1. Sinteżi ta' -Katina Unika ta' Surfactants Amminiċi Aċidi:
Il-materja prima għas-sintesi tagħhom ġejja minn diversi aċidi amminiċi aċidużi, bażiċi jew newtrali bħal aċidu aspartiku, aċidu glutamiku, arginine, alanine, gliċina, leucine, proline, serine, u prodotti tal-idroliżi tal-proteini. Truf idrofobiċi, bħal aċidi grassi jew alkyl chlorides, jistgħu jitwaħħlu mal-grupp amminiku, -grupp COOH, jew grupp tal-katina tal-ġenb tal-aċidu amminiku. Jekk l-aċidi grassi jew l-alidi alkil jirreaġixxu mal-grupp amminiku, jiġu prodotti derivattivi korrispondenti ta' N-aċil jew N-alkil amminiku; jekk l-amini xaħmin jew l-alkoħol xaħmi jikkondensaw ma' gruppi karbossiliċi, jinkisbu derivattivi ta' N-alkyl jew O-alkyl ester amminiċi. Metodi ta 'reazzjoni differenti jagħtu varjetajiet differenti ta' prodotti; għalhekk, is-surfactants tal-aċidu amminiku juru diversità fl-istruttura kimika u l-proprjetajiet fiżikokimiċi u bijoloġiċi. Metodi kimiċi, metodi ta' sinteżi enżimatika, jew metodi ta' sinteżi kimo-enżimatika huma kollha użati biex jiġu sintetizzati surfactants ta' aċidi amminiċi. Minħabba l-fluss tal-proċess relattivament sempliċi u t-tagħmir tal-metodi kimiċi, u l-materja prima faċilment disponibbli, il-metodi kimiċi saru dejjem aktar attivi fis-snin sebgħin wara li Bondi użahom biex jissintetizza l-aċidu N-aċilglutamiku fl-1909, u huma l-metodu ewlieni użat kemm domestikament kif ukoll internazzjonalment.
1.1 N-Surfactants ta' l-Aċil Amminiku
N-Surfactants ta' l-aċidu amminiku ta' l-aċil jibqgħu l-aktar surfactants importanti ta' l-aċidu amminiku.
Metodi sintetiċi ta' surfactants ta' N-aċil amino acid:
(1) Metodu dirett:Sinteżi diretta ta' materja prima ta' aċidu xaħmi tinkludi enzimi-sinteżi katalizzata u kondensazzjoni ta' deidrazzjoni. Is-sinteżi katalizzata ta' l-enzimi-hija limitata minn rata ta' konverżjoni baxxa, ħin twil ta' reazzjoni, u preparazzjonijiet ta' enżimi għaljin; filwaqt li l-kondensazzjoni tad-deidrazzjoni hija limitata minn kundizzjonijiet ta 'reazzjoni ħarxa, rekwiżiti ta' tagħmir għoli, u konsum għoli ta 'enerġija, u jeħtieġ titjib.
(2) Metodu ta' sinteżi indiretta:Dan jinkludi idroliżi ta 'nitrile xaħmija, aċilazzjoni ta' anidridi ta 'aċidu xaħmi, u karbonilazzjoni ta' amidi.
① Metodu ta 'aċilazzjoni tal-klorur tal-aċil xaħmi: Il-metodu ta' kondensazzjoni Shorton-Baumann, li fih il-kloruri tal-aċidu xaħmi jissostitwixxu l-aċidi grassi f'soluzzjonijiet alkalini, huwa l-metodu ta 'sinteżi l-aktar użat fil-laboratorji jew fl-industrija. Għandu vantaġġi bħal rekwiżiti ta 'tagħmir relattivament baxxi, materja prima rħisa u faċilment disponibbli, kundizzjonijiet ta' reazzjoni ħafifa, u tqandil faċli ta 'prodotti sekondarji. Għaddejja aktar riċerka dwar kif titnaqqas l-idroliżi tal-klorur tal-aċil u tissimplifika l-ipproċessar ta' wara-prodott. Dan il-metodu jitlesta prinċipalment permezz ta 'erba' passi kif muri hawn taħt: aċilazzjoni, kondensazzjoni, aċidifikazzjoni, u formazzjoni tal-melħ:
Aċilazzjoni: R1COOH + PCl3 → R1COCl
Kondensazzjoni: HOOCCHR2NH2 + R1COCl → NaOOCCHR2NHCOR1
Aċidifikazzjoni: NaOOCCHR2NHCOR1 + HCl → HOOCCHR2NHCOR1
Formazzjoni tal-melħ: HOOCCHR2NHCOR1 + NaOH →NaOOCCHR2NHCOR1
② Aċilazzjoni ta 'nitrile xaħmija: Il-proċess ta' aċilazzjoni ta 'nitrile xaħmija ġie propost fl-1955. Ir-rendiment tar-reazzjoni u s-selettività huma akbar minn 95%, iżda minħabba r-rekwiżiti għoljin ta 'tagħmir u l-ġenerazzjoni ta' sustanzi tossiċi ħafna HCN u NaCN matul ir-reazzjoni, ma ġiex industrijalizzat. L-ekwazzjoni tar-reazzjoni hija kif ġej: CH3NH2+CH2O+HCN→CH3NHCH2CN+RCOCl→RCON(CH3)CH2COOH
③ Aċilazzjoni ta 'anidridi ta' aċidu xaħmi: Il-proċess ta 'aċilazzjoni ta' anidridi ta 'aċidu xaħmi u melħ ta' aċidi amminiċi ġie propost minn Thompsons et al. fis-snin sittin. L-anidride jirreaġixxi mal-melħ tal-aċidu amminiku fl-ilma 'l fuq mill-punt tat-tidwib tiegħu (li ma jaqbiżx il-100 grad). L-ebda katalizzatur jew kontroll tal-volum ta 'l-ilma huwa meħtieġ, iżda l-konsum kbir ta' anidridi ta 'aċidu xaħmi jwassal għal spejjeż għoljin u diffikultajiet ta' separazzjoni, għalhekk ma ntużax għal produzzjoni industrijali fuq skala kbira-.
④ Il-proċess ta 'reazzjoni tal-karbonilazzjoni ta' l-amide, propost minn Beller et al., joffri vantaġġi bħal spejjeż baxxi tal-materja prima, l-ebda użu ta 'acyl chlorides, l-ebda prodotti sekondarji (b'hekk jiġi evitat it-tniġġis ambjentali), ekonomija ta' atomu għoli, u rendimenti li jaqbżu 90%. Madankollu, din ir-reazzjoni teħtieġ CO ta' pressjoni għolja-, li jitlob tagħmir sofistikat, u l-katalist, il-kobalt carbonyl complex [Co2(CO)8], għandu attività baxxa, li tagħmel l-industrijalizzazzjoni diffiċli.
1.2 N-surfactants ta' l-aċidu amminiku alkil
Dawn huma primarjament sintetizzati billi jinbnew strutturi ta' amino aċidi minn amini alifatiċi u komposti akriliċi, bl-użu ta' materja prima bħall-methyl acrylate, acrylonitrile, acrylic acid, jew -propiolactone.
① Per eżempju, laurylamine (C12H25NH2) l-ewwel jiddewweb f'60-70 grad, u mbagħad 1.0-2.0 mol ta 'methyl acrylate jiżdied bil-mod qatra waqt li tħawwad. L-ekwazzjoni tar-reazzjoni hija kif ġej: CH2=CHCOOCH3 + C12H25NH2 → C12H25NH(CH2CH2COOCH3)n
② Il-metodu acrylonitrile huwa aktar ekonomiku mill-metodu tal-methyl acrylate, iżda r-rekwiżiti tar-reazzjoni huma ogħla, għalhekk hemm riċerka limitata dwaru. Ġie rrappurtat li l-kwalità tal-prodott ta 'dan il-metodu hija fqira u instabbli.
③ L-aċidu akriliku u l-amini alifatiċi huma mħallta direttament u msaħħna f'110-120 grad taħt kundizzjonijiet ħielsa-solvent biex jissintetizzaw l-aċidu N-alkyl- -aminopropionic. Dan il-metodu huwa sempliċi u rapidu, iżda l-viskożità tas-sistema hija għolja, u jistgħu jseħħu reazzjonijiet ta 'polimerizzazzjoni jew il-formazzjoni ta' komposti ta 'imine, li jagħmlu s-separazzjoni diffiċli.
④ Ir-reazzjoni ta' -propiolactone ma' amini alifatiċi tagħti taħlita ta' żewġ prodotti: N-alkyl amino acid u N-acyl amino acid surfactant.
1.3 Esteri ta 'Amino Acid
Is-surfactants tal-ester tal-aċidu amminiku huma ppreparati permezz ta' esterifikazzjoni katalitika ta' alkoħol xaħmi b'aċidi amminiċi [4]. B'differenza mis-surfactants ta 'l-aċidu amminiku N-aċil u N-alkil, l-esteri ta' l-aċidu amminiku jiffurmaw rabtiet esteri fir-reazzjoni ta 'sintesi, u b'hekk jipproteġu b'mod effettiv il-grupp karbossiliku. Għalhekk, għandhom żewġ funzjonijiet speċjali:
① F'reazzjonijiet ta 'twaħħil ta' peptidi, jistgħu jipprevjenu reazzjonijiet sekondarji kkawżati mill-attivazzjoni ta 'gruppi karbossiliċi li m'għandhomx għalfejn jiġu reaġiti meta l-grupp karbossiliku jiġi attivat b'ċerti metodi;
② Jistgħu jipprevjenu l-grupp amminiku tal-komponent amino milli jifforma melħ intern mal-grupp karbossiliku u jirrilaxxah kompletament, u b'hekk jiffaċilita r-reazzjoni mal-grupp karbossiliku biex jifforma bond peptide. Fl-1906, Fischer l-ewwel studja l-metodu tal-esterifikazzjoni tal-aċidu amminiku. Ħafna mir-riċerka tiffoka fuq il-katalisti għar-reazzjoni. Il-katalizzaturi evolvew mill-katalizzaturi tal-aċidu inorganiku inizjali għal kataliżi tal-aċidu Lewis, imbagħad għal katalisi tat-trasferiment tal-fażi, katalisi tal-aċidu solidu, katalisi tal-għarbiel molekulari, katalisi tar-reżina tal-iskambju joniku, eċċ., filwaqt li l-aġenti esterifikanti evolvew mill-alkoħol inizjali għal idrokarburi aloġenati, alkeni, eċċ. selettività ta 'esterifikazzjoni, li tagħmel ir-reazzjoni ta' esterifikazzjoni aktar estensiva u l-kundizzjonijiet aktar perfetti. Madankollu, minħabba l-karatteristiċi speċifiċi tal-gruppi ta 'aċidi amminiċi u s-solubilità f'solventi organiċi, is-separazzjoni u l-purifikazzjoni tal-prodotti jeħtieġu kundizzjonijiet ta' reazzjoni aktar stretti, li jillimitaw l-applikazzjoni ta 'reazzjonijiet ta' esterifikazzjoni ordinarji.
L-esterifikazzjoni tal-aċidu amminiku ġeneralment issegwi żewġ mogħdijiet:
① esterifikazzjoni diretta ta 'aċidi amminiċi ħielsa;
② esterifikazzjoni wara li tipproteġi l-grupp amino, segwit minn tneħħija tal-grupp protettiv. L-ewwel huwa aktar sempliċi iżda għandu rendiment aktar baxx u mhux adattat għal aċidi amminiċi sensittivi għall-aċidi u s-sħana; dan tal-aħħar huwa aktar kumpless iżda għandu rendiment ogħla u huwa adattat għall-aċidi amminiċi kollha minħabba l-kundizzjonijiet aktar ħfief tiegħu. Il-katalizzaturi jinkludu katalizzaturi gassużi bħall-klorur tal-idroġenu, katalisti likwidi bħal thionyl chloride u aċidu chlorosulfonic, katalisti likwidi joniċi, u katalisti solidi bħal p-toluenesulfonic acid, triphosgene, reżini u żeoliti. Barra minn hekk, hemm katalisi tal-enżimi u kataliżi assistita mill-microwave-.
2. Amino Acid-Surfactants tat-Tip Gemini
Metodi sintetiċi: sintetizzazzjoni ta 'ktajjen singoli l-ewwel u mbagħad jgħaqqduhom f'gemini; sintetizzazzjoni ta 'żewġ ktajjen idrofobiċi l-ewwel u mbagħad iżżid grupp idrofiliku; sintetizza żewġ gruppi idrofiliċi l-ewwel u mbagħad iżżid katina idrofobika.
2.1 Metodu ta' Koupling ta'-Katina Singola: L-ewwel, sintetizza surfactants ta' amino acid ta' katina waħda, imbagħad għaqqadhom ma' linker biex tifforma surfactant ta' gemini tat-tip amino acid-.
2.2 Metodu ta' Funzjonalizzazzjoni tal-Katina Doppja-: L-ewwel, għaqqad żewġ ktajjen idrofobiċi b'linker, imbagħad sintetizza surfactant tat-tip gemini tat-tip amino acid- permezz ta' karbossilazzjoni. Id-dijamini spiss jintużaw bħala linkers.
2.3 Metodu ta' Formazzjoni ta' Katina Doppja-Bihydrophilic: Qabbad żewġ gruppi ta 'ras ta' aċidu amminiku idrofiliku b'linker, imbagħad daħħal żewġ gruppi idrofobiċi biex tisintetizza surfactant gemini tat-tip amino acid-. Diamines huma wkoll komunement użati bħala linkers.