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作 者： 熊伟,李缨,张季爽,蔡炳新 关键词： 烷基糖苷,合成,性能,应用 摘 要： 作者结合自己的研究成果,综述了烷基糖苷的合成方法?优良的性能及其广泛的应用前景。 内 容： 1.前言 烷基糖苷(AlkylPolyglycoside简称APG)是近年来发展起来的一类新型非离子表面活性剂。烷基糖苷具有优良的表面活性和发泡能力,去污 力强,配伍性能极佳,有良好的协同效应,在水中有很强的溶解能力,即使在浓度很高的酸?碱?盐溶液中,其溶解度仍很高,无浊点和胶凝现象。生物降解迅速彻 底,无毒?无刺激性,可广泛用于洗涤乳化?增溶保湿等功能制品的主活性物,在洗涤?食品和化妆品等工业中具有广阔的应用前景,是真正能称得上“世界级”表 面活性剂的唯一品种,引起广泛的关注。 烷基糖苷的主要原料是淀粉及其水解产物,淀粉是可以再生的天然资源,其来源丰富?成本低廉。通过淀粉水解产物一葡萄糖与脂肪族醇反应脱水,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转糖苷法,直接苷化法,Koenigs-Knorr反应法,酶催化法等。 2.1.1转糖苷法 葡萄糖和丁醇在酸催化下脱水生成丁苷,丁苷与脂肪族醇进行转苷化生成烷基糖苷。反应通式为:  2.1.2直接苷化法 葡萄糖和脂肪族醇在酸催化下直接脱水生成烷基糖苷。 2.1.3Koenigs_Knorr法 葡萄糖经过乙酰化后,在HBr-HAc存在下生成糖苷基溴化物,再用Ag2O催化与脂肪醇反应,生成烷基糖苷。 该法因使用价昂的催化剂,以致成本偏高。 2.1.4酶催化法 酶催化法具有选择性好?产品纯度高?收率高的优点,但目前实现工业化生产尚有一定难度。 2.2实验室合成 实验室合成APG一般采用转苷法,直苷法虽然步骤简单,但葡萄糖在弱极性的脂肪族醇中的溶解度小,故反应难以进行;而葡萄糖在强极性的丁醇中溶解度大,第 一步脱水生成丁苷后再行转苷化。在第一步丁苷化中,通常采用丁醇过量;在第二步转苷化中,也采用脂肪族醇过量,以利于反应的完全。 合成步骤如下: 将0.01mol对甲基苯磺酸溶于3mol丁醇,然后加入带搅拌?回流?分水装置的三口反应瓶中,搅拌;将1mol葡萄糖与3mol丁醇配成悬浊液,预热 后缓慢滴加入瓶中;缓慢升温,维持液温110～120℃,蒸馏除去过量的丁醇和生成的水;将3mol月桂醇(十二醇)预热后加入反应瓶中,搅拌,进行转苷 化;维持液温110～120℃,真空蒸馏除去过量的月桂醇;用碱液调PH=8～9,并进一步精制烷基糖苷,精制过程中,需采用H2O2漂白反应中生成的有 色物质,最后得到十二烷基糖苷。 通过上述方法改用不同的脂肪族醇,则得到烷基碳数不同的烷基糖苷。 采用本法合成的烷基糖苷性能优良?色泽好。 3.烷基糖苷的性能 3.1表面活性 3.1.1表面张力 烷基碳原子数大于C8的糖苷均具有优良的表面性。表1列出了十二烷基单葡萄糖苷的表面张力与浓度的关系。  3.1.2临界胶束浓度 表2列出了一些烷基糖苷的临界胶束浓度(CMC)?γCMC及分子截面积(A)的数据。  由表2可知,随烷基中碳原子数增加,CMC和γCMC都减小。所有糖苷的分子截面相似,说明是糖基占据在水表面上。 作者发现烷基糖苷的CMC与烷基碳数(N)之间有良好的线性关系,并可用下式表示。 logCMC(mol·L-1)=2.30-0.5N 3.1.3表面张力与温度的关系 烷基糖苷的表面张力随温度的升高而降低。表3列举了十二烷基葡萄糖单苷在不同温度下的表面张力,作者发现它们具有良好的线性关系,并服从下列方程。 γ(N.m-1)=57.02-0.467t(℃)  3.2起泡力 烷基糖苷具有优良的起泡力?泡沫细腻丰富?厚实而稳定。表4列出若干糖苷的发泡力,并与其他表面活性剂比较。  3.3毒理学性质 实验证明,糖苷基本无毒?无刺激性?生物降解快而彻底(>96%),口服急性毒性极低,正十八烷基9聚葡萄糖苷的LD50>35g/kg,即使这样高的剂量也不能致死,应属于基本无毒。 4.烷基糖苷(APG)的应用 APG除具有传统表面活性剂的优良性能外,还具有无毒?无刺激性?生物降解迅速?彻底等独特的性能而优于原有的任何一类表面活性剂。因此,它受到众多领域的特殊青睐,其应用领域十分广泛。 4.1洗涤剂 4.1.1餐具洗涤剂 传统的厨用洗涤剂是以LAS/AEO为主要成份,由于其溶解性和温和性较差,必须加入较多的有一定毒性的助溶剂烷基氧化胺等用以改善性能,AEO的起泡能 力也很差。与AEO不同,APG有良好的溶解性?温和性?起泡力和去脂性,APG与LAS有优异的协同效应。LAS/APG的泡沫性能和CMC值均优于单 一组分,且不随水的硬度而变化,混合物的刺激性几乎与APG相同。APG易漂洗?无斑痕?并有爽快舒适的使用感,正成为新一代餐用洗涤剂的主要成分。 4.1.2工业洗涤剂 APG在浓的强酸?强碱和电解质中,仍有良好的溶解性和相容性,可用于配制工业洗涤剂,清洗汽车?机械?钻井等表面的泥土和油污,且有延缓金属氧化与腐蚀的功能而优于其他表面活性剂,可广泛用于机械?石油?运输?消防?轻工业等领域。 4.2在化妆品中的应用 由于天然原料制成的烷基糖苷具有温和?无毒无刺激?优越的乳化和保湿性?柔软和养护等作用,完全符合现代化妆品的要求,国外都已开始采用APG配制化妆 品,这类新产品显示出卓越的养护?保湿?柔软和润滑等作用,深受人们的欢迎。由于APG没有逆相浊点和凝胶现象,溶解性能好,是一类良好的乳化剂。乳液性 能稳定,能在较大的温度范围内长期存放,因而扩大了在化妆品中的使用范围,用APG配制的烫发剂能减少头发的损伤,保护头发,延长发型定型时间。 4.3在食品工业中的应用 APG可作为乳化剂?防腐剂?发泡剂?分散剂?润湿剂?增稠剂?消泡剂和破乳剂等,在食品加工中具有广阔的应用前景。作为食品乳化剂,可使油脂与水乳化分 散,使食品各组分混合均匀,改善性能和口味,并兼有防霉?防腐?发泡?消泡?防粘和防脂肟凝聚的多种功能,增加食品的稳定性和存放时间。APG还具有良好 的亲水性(HLB10—19)和亲油性(HLB5—9),而增加食品乳化剂的品种。 APG还可在农药?医药?纺织?印染?涂料等多种行业得到广泛的应用。 参考文献: 1.F.A.Hughes and B.W.Lew Physical and Functional propertie sofsome Higher Alkyl Polygluco sides Journal of the Ameri-can Oil Society 47(5),162—167,1970。 2.[日]公开特许,平02.264789 3.ThomasS.Patterso,etal.J.Chem.Soc.1929,300～302 4.KoenigsW.Knorr E.Chemische Berichte1901 5.全易等,精细石油化工,1996,(6),32～34 6.熊伟,新型非离子表面活性剂一烷基糖苷的合成?性能及应用研究,湖南大学硕士学位论文,1997.1 7.松村秀一,糖质系界面活性剂的制造和功能,表面,30(12),991—1004,1992 8.木神原敏之,油化学,39(7),451—458,1990 9.闫福成?常友传?李继朝,烷基糖苷表面活性剂及其工业生产,辽宁化工,(5),3—8,1994 |
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