烷基糖苷论文.doc

烷基糖苷 摘要：烷基糖苷是由糖的半缩醛羟基同醇羟基在酸性催化剂作用下脱水而生成的化合物，是新一代温和、绿色、环保型表面活性剂。APG 的应用领域非常广泛，如洗涤剂、化妆品、生物化工、食品添加剂、农药增效剂等领域。 关键词：烷基糖苷、性质、合成、应用 前言：烷基糖苷(AlkylPolyglycoside;APG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。 1、烷基糖苷的性质 烷基糖苷是糖类化合物和高级醇的缩合反应产物。其较典型的结构式为： 这里的n表示糖单元的个数，n1时为烷基单糖苷，n2的糖苷统称为烷基多糖苷。一般情况下，烷基多苦的聚合度n在1.13的范围，R为烷基，其碳链长度在818。烷基糖芳的特殊结构决定了它具有下列独特性质：有良好的表面活性及润湿性；能够完全生物降解，对环境无污染；无毒，对眼睛、皮肤无刺激性；无浊点；易溶于水，不溶于一般有机溶剂。 1.1 外观 纯APG为白色固体。实际产品由于其组成不同，分别呈奶油色、淡黄色、琥珀色。工业上收到的APG为吸潮性固体。 1.2 表面张力,值及泡沫力 (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。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2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。 (N.m-1)=57.02-0.467t()表2 不同温度下十二烷基葡萄糖单苷的表面张力(2)HLB值表3烷基链长与HLB值的关系 经过对各种的值的测定,由表3可以看出,烷基碳数在810范围内有增溶作用；在1012范围内去污力良好,可作洗涤剂;若碳链更长,则具有/型乳化作用乃至润湿作用。 随着烷基碳链的增长,其表面张力明显降低,且在烷基碳数为12时达到最低值,如图1所示。 (3)起泡力 作为一种非离子表面活性剂,的起泡力、泡沫稳定性均较高。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。 1.3溶解性 APG有一个缩合葡萄糖组成的亲水基团，其亲水位置是贰基基团上的羟基，它的水合作用强于环氧乙烷基团。因此APG具有优良的水溶性，它不仅极易溶解，且形成的溶液稳定。在高浓度无机助剂存在下溶解性仍然良好，可配成含2030常用无机盐烷基糖苦溶液。APG在水中的溶解度随烷基链加长而减小，随聚合度增大而增加。APG的水溶液无浊度，不会形成凝胶。烷基糖昔的溶解性能和溶液性质使它具有广泛的相容性。 1.4生物降解性与安全性 经试验测定,基本无毒，无刺激性，具有良好的生物降解性,降解快而完全;对眼粘膜刺激性及一次皮肤刺激性均极低,其刺激指数与月桂基硫酸钠()、月桂醚硫酸钠()及月桂醚磺基琥珀酸二钠(3)相比较低,对人体作用温和无毒。 1.5 其它 APG有优良的去污性能，与阴离子LAS和AES相当。 APG本身无电解质增稠作用，但大多数的阴离子表面活性剂在加入APG后，尤其是月桂基多苷，黏度增大，可用来替代烷醇酰胺。 2、烷基糖苷的合成 烷基糖昔表面活性剂的主要原料是以葡萄糖为主的各种糖类物质和脂肪醇。糖可以从丰富的农副产品来获得，它来源稳定且价廉；高级醛原料为C8C18的饱和醇，既可来自农副产品，又可来自石油资源。烷基糖苷的合成方法很多，共有6条可能的合成路线：转糖苷化法；直接糖苷化法；KoenigsKhorr法；酯催化法；原酯法；糖的缩团物的醇解。考虑到实用性和经济因素，真正可用于且已实施了工业化生产的只有直接糖苷化法(也称一步法)和转糖苷化法(也称二步法)。 (1)转糖苷化法 利用低碳醇如乙二醇、丙二酵或丁醇与淀粉或葡萄糖在硫酸、对甲苯磺酸或磺基琥珀酸等酸性催化剂存在下反应生成低碳糖昔如丁昔，再与C8-18脂肪醉发生转糖苷化反应，生成长链烷基多苷和低碳醇，低碳醉可再回收利用，反应表示如下： 由于糖在低碳醇中的溶解度较小，将糖分批或连续地加入反应体系比较好，既保证了反应所需要的糖，又避免了大量固体糖粒长期受高温影响发生副反应如自聚，也可将丁醇和C8-18醇一起加入与糖反应，表现上似乎为一步法，但实际上还是二步法，由于丁醇与糖反应速率常数远大于长链脂肪醉与糖的反应速率常数，实际反应历程还是先生成丁苷后再进行转糖苷化反应。转糖化反应的深度可以通过丁醇的蒸出量人为控制，一般不位丁醇全部转化，保留少量丁苦以使粗APG粘度不致太大，以利于粗APG的脱醇精制，残留丁苷在一定范围内对APG的表面活性影响很小。 (2)直接法糖苷化法 利用长链脂肪碎在酸性催化剂存在下直接与葡萄糖反应，生成APG和水，利用真空和氮气尽快地除去反应生成的水； 由于脂肪碎与糖极性差异较大，葡萄糖在脂肪酸中的溶解度较小，因此催化剂的选择及工艺控制甚为重要。除了常用的催化剂如硫酸、对甲苯磺酸等外，具有乳化性能的酸性催化剂如十二烷基苯磺酸、十二烷基硫酸及烷基荼磺酸也不失为一类优良的催化剂，更有助于糖营化反应，减少聚糖的生成。 (3)KoenigsKhorr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。但其用贵金属为催化剂价格较高，且操作繁琐，开发应用受到限制。 (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。 酯催化法合成糖苷选择性好，反应条件温和，收卒高，产品纯，具有很大的发展前途，此技术的关键是酯的制取，国内外已有文献报道。 3、烷基糖苷的分离和精制 在烷基糖苷的制备过程中，产品的分离和精制十分重要，通常采用的方法有薄膜蒸发法、极性吸附精制法、水萃取精制法等。 薄膜蒸发可先在液体降膜蒸发器中进行，控制一定温度和真空度，然后引入Smith膜式蒸发器。极性吸附法是在一定温度下使混合物以一定流量通过活性Al2O3柱直至饱和，再用丙酮、甲醇进行处理即可。水萃取法适用于长链烷基糖苦的分离和提纯，一般在4060、pH7.59的条件下进行。 此外，APG制备过程中的最大问题是产物色泽较差，故脱色是必不可少的工序。为了改进色泽，催化剂的选择至关重要。可采用酸性催化剂和还原剂组合物，酸性阴离子表面活性剂及H2O2等。如把用过氧化氢脱色后的烷基糖苦水溶液用二氧化锰、铂族元素、过氧化酶和抗坏血酸及其盐类中至少一种物质处理，取得了良好的效果。 4、烷基糖苷的应用 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 (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。 (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(HLB1019)和亲油性(HLB59),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。 5、的展望 作为一种性能优良的非离子表面活性剂,在世界上市场十分广阔。我国表面活性剂工业起步较晚,基础薄弱,而随着我国改革开放深入及经济不断发展,人们生活水平的逐步提高,对高质量的化妆品、洗涤剂等产品需求日益增加。因此,在我国发展类表面活性剂,提高国内表面活性剂工业整体水平,改善国产日化产品的综合性能,增强同国外同类产品的竞争力,其意义十分深远。参考文献：1.全易等,精细石油化工,1996,(6),32342.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,19