氨基酸表面活性剂物理化学性质

氨基酸表面活性剂物理化学性质
众所周知,基于氨基酸的表面活性剂(AAS)性质多样、用途广泛,在很多应用中具有很好的适用性,比如良好的增溶性、良好的乳化性能、高效率、高表活性能以及良好的抗硬水能力(钙离子耐受性)。
传送侦测
    基于氨基酸的表面活性剂的性质(如表面张力、cmc、相行为和Krafft温度),经过大量研究,得出以下结论——AAS的表面活性优于其对应的传统表面活性剂的表面活性。
1、临界胶束浓度(cmc)
临界胶束浓度是表面活性剂的重要参数之一,支配着很多表面活性性质,如增溶性、细胞溶解作用及其与生物膜的相互作用等等。一般来说,增加碳氢尾巴的链长(增加疏水性)会导致表面活性剂溶液的cmc值减小,从而增加其表面活性。与传统的表面活性剂相比,基于氨基酸的表面活性剂通常具有较低的cmc值。
    通过头基和疏水尾巴的不同组合(单阳离子酰胺、双阳离子酰胺、双阳离子酰胺基酯),Infante等合成了3种基于精氨酸的AAS,并研究其cmc和γcmc(cmc处的表面张力),结果
表明随着疏水尾巴长度的增加,cmc和γcmc值减小。在另一项研究中,Singare和Mhatre发现,N-α-酰基精氨酸表面活性剂的cmc随着疏水尾巴碳原子数的增多而减小。
Yoshimura等研究了半胱氨酸衍生的基于氨基酸的gemini表面活性剂的cmc,结果表明疏水链中碳链长度从10增加到12时,其cmc下降。进一步将碳链长度增加到14,则导致cmc增大,这证实了长链gemini表面活性剂具有较低的聚集倾向。
    Faustino等报道了基于胱氨酸的阴离子型gemini表面活性剂的水溶液中混合胶束的形成。同时将gemini表面活性剂与对应的传统的单体表面活性剂(C 8 Cys)进行了比较。据报道,脂质-表面活性剂混合物的cmc值比纯表面活性剂的cmc值要低。gemini表面活性剂和1,2-二庚酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(一种水溶性的、能形成胶束的磷脂)其cmc为毫摩尔级别。
    Shrestha和Aramaki研究了无外加盐时,混合型基于氨基酸的阴离子-非离子表面活性剂的水溶液中粘弹性蠕虫状胶束的形成。在这项研究中,发现N-十二烷基谷氨酸具有更高的Krafft温度;然而,当用碱性氨基酸L-赖氨酸中和后,它生成了胶束,并且溶液在25 ℃开始表现得像牛顿流体。
2、良好的水溶性
AAS良好的水溶性是由于存在额外的CO-NH键。与相应的传统表面活性剂相比,这使得AAS更容易生物降解且环境友好。N-酰基-L-谷氨酸由于具有2个羧基,其水溶性甚至更佳。Cn(CA) 2 的水溶性也很好,因为1个分子中有2个离子性的精氨酸基团,因而在细胞界面上的吸附和扩散更为有效,甚至在较低浓度下就能有效抑菌。
3、Krafft 温度和 Krafft 点
Krafft温度可理解成表面活性剂特殊的溶解性行为,这些表面活性剂的溶解度在高于某一特定温度后急剧增大。离子表面活性剂具有生成固体水合物的倾向,其能够从水中沉淀出来。在某一特定温度(即所谓的Krafft温度),通常会被观察到表面活性剂的溶解度剧烈而不连续的增加。离子表面活性剂的Krafft点就是其在cmc时的Krafft温度。
    该溶解性特征通常见于离子表面活性剂,可这样解释:在低于Krafft温度时表面活性剂游离单体的溶解度有限,直到达到Krafft点,由于胶束的形成,其溶解度逐步增加。为保证完全溶解,有必要在高于Krafft点的情况下制备表面活性剂配方。
    AAS的Krafft温度已有很多研究,并与传统合成表面活性剂进行了比较。研究了基于精氨酸的AAS的Krafft温度,发现其临界胶束浓度表现为在高于2-5×10-6mol·L -1 时具有形成预胶束这种聚集行为、随后是正常胶束的形成(在3-6×10-4 mol·L -1)。研究人员合成了6种不同类型的N-十六酰基AAS并讨论了其Krafft温度与氨基酸残基之间的关系。
    在实验中,发现N-十六酰基AAS的Krafft温度随着氨基酸残基(苯丙氨酸是个例外尺寸的减小而升高,而溶解热(吸热)则随着氨基酸残基尺寸的减小而增大(甘氨酸和苯丙氨酸例外)。由此得出结论,在丙氨酸体系和苯丙氨酸体系中,均为在固体形态的N-十六酰基AAS盐中D-L相互作用要强于L-L相互作用。
  利用差示扫描微量热法测定了3个系列的基于氨基酸的新型表面活性剂的Krafft温度,发现将三氟醋酸根离子变为碘离子会导致Krafft温度明显升高(约为6 ℃),从47 ℃升高至53 ℃。顺式双键的存在以及存在于长链Ser-衍生物中的不饱和性使得Krafft温度显著降低。N-十二烷基谷氨酸被报道具有较高的Krafft温度。然而,与碱性氨基酸L-赖氨酸中和后导致溶液中形成胶束,在25℃行为类似牛顿流体。
4、表面张力 
表面活性剂的表面张力与疏水部分的链长有关。用Wilhelmy板法测定了椰油酰甘氨酸钠的表面张力(25±0.2)℃,测定cmc处的表面张力值为33 mN·m -1 ,cmc为0.21 mmol·L -1。测定了2Cn Cys型基于氨基酸的表面活性剂的表面张力 。结果发现cmc处的表面张力随着链长的增加而减小(直到n = 8),而对于n = 12或更长链长的表面活性剂,该趋势则正相反。
胶黏剂搅拌机游梁式抽油机    CaC12对二羧基的氨基酸型表面活性剂的表面张力的影响亦有研究。在这些研究中,将CaC12添加到3种二羧基的氨基酸型表面活性剂的水溶液中。将cmc之后的平台值进行比较,发现表面张力在非常低的CaC12浓度下就有所降低。这是由于钙离子对表面活性剂在气-水界面处的排列造成的影响。N-十二烷基氨基丙二酸的盐和N-十二烷基天冬氨酸的盐的表面张力则达到10mmol·L-1CaC12浓度时,也几乎不变。高于10 mmol·L -1,表面张力急剧增大,由于形成了表面活性剂的钙盐沉淀。对于N-十二烷基谷氨酸的二钠盐,适量加入CaC12导致表面张力显著降低,而继续增大CaC12浓度则不再引起显著变化。
    为测定gemini型AAS在气-水界面处的吸附动力学,利用最大泡压法测定动态表面张力。结果表明,对于最长的测试时间,2C12Cys动表面张力没有变化。动表面张力的下降
只取决于浓度、疏水尾巴的长度以及疏水尾巴的数目。表面活性剂的浓度增大、链长以及链数目的减小使得衰减更迅速。较高浓度的CnCys(n=8-12)所得结果发现非常接近于通过Wilhelmy法测得的γcmc 。
    在另一项研究中,通过Wilhelmy板法测定了双月桂酰胱氨酸钠(SDLC)和二癸酰胺基胱氨酸钠的动表面张力,另外,通过滴体积法测定了其水溶液的平衡表面张力。通过其他方法也对二硫键的反应做了进一步研究。将巯基乙醇加入到0.1 mmol·L -1SDLC溶液中导致表面张力迅速上升,从34mN·m-1升高到53 mN·m-1。由于NaClO可以将SDLC的二硫键氧化成磺酸基,当NaClO(5 mmol·L-1)加入到0.1 mmol·L -1SDLC溶液中时,观察不到聚集体。透射电子显微镜和动态光散射结果表明溶液中无聚集体形成。发现SDLC的表面张力在20 min的时间里从34 mN·m-1增大到60 mN·m透水混凝土施工工艺 -1
5、二元表面相互作用
在生命科学领域,有很多课题组研究了阳离子型AAS(基于二酰基甘油精氨酸的表面活性剂)和磷脂的混合物在气-水界面处的振动性质,最后得出结论,这种非理想特性造成了静电相互作用的普遍性。
6、聚集性质
投票机动态光散射常用于测定基于氨基酸的单体和gemini表面活性剂在浓度高于cmc时的聚集性质,可得到表观流体力学直径D H(= 2R H )。与其他表面活性剂相比,Cn Cys和2Cn Cys形成的聚集体相对较大且尺度分布很宽。除2C12 Cys之外的其他表面活性剂通常形成大约10 nm的聚集体。gemini表面活性剂的胶束尺寸显著大于其单体对应物的胶束尺寸。碳氢链长的增加也会导致胶束尺寸的增大。Ohta等描述了N-十二烷基-苯基-丙氨酰基-苯基-丙氨酸四甲铵的3种不同立体异构体的水溶液的聚集性质,结果表明,非对映异构体在水溶液中具有相同的临界聚集浓度。Iwahashi等通过圆二谱、NMR和蒸汽压渗透测定法研究了有旋光性的N-月桂酰-L-谷氨酸、N-月桂酰-L-缬氨酸及其甲酯在不同溶剂中(如四氢呋喃、乙腈、1,4-二氧六环和1,2-二氯乙烷)手性聚集体的形成。
7、界面吸附
基于氨基酸的表面活性剂的界面吸附及其与传统对应物的比较也是研究方向之一。例如,研究由LET和LEP获得的芳香族氨基酸的十二烷基酯的界面吸附性质。结果表明,LET和LEP在气液界面和在水/己烷界面分别表现出更低的界面面积。
    Bordes等研究了3种二羧基的氨基酸表面活性剂的溶液行为和在气-水界面处的吸附,这3种表面活性剂分别是十二烷基谷氨酸、十二烷基天冬氨酸和氨基丙二酸三者的二钠盐(两个羧基之间分别有3、2、1个碳原子)。根据该报道,二羧基的表面活性剂的cmc比单羧基的十二烷基甘氨酸盐高4~5倍。这归结于二羧基的表面活性剂通过其中的酰胺基团与邻近分子之间形成的氢键。
8、相行为
ito粉表面活性剂在浓度很高时观察到各向同性不连续立方相。头基很大的表面活性剂分子容易形成较小的正曲率的聚集体。Marques等研究了12Lys12/12Ser和8Lys8/16Ser体系的相行为 ,结果表明,12Lys12/12Ser体系的胶束溶液区和囊泡溶液区之间为相分离区,而8Lys8/16Ser体系则表现为一个连续转变的过程(小胶束相区和囊泡相区之间为拉长的胶束相区)。需要指出的是,对于12Lys12/12Ser体系的囊泡区,囊泡始终是与小胶束共存的,而8Lys8/16Ser体系囊泡区则只有囊泡。(点击查看大图)
9、乳化能力
Kouchi等考察了N-[3-十二烷基-2-羟丙基]-L-精氨酸,L-谷氨酸盐以及其他AAS的乳化能力、界面张力、分散能力和粘度。与合成表面活性剂(其传统非离子型和两性型对应物)对比,结果表明AAS具有比传统表面活性剂更强的乳化能力。
    Baczko等合成了新型的阴离子型氨基酸表面活性剂,考察其是否适用于作为手性取向核磁的溶剂(chiral oriented NMR spectroscopy solvents)。通过将氨基酸与邻磺基苯甲酸酐反应,合成一系列不同疏水尾巴(戊基~十四烷基)的磺酸盐型两亲L-Phe或L-Ala衍生物。Wu等合成了N-脂肪酰基AAS的钠盐,考察其在水包油乳液中的乳化能力,结果表明乙酸乙酯做油相时这些表面活性剂的表现比正己烷做油相时更好。

本文发布于:2024-09-23 01:27:34,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/2/162859.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:活性剂   表面   研究   胶束
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议