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。
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