烷基糖苷衍生物在清洗劑中的發(fā)展前景

張琳琳，蘇 瓊*，張全梅，馬雪琴，何昌樹，馬國(guó)儀

（1.西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730300；2.甘肅省高校環(huán)境友好復(fù)合材料及生物質(zhì)利用省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730300）

烷基糖苷(APG)是一種可再生的“綠色表面活性劑”，主要通過(guò)在酸性條件將多元醇和多糖進(jìn)行脫水進(jìn)行合成[1]。它發(fā)泡能力強(qiáng)，配伍性優(yōu)，極易降解，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，有很好的發(fā)展前景。自1893年，當(dāng)E.Fiseher首次以多元醇和葡萄糖為原料合成APG以來(lái)[2]，性能優(yōu)良的APG就受到許多學(xué)者的關(guān)注。APG進(jìn)行改性，接枝上基團(tuán)，克服APG本身的缺點(diǎn)，使其性能更加優(yōu)良。文章就烷基糖苷衍生物的發(fā)展，分析和比較洗滌劑常用表面活性劑的特性，主要闡述了烷基糖苷衍生物的發(fā)展和應(yīng)用于清潔劑的優(yōu)勢(shì)。

1 烷基糖苷衍生物的發(fā)展現(xiàn)狀

從20世紀(jì)開始，學(xué)者對(duì)APG的研究越來(lái)越深入，烷基糖苷衍生物也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。1939年Dow化學(xué)公司通過(guò)醚化淀粉首次制備出APG系列衍生物[3]，1944年 August Chwala和Vienna將大分子APG進(jìn)行酯化、醚化、與氨基等一系列反應(yīng)后得到了新型的大分子衍生物[4]。而我國(guó)也于1999年合成了第一種衍生物--烷基多苷磺基琥珀酸脂二鈉鹽，與APG的性能相比，其在硬水中的發(fā)泡性和水溶性顯著提高[5]。在21世紀(jì)，烷基多苷硫酸酯、烷基糖苷磷酸酯鹽、烷基糖苷羧酸酯等衍生物的合成工藝已逐漸成熟[2]。但目前衍生物的工業(yè)化生產(chǎn)和在洗滌劑行業(yè)的應(yīng)用還處于探索階段。

2 烷基糖苷衍生物的發(fā)展及應(yīng)用

2.1 烷基糖苷季銨鹽

蔣春瑛用表氯醇、多糖以及叔胺作為原料合成的季銨鹽類衍生物，應(yīng)用于個(gè)護(hù)中能降低刺激性[6]。隨后王金濤等在正丙醇水溶液中將3-氯-2-羥基丙基糖苷與叔胺進(jìn)行反應(yīng),合成了季銨鹽類衍生物,產(chǎn)物與陰離子表面活性劑復(fù)配有良好的發(fā)泡性和水溶性[7]。司西強(qiáng)等將甲基葡萄苷進(jìn)行苷化后，再與季銨鹽進(jìn)行銨化發(fā)應(yīng),制備出陽(yáng)離子性烷基糖苷季銨鹽[8]。

烷基糖苷季銨鹽兼具APG和傳統(tǒng)陽(yáng)離子型表面活性劑的特性。在洗滌劑的應(yīng)用中，與傳統(tǒng)陽(yáng)離子相比，烷基糖苷季銨鹽溫和不刺激、生態(tài)相容性高、發(fā)泡性穩(wěn)定、殺菌抑菌效果顯著。烷基糖苷季銨鹽應(yīng)用于洗滌產(chǎn)品中，具有活性高、成本低、溫和性好、易漂洗等優(yōu)勢(shì)，是一種極具發(fā)展前景的洗滌劑。

2.2 烷基糖苷磺酸鹽

用APG12與順丁烯二酸酐合成十二烷基糖苷馬來(lái)酸脂，然后與亞硫酸鈉反應(yīng)得到烷基多苷磺基琥珀酸脂二鈉鹽。這種衍生物濁點(diǎn)低，在硬水中的發(fā)泡性較APG而言，得到較大改善[5]。袁浩等用亞硫酸鈉作為磺化劑將APG與順丁二酸苷的產(chǎn)物進(jìn)行磺化，得到烷基多苷磺基琥珀酸單酯二鈉鹽[9]。Anthony J O'Lenick等在專利中公開了用3-氯甘油與馬來(lái)酸反應(yīng),生成的中間產(chǎn)物在亞硫酸鈉的催化下與APG反應(yīng)生成磺基琥珀酸酯類的衍生物[10]。

磺酸基的水溶性強(qiáng)、不易與水質(zhì)中陽(yáng)離子發(fā)生反應(yīng)、不易電解,因此在烷基糖苷接枝上磺酸根基團(tuán)后，其在硬水中的溶解性、發(fā)泡性、穩(wěn)定性等性能顯著提高。在洗滌用品中，加入烷基糖苷磺酸鹽類活性劑，不僅增強(qiáng)了發(fā)泡性，而且生態(tài)安全性也得到保障；又因其獨(dú)特的溫和性對(duì)皮膚無(wú)刺激，在硬度高的水質(zhì)里，發(fā)泡性依舊良好且去污力強(qiáng)，烷基糖苷磺酸鹽在清洗用品方面擁有很大的潛力。

2.3 烷基糖苷醚

APG分子鏈上非首位的羥基能與醇類發(fā)生脫水反應(yīng)生成醚類衍生物。烷基糖苷醚類化合物在結(jié)構(gòu)上與APG很像，因此醚類衍生物具有APG的高生態(tài)安全性、綠色生產(chǎn)工藝、表面活性因子多等特性，同時(shí)也克服了長(zhǎng)鏈APG發(fā)泡性不穩(wěn)定的缺陷，提高了耐鹽性[11]。1941年EI-wood V White將APG、乙醚和短鏈醇置于高溫中發(fā)生反應(yīng)首次合成了醚類衍生物[12]。之后，張遠(yuǎn)軍等利用超臨界CO2萃取技術(shù)將直接縮合得到的產(chǎn)物進(jìn)行純化，得到的醇醚糖苷在硬水中穩(wěn)定性更好，活性更強(qiáng)[13]。

醚類烷基糖苷衍生物解決了APG耐硬水性差和溶解性低的缺點(diǎn)，且其生物降解性優(yōu)，起泡性穩(wěn)定，是能應(yīng)用于洗滌劑中的高效表面活性劑。然而由于醚類烷基糖苷衍生物提純較難，制備成本高，應(yīng)用于洗滌劑生產(chǎn)中還需更加經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)路徑。

2.4 其他類烷基糖苷衍生物

David B Mc Call用APG與1-氯甲烷經(jīng)過(guò)SN2親核取代反應(yīng),生成了去垢性優(yōu)良的甲基化烷基糖苷[14]。張飛龍等制備的陰離子表面活性劑烷基多苷檸檬酸酯鹽，具有去污力強(qiáng)、良好的硬水相容性、環(huán)境友好等優(yōu)良性能[15]。APG分子鏈上的羥基能與硅離子發(fā)生系列反應(yīng)生成有機(jī)硅類衍生物，親水能力得到顯著增強(qiáng)。

目前所合成的衍生物性能上相對(duì)APG更加優(yōu)異，在親水性、去污性、環(huán)境友好性和溫和性上均有所提高，因此衍生物在洗滌劑行業(yè)具有研究?jī)r(jià)值。但就目前工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)而言，這些性能更加優(yōu)異的衍生物無(wú)法進(jìn)行批量的工業(yè)化生產(chǎn)，將烷基糖苷衍生物工業(yè)化是急需解決的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

APG活性強(qiáng)、生態(tài)性友好、相容性高等優(yōu)良的性能使其首次合成后便得到了大力的發(fā)展。近年來(lái)APG的工業(yè)化也使得其衍生物的合成得到迅猛發(fā)展。烷基糖苷衍生物通過(guò)對(duì)APG進(jìn)行接枝其他活性基團(tuán),在保留了APG良好性能的基礎(chǔ)上，使其去污活性因子、硬水相容性、起泡性、穩(wěn)定性等顯著提高。隨著烷基糖苷的生產(chǎn)工業(yè)化和綠色生產(chǎn)的觀念不斷深入人心，生物質(zhì)基有著很大的發(fā)展空間，其衍生物也在不斷發(fā)展并將運(yùn)用于各種領(lǐng)域。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，意味著研究合成路徑更加綠色環(huán)保、低耗的合成方法是烷基糖苷衍生物的主要發(fā)展趨勢(shì)，也因衍生物更加高效、節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)，其在清洗劑行業(yè)也將得到較大發(fā)展。