椰油酰胺丙基甜菜碱的结构及其性能分析.pdf
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椰油酞胺丙基甜菜碱的结构及其性能分析李军媛,曹江,韩筱,韩?
长安大学环境科学与工程学院?
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摘要?
选用洗发露中的配料椰油酞胺丙基甜菜碱作为描述对象,从椰油酞胺丙基甜菜碱的分子结构出发,分析其性能特点,采用结构特征参数辛醉一水分配系数作为理化参数,通过数学模型计算,从生物积累和生物降解两方面来预测其环境行为,并采用?
法判断了其安全性。
关健词?
辛醇一水分配系数?
生物积累?
生物降解,安全性中圈分类号?
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andtheseeurity15estimatedbyQASR.Keywords:
Oetanol一waterpartitioneoeffieient;Biologiealaeeumulation;Biodegradation;Seeurity椰油酞胺丙基甜菜碱（Coeoamidopropylbeta-ine）是以低成本的椰子油为原料制备的温和、高效的多功能表面活性剂,是当今国际上流行的洗发、护发用品中使用较广泛的基本成分。
目前,主要用来配制香波、浴剂、洗面奶、婴儿护理用品及其他洗涤剂等。
收稿日期:
2007一01一27作者简介:
李军媛（1982一）,女,在读硕士研究生,研究方向为水污染控制。
E-m日l:
lila-002163.eom较多,但以石灰石为原料,采用碳化法生产纳米碳酸钙仍是国内外的主流生产方法。
碳化法生产纳米碳酸钙大体上包括锻烧、消化、精制、碳化、压缩、改性等工序。
碳化是其中的核心工序之一,对产品的品质有决定性的影响。
我国已经成功开发了几种碳化工艺,某些碳化工艺处于世界领先水平并已经实现工业化。
表面改性也是非常关键的环节,可采用钦酸酷、铝酸醋等偶联剂和脂肪酸（盐）、磷酸醋等表面活性剂对纳米碳酸钙进行表面改性。
需要指明的是,目前我国纳米碳酸钙的制备技术尚不发达,与日本等发达国家还有一定差距。
而表面改性技术尤为有限,表面改性剂的种类明显偏少,研发能力凸现不足,这严重影响了我国专用级、功能级纳米碳酸钙产品的开发与生产。
因此,我们还需行政、科研、生产等部门全力合作,加大力度开展相关研究,特别是表面改性剂的研发,以推进技术进步和产业腾飞。
参考文献:
胡庆福,刘宝树.纳米级碳酸钙生产与应用M.北京:
化学工业出版社,2004.12202童忠良.中国纳米碳酸钙工业生产现状及应用【月.化工进展,2003,4（22）:
372一743陆宏志.纳米碳酸钙的表面改性J.广东化工,2006,1（33）:
25一274蒋卫红,俞乐,王杨君.纳米碳酸钙的生产工艺评述J.广州化工,2004,3（32）:
10一135胡小芳,苏志学,吴成宝.碳化法制备纳米碳酸钙工艺研究进展J.广州化工.2005,5（53）:
10一126TabtiangA,VenablesR.Theperformaneeofseleetedunsaturatedeoatingsforealeiumearbonatefillerin卯Iv-propyleneJj.EuropeanPolymerJournal,2000,561（l）7张方.超重力技术及其在纳米碳酸钙生产中的应用J.精细与专用化学品,2001,18郑水林粉体表面改性仁M.北京:
中国建材工业出版社,2003.921039丁凤祥,袁金凤,潘明旺.纳米碳酸钙表面改性研究进展J.云南大学学报,2005,27（SA）:
447一45010赵心怡,叶明泉,韩爱军.无机超细粒子表面改性研究进展J.塑料工业,2006,5（34）:
1619李军媛等椰油酞胺丙基甜菜碱的结构及其性能分析椰油酞胺丙基甜菜碱属于两性表面活性剂,是近年来发展速度最快的一类表面活性剂,虽然其产量仅占表面活性剂总量的1写左右,但年增长率达6%一8%仁皿。
其温和的性能优异于其他两性表面活性剂,能在洗发类用品中达到十分理想的效果。
该两性表面活性剂以其独特的多功能著称,除具有良好的去污、乳化、分散、润湿等作用外,同时还具备阳离子表面活性剂的杀菌、抗静电、柔软等作用。
1940年,美国杜邦公司开发了这类化合物,并首次报道了甜菜碱系两性表面活性剂。
德国GOLDSCHMIDT公司在20世纪60年代开发了这一品种,随着其应用范围越来越广泛,产量也持续增长,在欧洲市场已占据主导地位,逐步成为两性表面活性剂中的一个重要产品。
国内自20世纪70年代后开始对两性表面活性剂开展研究,目前有少量产品投人市场,品种和数量都不多,因此,在两性表面活性剂的研究和应用方面,我国仍处于起步阶段。
由于洗护产品与皮肤直接接触,使用频繁,用量多,所以化妆品工业中使用的表面活性剂必须具有很好的安全性,即与皮肤长期接触,不会有生物积累的毒性,也不会对皮肤产生刺激、过敏,使皮肤色素加深甚至致癌等不良后果,同时也要具有良好的降解性能,。
1椰油酞胺丙基甜菜碱的结构及性能1.1椰油院胺丙基甜莱碱的结构式椰油酞胺丙基甜菜碱的结构式阁如下:
O11CH3CHZOH3RCONH（CHZ）。
N+CHOH1CH3CHZOH1.2.1缩合产物与氯乙酸钠反应缩合产物椰油酞胺丙基二甲胺与氯乙酸钠反应制得椰油酞胺丙基甜菜碱叫,反应式如下:
CH1RCONH（CHZ）3N+CICHZCOONa1CHCH3RCONH（CH:
）3N+一CHZCO汀十NaCICH1.3椰油酸胺丙基甜菜碱的性能椰油酞胺丙基甜菜碱为微黄色透明液体,刺激性小,性能温和,泡沫丰富且稳定,具有调节薪度及杀菌作用,能增强头发、皮肤的柔软性,可用作洗涤剂、调理剂、润湿剂、杀菌剂、增稠剂及抗静电剂等。
其性能指标见表1。
表1性能指标项目指标项目指标状态透明微黄液体（30%）分子质量/（9.mol一）384.60毛O（64.55.5（40028.530.5R一C一N一（CHZ）3一N+一CHZCOO-/游离胺,%抓化钠含量,%活性物含量,%pH值勃度（20）/（Pa一s）密度（20）R=C14H29该分子结构中,正电荷是由氮原子上的固定键合产生的,其季氮原子上连有一个带负电荷的梭酸取代基团。
由于季按基的强电子诱导作用,几乎在整个pH值范围内,竣基都以盐式基团存在。
因此,它是一个真正的两性离子。
1.2椰油跳胺丙基甜莱碱的合成1.2.1缩合反应椰子油与丙二胺在碱性条件下发生缩合反应,反应式如下:
椰油酞胺丙基甜菜碱的特殊结构决定了其多功能特性,从结构上分析主要有如下特点。
a）酞胺基团（一CONH一）,改变了分子的性能,使其具有更好的泡沫稳定性和温和性,甚至在肥皂和少量油脂存在下,仍能保持发泡性。
在配方中,酞胺基团还能起到增加豁度的作用。
美国Scher公司认为,甜菜碱中含有酞胺基团,可大大改进配伍和溶解性能,扩大了其应用范围。
b）季按基团（一N十一）,能提供直接的抑菌、RCOOCH:
CH3KoHRCOO斤H+3HZNCHZ3甲RCOOCHZCH3杀菌作用,且这种作用受pH值影响很小。
季钱根离子带正电荷而显示强阳离子性,它可与众多细菌之间形成电价键（因为细菌表面呈电负性）,在其细胞壁上产生应力,导致溶菌作用,而使细菌死亡。
其化学工业与工程技术2007年第28卷第2期正电性还可使蛋白质变性,因此可破坏细菌细胞壁的可渗透性,使维持细菌生命的养分摄人量降低而抑制其繁殖生长,甚至死亡。
）亲水基团,即易溶于水或易被水所润湿的官能团,如梭基、磺酸基、硫酸醋基、醚键、氨基。
梭基CH3（一COO一）是亲水基团,而且一N一CHZCOO可CH3以看成是一个大的亲水基团,因而其具有良好的润湿性。
d）疏水基团,即难溶于水而易溶于有机溶剂的官能团,如烷基、卤代烷基、苯基、蔡基等。
甜菜碱型表面活性剂疏水基的链长对其性能有很大影响。
当含有1216个碳原子时,其泡沫稳定性、增猫效果均佳,并具有良好的润肤和调理性能,而椰油基中主要是以Cl:
月桂基和C,;豆范基为主。
e）椰油酞胺丙基甜菜碱具有两性的特点,在酸性条件下亲水基团为一必一,表现出阳离子表面活性剂的特点;在碱性条件下,亲水基团为一COO一,表现出阴离子表面活性剂的特点。
因此,该物质可利用对pH值的高度依赖性来促使表面活性剂的快速断裂。
与酸或碱催化反应相比,在中性条件下,椰油酞胺丙基甜菜碱是以内盐形式存在,表现出两性的特点,这时其水溶液的表面张力最高,具有增溶、乳化、润湿和去污等性能。
酞胺官能团酸催化反应的典型活化能8090kJ/mol,而碱催化反应的活化能则在50sokJ/molS。
从结构上分析,易于发生碱催化反应的原因有以下几点。
首先,靠近酞胺基的阴离子所带的电荷,有很强的诱导作用,使得正醋基季按盐几乎在整个pH值范围内都很稳定,只有在酸性极强的条件下（如pH一1）才可能发生明显的质子化作用,而在碱中则易于分解。
其分解过程如下:
l0IC./N-|R2八公N+一CHZCOJ一RZ一N+一CHZCOO+R;/气N|HOHOlCH/二=色OHN!
R2l0IC./OH十O卜卜!
凡一丫|R2OCH一RZ一NHZ+COZ/N|凡HO其次,季按盐基团具有很强的吸电性,其诱导效应会导致酞胺基上电子云密度降低,对碱性水解反应有利。
因为碱性水解反应是从轻基进攻酞胺基上的拨基碳原子开始的,胺基是很强的供电基团,它将首先与经基结合,从而发生键的断裂。
此过程也称为氨基去离子化阁,随后通过水的加人,快速变为胺和二氧化碳。
第三,碱催化反应速率受到相邻的吸电子基团的影响,表现出阴离子表面活性剂的特性,其亲水基!
团为一C00一,而一COO一的亲水性大于一N+一。
同时,碱性条件下,亲水基团一COO一位于碳链末端,比处在中间时降低表面张力的作用更强,因而甜菜碱在碱性时更能降低溶液的表面张力。
综上所述,该物质因分子结构的特殊性,使它具有其他类型表面活性剂所没有的独特优异性能。
李军媛等椰油酞胺丙基甜菜碱的结构及其性能分析2椰油酞胺丙基甜菜碱对环境的安全性2.1生物积家一般而言,一种有机物质积累生物浓度的潜力与物质的亲油性有很大关系。
亲油性的检测指标通常采用辛醇一水分配系数Kow。
K。
是指该化合物在辛醇相中的浓度与其在水相中的浓度达到平衡时的比值。
该值可由实验测定,也可根据分子结构来估算。
表面活性物质在水溶液里可形成乳状物,这导致生物药效部分产生变化,从而给生物积累潜力的解释带来一些困难。
此外,表面活性物质分子几乎完全以离子态存在于水相中,但它们必须与反离子配对后,才能溶解于辛醇中。
因此,试验确定的Kow值不能描述离
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