Амфотерные поверхностно-активные вещества

Амфотерные (амфолитные) поверхностно-активные вещества — соединения, которые в водных растворах в зависимости от значения рН среды по-разному ионизируются и действуют — в кислом растворе проявляют свойства катионных ПАВ, а в щелочном растворе — анионных ПАВ..

Общие сведения

При значениях рН, называемых изоэлектрической точкой, молекулы амфотерных ПАВ существуют в виде диполярных сбалансированных ионов. В изоэлектрической точке заряды равны, и молекула амфотерных ПАВ представляет собой цвиттер-ион. Чаще всего встречаются катионно- и анионно-ориентированные цвиттер-ионные амфотерные ПАВ. http://www.ngpedia.ru/id407917p1.html Катионной группой обычно служат первичная, вторичная или третичная аминогруппы, пиридиновая или имидазолиновые группы. Вместо азота могут быть сера, фосфор, мышьяк и т. д. В качестве анионных групп применяют карбоксильную, сульфонатную, сульфоэфирную и фосфатные группы. В общем виде амфотерные ПАВ могут быть представлены формулой:

K^--R-O⁺, где R — углеводородный радикал, обычно С₉-С₁₉; О⁺ — это основная группа; К^- — кислотная группа.

Классификация

По химическому строению амфолитные ПАВ подразделяются на пять основных видов.:

1.Алкиламинокарбоновые кислоты (ААКК):

• RNH(CH₂)nCOOH — алкильный радикал амина обычно имеет линейное строение, радикал между аминной и карбоксильной группами иногда имеет разветвленный характер;
• алкиламинофенилкарбоновые кислоты — RNHC₆H₄COOH;

2.Алкилбетаины (АБ) наиболее распространенный тип амфолитных ПАВ:

• С- и N-алкилбетаины — RCH(N⁺(CH₃)₃)COO- RN⁺(CH₃)₂CH₂COO^- ;
• сульфобетаины — RC₆H₄CH₂N+(CH₃)₂CH₂CH₂OSO₃^- ;
• сульфитбетаины — RN⁺(CH₃)₂CH₂CH₂OSO₂;
• фосфатбетаины RN⁺(CH₃)₂CH₂CH(OH)CH₂OPO₃;
• амидобетаины RCONH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂COO^- ;
• оксиэтилированные бетаины RN⁺(CH₂CH₂O)CH₂COO^-.

3.Производные алкилимидазолинов. В структуре имидазолиновых амфолитных ПАВ анионные и катионные группы приблизительно равносильны. По структуре их можно разделить на два основных класса — небетаинные и бетаинные:

здесь, R — углеводородный радикал С₇-C₁₇.

4.Алкиламиноалкансульфонаты и сульфаты. Константа ионизации кислотной группы у этих ПАВ гораздо больше, чем основной, поэтому их применяют в щелочной среде. В зависимости от констант ионизации можно выделить соли:

• соль алкиламиноалкансульфоната RN(R')-R:—SO₃М;
• соль алкиламиноалкансульфата RN(R')-R: — OSO₃M;
• производные ароматических аминосульфокислот RR’N—Ar—SO₃M,где R и R'-длинный и короткий углеводородные радикалы, R:-короткий двухвалентный радикал

5.Полимерные амфолитные ПАВ:

• природные (белки, нуклеиновые к-ты и т. п.);
• продукты ступенчатой конденсации аминов, формальдегида, альбумина, жирных кислот;
• производные целлюлозы, полученные введением карбоксильных и этаноламиноэтильных групп;
• синтетические, в молекулах которых сочетаются структурные особенности всех приведенных выше групп амфотерных ПАВ.

Применение

Амфотерные ПАВ в сочетании с анионными ПАВ улучшают пенообразующую способность и повышают безвредность рецептур моющих средств, а при соединении с катионными полимерами усиливают положительное воздействие силиконов и полимеров на волосы и кожу. Эти производные получают из природного сырья, поэтому они являются достаточно дорогостоящими компонентами. Чаще всего используют производные бетаина (кокаминопропил бетаин). Химическое строение амфолитных ПАВ предусматривает наличие в их структуре многих разнохарактерных функциональных групп и возможность построения их в различных комбинациях. Поэтому при появлении новых направлений в применении ПАВ и исследовании возможностей получения препаратов с заданными свойствами амфолитные ПАВ являются наиболее перспективными.

Литература

• Ребиндер П. А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика дисперсных систем. М., 1979.
• Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. М.:Химия ,1975.
• Сумм Б. Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.:Химия, 1976
• Зимон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание.-М.: Химия,1974.
• Волков В. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез и свойства. -М.1989
• Абрамзон А. А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение, 2 изд., Л., 1981
• Таубман А. Б., Маркина З. Н. Физико-химические основы применения поверхностно-активных веществ, Ташкент, 1977