1.前言
烷基糖苷(AlkylPolyglycoside簡稱APG)是近年來發展起來的一類新型非離子表面活性劑。烷基糖苷具有優良的表面活性和發泡能力,去污力強,配伍性能極佳,有良好的協同效應,在水中有很強的溶解能力,即使在濃度很高的酸､堿､鹽溶液中,其溶解度仍很高,無濁點和膠凝現象。生物降解迅速徹底,無毒､無刺激性,可廣泛用于洗滌乳化､增溶保濕等功能制品的主活性物,在洗滌､食品和化妝品等工業中具有廣闊的應用前景,是真正能稱得上“世界級”表面活性劑的唯一品種,引起廣泛的關注。
烷基糖苷的主要原料是淀粉及其水解產物,淀粉是可以再生的天然資源,其來源豐富､成本低廉。通過淀粉水解產物一葡萄糖與脂肪族醇反應脫水,即得烷基糖苷。
2.烷基糖苷的合成
2.1烷基糖苷的合成方法主要有轉糖苷法,直接苷化法,Koenigs-Knorr反應法,酶催化法等。
2.1.1轉糖苷法
葡萄糖和丁醇在酸催化下脫水生成丁苷,丁苷與脂肪族醇進行轉苷化生成烷基糖苷。反應通式為:
2.1.2直接苷化法
葡萄糖和脂肪族醇在酸催化下直接脫水生成烷基糖苷。
2.1.3Koenigs_Knorr法
葡萄糖經過乙酰化后,在HBr-HAc存在下生成糖苷基溴化物,再用Ag2O催化與脂肪醇反應,生成烷基糖苷。
該法因使用價昂的催化劑,以致成本偏高。
2.1.4酶催化法
酶催化法具有選擇性好､產品純度高､收率高的優點,但目前實現工業化生產尚有一定難度。
2.2實驗室合成
實驗室合成APG一般采用轉苷法,直苷法雖然步驟簡單,但葡萄糖在弱極性的脂肪族醇中的溶解度小,故反應難以進行;而葡萄糖在強極性的丁醇中溶解度大,第一步脫水生成丁苷后再行轉苷化。在第一步丁苷化中,通常采用丁醇過量;在第二步轉苷化中,也采用脂肪族醇過量,以利于反應的完全。
合成步驟如下:
將0.01mol對甲基苯磺酸溶于3mol丁醇,然后加入帶攪拌､回流､分水裝置的三口反應瓶中,攪拌;將1mol葡萄糖與3mol丁醇配成懸濁液,預熱后緩慢滴加入瓶中;緩慢升溫,維持液溫110～120℃,蒸餾除去過量的丁醇和生成的水;將3mol月桂醇(十二醇)預熱后加入反應瓶中,攪拌,進行轉苷化;維持液溫110～120℃,真空蒸餾除去過量的月桂醇;用堿液調PH=8～9,并進一步精制烷基糖苷,精制過程中,需采用H2O2漂白反應中生成的有色物質,最后得到十二烷基糖苷。
通過上述方法改用不同的脂肪族醇,則得到烷基碳數不同的烷基糖苷。
采用本法合成的烷基糖苷性能優良､色澤好。
3.烷基糖苷的性能
3.1表面活性
3.1.1表面張力
烷基碳原子數大于C8的糖苷均具有優良的表面性。表1列出了十二烷基單葡萄糖苷的表面張力與濃度的關系。
3.1.2臨界膠束濃度
表2列出了一些烷基糖苷的臨界膠束濃度(CMC)､γCMC及分子截面積(A)的數據。
由表2可知,隨烷基中碳原子數增加,CMC和γCMC都減小。所有糖苷的分子截面相似,說明是糖基占據在水表面上。
作者發現烷基糖苷的CMC與烷基碳數(N)之間有良好的線性關系,并可用下式表示。
logCMC(mol·L-1)=2.30-0.5N
3.1.3表面張力與溫度的關系
烷基糖苷的表面張力隨溫度的升高而降低。表3列舉了十二烷基葡萄糖單苷在不同溫度下的表面張力,作者發現它們具有良好的線性關系,并服從下列方程。
γ(N.m-1)=57.02-0.467t(℃)
3.2起泡力
烷基糖苷具有優良的起泡力､泡沫細膩豐富､厚實而穩定。表4列出若干糖苷的發泡力,并與其他表面活性劑比較。
3.3毒理學性質
實驗證明,糖苷基本無毒､無刺激性､生物降解快而徹底(>96%),口服急性毒性極低,正十八烷基9聚葡萄糖苷的LD50>35g/kg,即使這樣高的劑量也不能致死,應屬于基本無毒。
4.烷基糖苷(APG)的應用
APG除具有傳統表面活性劑的優良性能外,還具有無毒､無刺激性､生物降解迅速､徹底等獨特的性能而優于原有的任何一類表面活性劑。因此,它受到眾多領域的特殊青睞,其應用領域十分廣泛。
4.1洗滌劑
4.1.1餐具洗滌劑
傳統的廚用洗滌劑是以LAS/AEO為主要成份,由于其溶解性和溫和性較差,必須加入較多的有一定毒性的助溶劑烷基氧化胺等用以改善性能,AEO的起泡能力也很差。與AEO不同,APG有良好的溶解性､溫和性､起泡力和去脂性,APG與LAS有優異的協同效應。LAS/APG的泡沫性能和CMC值均優于單一組分,且不隨水的硬度而變化,混合物的刺激性幾乎與APG相同。APG易漂洗､無斑痕､并有爽快舒適的使用感,正成為新一代餐用洗滌劑的主要成分。
4.1.2工業洗滌劑
APG在濃的強酸､強堿和電解質中,仍有良好的溶解性和相容性,可用于配制工業洗滌劑,清洗汽車､機械､鉆井等表面的泥土和油污,且有延緩金屬氧化與腐蝕的功能而優于其他表面活性劑,可廣泛用于機械､石油､運輸､消防､輕工業等領域。
4.2在化妝品中的應用
由于天然原料制成的烷基糖苷具有溫和､無毒無刺激､優越的乳化和保濕性､柔軟和養護等作用,完全符合現代化妝品的要求,國外都已開始采用APG配制化妝品,這類新產品顯示出卓越的養護､保濕､柔軟和潤滑等作用,深受人們的歡迎。由于APG沒有逆相濁點和凝膠現象,溶解性能好,是一類良好的乳化劑。乳液性能穩定,能在較大的溫度范圍內長期存放,因而擴大了在化妝品中的使用范圍,用APG配制的燙發劑能減少頭發的損傷,保護頭發,延長發型定型時間。
4.3在食品工業中的應用
APG可作為乳化劑､防腐劑､發泡劑､分散劑､潤濕劑､增稠劑､消泡劑和破乳劑等,在食品加工中具有廣闊的應用前景。作為食品乳化劑,可使油脂與水乳化分散,使食品各組分混合均勻,改善性能和口味,并兼有防霉､防腐､發泡､消泡､防粘和防脂肟凝聚的多種功能,增加食品的穩定性和存放時間。APG還具有良好的親水性(HLB10—19)和親油性(HLB5—9),而增加食品乳化劑的品種。
APG還可在農藥､醫藥､紡織､印染､涂料等多種行業得到廣泛的應用。
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