóa
Kouchi et al. kiểm tra khả năng nhũ hóa, căng thẳng giao thoa, độ phân tán và độ nhớt của N- [3-dodecyl-2-hydroxypropyl] -L-arginine, L-glutamate và các AAS khác. So với các chất hoạt động bề mặt tổng hợp (các đối tác không ion và lưỡng tính thông thường của chúng), kết quả cho thấy AAS có khả năng nhũ hóa mạnh hơn so với các chất hoạt động bề mặt thông thường.
Baczko et al. tổng hợp các chất hoạt động bề mặt axit amin anion mới và nghiên cứu sự phù hợp của chúng như các dung môi quang phổ NMR định hướng của chirus. Một loạt các dẫn xuất L-Phe hoặc L-Ala dựa trên sulfonate với các đuôi kỵ nước khác nhau (pentyl ~ tetradecyl) đã được tổng hợp bằng cách phản ứng các axit amin với anhydride o-sulfobenzoic. Wu et al. Các muối natri tổng hợp của N-Fatty Acyl AAS vàđã nghiên cứu khả năng nhũ hóa của chúng trong nhũ tương dầu trong nước và kết quả cho thấy những chất hoạt động bề mặt này hoạt động tốt hơn với ethyl acetate là pha dầu so với N-hexane là pha dầu.
6.10 Những tiến bộ trong tổng hợp và sản xuất
Khả năng chống nước cứng có thể được hiểu là khả năng của các chất hoạt động bề mặt để chống lại sự hiện diện của các ion như canxi và magiê trong nước cứng, tức là khả năng tránh kết tủa vào xà phòng canxi. Các chất hoạt động bề mặt có khả năng chống nước cao rất hữu ích cho các công thức chất tẩy và các sản phẩm chăm sóc cá nhân. Khả năng chống nước cứng có thể được đánh giá bằng cách tính toán sự thay đổi độ hòa tan và hoạt động bề mặt của chất hoạt động bề mặt với sự hiện diện của các ion canxi.
Một cách khác để đánh giá khả năng chống nước cứng là tính toán tỷ lệ phần trăm hoặc gam của chất hoạt động bề mặt cần thiết cho xà phòng canxi được hình thành từ 100 g natri oleate để được phân tán trong nước. Ở những khu vực có nước cứng cao, nồng độ cao của các ion canxi và magiê và hàm lượng khoáng chất có thể gây khó khăn cho một số ứng dụng thực tế. Thông thường ion natri được sử dụng làm ion đối thủ của chất hoạt động bề mặt anion tổng hợp. Do ion canxi hóa trị bị ràng buộc với cả hai phân tử chất hoạt động bề mặt, nên nó làm cho chất hoạt động bề mặt kết tủa dễ dàng hơn từ dung dịch làm cho chất tẩy rửa ít có khả năng hơn.
Nghiên cứu về khả năng chống nước cứng của AAS cho thấy khả năng kháng axit và nước cứng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi một nhóm carboxyl bổ sung, và khả năng kháng axit và nước cứng tăng hơn nữa khi tăng chiều dài của nhóm spacer giữa hai nhóm carboxyl. Thứ tự của axit và kháng nước cứng là c 12 glycinate <c 12 aspartate <c 12 glutamate. So sánh liên kết amide dicarboxylated và chất hoạt động bề mặt amino dicarboxylated, tương ứng, người ta thấy rằng phạm vi pH của sau này rộng hơn và hoạt động bề mặt của nó tăng lên khi bổ sung một lượng axit thích hợp. Các axit amin n-alkyl dicarboxylated cho thấy hiệu ứng chelat trong sự hiện diện của các ion canxi và c 12 aspartate hình thành gel trắng. C 12 glutamate cho thấy hoạt động bề mặt cao ở nồng độ Ca 2+ cao và dự kiến sẽ được sử dụng trong khử mặn nước biển.
6.11 Khả năng phân tán
Khả năng phân tán đề cập đến khả năng của một chất hoạt động bề mặt để ngăn chặn sự kết hợp và lắng đọng của chất hoạt động bề mặt trong dung dịch.Khả năng phân tán là một đặc tính quan trọng của các chất hoạt động bề mặt làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong chất tẩy rửa, mỹ phẩm và dược phẩm.Một tác nhân phân tán phải chứa một liên kết este, ether, amide hoặc amino giữa nhóm kỵ nước và nhóm ưa nước cuối cùng (hoặc giữa các nhóm kỵ nước chuỗi thẳng).
Nói chung, các chất hoạt động bề mặt anion như alkanolamido sunfat và các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính như amidosulfobetaine đặc biệt hiệu quả như các chất phân tán cho xà phòng canxi.
Nhiều nỗ lực nghiên cứu đã xác định khả năng phân tán của AAS, trong đó N-Lauyl lysine được tìm thấy tương thích kém với nước và khó sử dụng cho các công thức mỹ phẩm.Trong loạt bài này, các axit amin cơ bản thay thế N-Acyl có khả năng phân tán tuyệt vời và được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm để cải thiện các công thức.
07 Độc tính
Các chất hoạt động bề mặt thông thường, đặc biệt là các chất hoạt động bề mặt cation, rất độc đối với các sinh vật dưới nước. Độc tính cấp tính của chúng là do hiện tượng tương tác ion hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt tại giao diện nước. Giảm CMC của các chất hoạt động bề mặt thường dẫn đến sự hấp phụ giao thoa mạnh hơn của các chất hoạt động bề mặt, thường dẫn đến độc tính cấp tính tăng cao của chúng. Sự gia tăng chiều dài của chuỗi các chất hoạt động bề mặt kỵ nước cũng dẫn đến sự gia tăng độc tính cấp tính của chất hoạt động bề mặt.Hầu hết các AAS thấp hoặc không độc hại đối với con người và môi trường (đặc biệt là các sinh vật biển) và phù hợp để sử dụng làm nguyên liệu thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.Nhiều nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các chất hoạt động bề mặt axit amin nhẹ nhàng và không kích thích da. Các chất hoạt động bề mặt dựa trên arginine được biết là ít độc hơn so với các đối tác thông thường của chúng.
Brito et al. đã nghiên cứu các đặc tính hóa lý và độc tính của các amphiphiles dựa trên axit amin và [các dẫn xuất của chúng từ tyrosine (TYR), hydroxyproline (Hyp), Serine (Ser) và Lysine (Lys)] sự hình thành tự phát của các vesicles. Họ đã tổng hợp các túi cation của dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/Lys-dairvative và/hoặc hỗn hợp dẫn xuất Ser-/Lys và thử nghiệm độc tính sinh thái của chúng và tiềm năng tán huyết, cho thấy tất cả các hỗn hợp có chứa túi.
Rosa et al. đã nghiên cứu các liên kết (liên kết) của DNA với các túi cation dựa trên axit amin ổn định. Không giống như các chất hoạt động bề mặt cation thông thường, thường có vẻ độc hại, sự tương tác của các chất hoạt động bề mặt axit amin cation dường như không độc hại. Các AAS cation dựa trên arginine, tạo thành các túi ổn định kết hợp với một số chất hoạt động bề mặt anion. Các chất ức chế ăn mòn dựa trên axit amin cũng được báo cáo là không độc hại. Những chất hoạt động bề mặt này dễ dàng được tổng hợp với độ tinh khiết cao (lên tới 99%), chi phí thấp, dễ phân hủy sinh học và hoàn toàn hòa tan trong môi trường nước. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chất hoạt động bề mặt axit amin chứa lưu huỳnh là vượt trội trong ức chế ăn mòn.
Trong một nghiên cứu gần đây, Perinelli et al. báo cáo một hồ sơ độc tính thỏa đáng của rhamnolipids so với các chất hoạt động bề mặt thông thường. Rhamnolipids được biết đến là chất tăng cường tính thấm. Họ cũng báo cáo tác dụng của rhamnolipids đối với tính thấm biểu mô của thuốc đại phân tử.
08 Hoạt động kháng khuẩn
Hoạt tính kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt có thể được đánh giá bằng nồng độ ức chế tối thiểu. Hoạt tính kháng khuẩn của các chất hoạt động bề mặt dựa trên arginine đã được nghiên cứu chi tiết. Vi khuẩn gram âm được tìm thấy có khả năng kháng nhiều chất hoạt động bề mặt dựa trên arginine hơn so với vi khuẩn gram dương. Hoạt tính kháng khuẩn của chất hoạt động bề mặt thường được tăng lên bởi sự hiện diện của hydroxyl, cyclopropane hoặc liên kết không bão hòa trong chuỗi acyl. Castillo et al. cho thấy chiều dài của chuỗi acyl và điện tích dương xác định giá trị HLB (cân bằng hydrophilic-lipophilic) của phân tử, và chúng có ảnh hưởng đến khả năng phá vỡ màng. Nα-acylarginine methyl ester là một loại chất hoạt động bề mặt cation quan trọng khác với hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng và nó dễ phân hủy sinh học và có độc tính thấp hoặc không. Các nghiên cứu về sự tương tác của các chất hoạt động bề mặt dựa trên methyl nα-acylarginine methyl với 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine 1,2-dit Kết quả kháng khuẩn cho thấy các chất hoạt động bề mặt có hoạt tính kháng khuẩn tốt.
09 Thuộc tính lưu biến
Các đặc tính lưu biến của chất hoạt động bề mặt đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xác định và dự đoán các ứng dụng của chúng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm thực phẩm, dược phẩm, khai thác dầu, chăm sóc cá nhân và các sản phẩm chăm sóc tại nhà. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để thảo luận về mối quan hệ giữa độ nhớt của chất hoạt động bề mặt axit amin và CMC.
10 ứng dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm
AAS được sử dụng trong việc xây dựng nhiều sản phẩm chăm sóc cá nhân.Kali N-Cocoyl glycinate được tìm thấy là nhẹ nhàng trên da và được sử dụng trong làm sạch khuôn mặt để loại bỏ bùn và trang điểm. N-acyl-l-glutamic axit có hai nhóm carboxyl, khiến nó hòa tan trong nước hơn. Trong số các AAS này, AAS dựa trên c 12 axit béo được sử dụng rộng rãi trong làm sạch khuôn mặt để loại bỏ bùn và trang điểm. AAS với chuỗi C 18 được sử dụng làm chất nhũ hóa trong các sản phẩm chăm sóc da và muối N-Lauryl alanine được biết là tạo ra các bọt kem không gây khó chịu cho da và do đó có thể được sử dụng trong công thức của các sản phẩm chăm sóc em bé. Các AAS dựa trên N-Lauryl được sử dụng trong kem đánh răng có chất tẩy rửa tốt tương tự như xà phòng và hiệu quả ức chế enzyme mạnh.
Trong vài thập kỷ qua, việc lựa chọn chất hoạt động bề mặt cho mỹ phẩm, các sản phẩm chăm sóc cá nhân và dược phẩm đã tập trung vào độc tính thấp, ôn hòa, dịu dàng khi chạm và an toàn. Người tiêu dùng của các sản phẩm này nhận thức sâu sắc về sự kích thích tiềm năng, độc tính và các yếu tố môi trường.
Ngày nay, AAS được sử dụng để hình thành nhiều dầu gội, thuốc nhuộm tóc và xà phòng tắm do nhiều lợi thế của chúng so với các đối tác truyền thống của họ trong mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân.Các chất hoạt động bề mặt dựa trên protein có đặc tính mong muốn cần thiết cho các sản phẩm chăm sóc cá nhân. Một số AAS có khả năng hình thành phim, trong khi những người khác có khả năng tạo bọt tốt.
Các axit amin là các yếu tố giữ ẩm tự nhiên quan trọng trong tầng corneum. Khi các tế bào biểu bì chết, chúng trở thành một phần của tầng corneum và các protein nội bào dần dần bị suy giảm thành axit amin. Các axit amin này sau đó được vận chuyển xa hơn vào tầng corneum, nơi chúng hấp thụ chất béo hoặc chất béo giống như chất béo vào tầng lớp biểu bì, do đó cải thiện độ co giãn của bề mặt da. Khoảng 50% yếu tố dưỡng ẩm tự nhiên trong da bao gồm các axit amin và pyrrolidone.
Collagen, một thành phần mỹ phẩm phổ biến, cũng chứa các axit amin giữ cho da mềm mại.Các vấn đề về da như độ nhám và xỉn màu phần lớn là do thiếu axit amin. Một nghiên cứu cho thấy rằng trộn một axit amin với một loại thuốc mỡ bị bỏng da, và các khu vực bị ảnh hưởng trở lại trạng thái bình thường của chúng mà không bị sẹo sẹo.
Các axit amin cũng đã được tìm thấy là rất hữu ích trong việc chăm sóc lớp biểu bì bị tổn thương.Tóc khô, không có hình dạng có thể cho thấy sự giảm nồng độ axit amin trong một tầng corneum bị hư hỏng nghiêm trọng. Axit amin có khả năng xâm nhập vào lớp biểu bì vào trục tóc và hấp thụ độ ẩm từ da.Khả năng này của các chất hoạt động bề mặt dựa trên axit amin làm cho chúng rất hữu ích trong dầu gội, thuốc nhuộm tóc, làm mềm tóc, điều hòa tóc và sự hiện diện của axit amin làm cho tóc mạnh mẽ.
11 ứng dụng trong mỹ phẩm hàng ngày
Hiện tại, có nhu cầu ngày càng tăng đối với các công thức chất tẩy rửa dựa trên axit amin trên toàn thế giới.AAS được biết là có khả năng làm sạch tốt hơn, khả năng tạo bọt và đặc tính làm mềm vải, khiến chúng phù hợp với chất tẩy rửa gia đình, dầu gội, rửa cơ thể và các ứng dụng khác.Một AAS lưỡng tính có nguồn gốc từ axit aspartic được báo cáo là một chất tẩy rửa có hiệu quả cao với các đặc tính chelating. Việc sử dụng các thành phần chất tẩy rửa bao gồm axit N-alkyl-β-aminoethoxy đã được tìm thấy để làm giảm kích ứng da. Một công thức chất tẩy rửa chất lỏng bao gồm N-CoCoyl-β-aminopropionate đã được báo cáo là một chất tẩy rửa hiệu quả cho các vết dầu trên bề mặt kim loại. Một chất hoạt động bề mặt axit aminocarboxylic, C 14 Chohch 2 NHCH 2 Coona, cũng đã được chứng minh là có chất tẩy rửa tốt hơn và được sử dụng để làm sạch dệt may, thảm, tóc, thủy tinh, v.v.
Việc chuẩn bị các công thức chất tẩy rửa dựa trên n- (n'-long chuỗi acyl-β-alanyl) -β-alanine đã được Keigo và Tatsuya báo cáo trong bằng sáng chế của họ để có khả năng rửa và ổn định tốt hơn, dễ dàng phá vỡ và làm mềm vải tốt. KAO đã phát triển một công thức chất tẩy rửa dựa trên N-Acyl-1 -N-hydroxy-β-alanine và báo cáo kích ứng da thấp, kháng nước cao và công suất loại bỏ vết bẩn cao.
Công ty Nhật Bản Ajinomoto sử dụng AAS độc hại và dễ phân hủy thấp dựa trên axit L-glutamic, L-arginine và L-lysine làm thành phần chính trong dầu gội, chất tẩy rửa và mỹ phẩm (Hình 13). Khả năng của các chất phụ gia enzyme trong các công thức chất tẩy để loại bỏ sự tắc nghẽn protein cũng đã được báo cáo. N-acyl AAS có nguồn gốc từ axit glutamic, alanine, methylglycine, serine và axit aspartic đã được báo cáo cho việc sử dụng chúng là chất tẩy lỏng tuyệt vời trong dung dịch nước. Những chất hoạt động bề mặt này hoàn toàn không làm tăng độ nhớt, ngay cả ở nhiệt độ rất thấp và có thể dễ dàng chuyển từ bình lưu trữ của thiết bị tạo bọt để thu được bọt đồng nhất.
Thời gian đăng: JUN-09-2022