更新时间：2024-09-21 15:49
氨基酸型表面活性剂是一类可再生生物质来源的新型绿色环保表面活性剂，是传统表面活性剂的升级换代产品。氨基酸类表而活性剂是选取基本氨基酸中的一种或者多种作为原料，在氨基、羧基或者活性侧基上导入疏水长链而合成。常见的氨基酸型表面活性剂有：月桂酰肌氨酸钠、椰油氨基丙酸钠、椰油酰甲基牛磺酸钠、椰油酰甘氨酸钠等。
氨基酸型表面活性剂不仅安全、低刺激和生物相容性好，而且还具有防锈抗磨、防雾抗静电、良好的乳化、润湿、增溶、分散、起泡等性能，且生物降解性好，生产工艺绿色化，因此被广泛应用在个人清洁、食品添加剂、金属加工、石油开采、生物制品、药物制备等诸多领域。
1.通常可以按照氨基和羧基的数目：分为酸性（如N-酰基肌氨酸）、中性（如N-酰基谷氨酸）或碱性（如N-酰基-L-赖氨酸）。
2.按照亲水基荷电性不同：分为阴离子型（如N-酰基谷氨酸）、阳离子型（如N-椰子酰精氨酸乙酯）、两性型（如N-烷基天门冬氨酸b-基）及非离子型（如 N-酰基谷氨酸二酯）。
3.按合成反应方式分类：
（1）N-酰基氨基酸表面活性剂：此类表面活性剂一般由中性氨基酸或酸性氨基酸的 α-氨基与脂肪酰基经过缩合而反应得到的。
市场上常见的月桂酰肌氨酸钠为淡黄色含量30 %的液体和白色含量95 %的固体粉末，有特殊气味。其对皮肤刺激性较小，脱脂作用较弱。对酸、对热、对碱都比较稳定，优越的发泡性，适用于牙膏和香波的起泡剂。
市场上常见的谷氨酸盐为含量30 %的月桂酰谷氨酸钠、月桂酰谷氨酸钾、椰油酰谷氨酸钠液体，含量95%的月桂酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸钠、肉豆蔻酰谷氨酸钠固体粉末。
市场上常见的椰油酰氨基丙酸钠为含量为30 %的液体，它以天然原料为基础，性能极其温和，抗硬水能力强，极易生物降解，对环境无影响，泡沫丰富，稳定且有弹性，是洁面产品、沐浴产品、婴儿清洁产品良好的清洁剂。
市场上常见的甲基牛磺酸为含量30 %的椰油酰甲基牛磺酸钠、椰油酰甲基牛磺酸牛磺酸钠液体，它在大 pH 值范围拥有更为优异的起泡性与泡沫稳定性，是对皮肤刺激极低的温和洁净成分，为头发与头皮带来润泽感。
市场上常见的甘氨酸盐为含量30 %的椰油酰甘氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾液体，含量 95 %的椰油酰甘氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾固体粉末。椰油酰甘氨酸钠是泡沫最丰富的氨基酸表活，泡沫丰富程度和月桂酸钾类似，类似皂基的过水感，不紧绷，可以方便的加入含 月桂醇聚醚硫酸酯钠 表活体系，增强过水感的同时降低刺激性。
（2）N-烷基氨基酸表面活性剂：一般指脂肪胺与氨基酸的羧基缩合。如N－烷基－β－β-氨基酸。
（3）氨基酸酯：一般指脂肪醇 与羧基缩合得到O-烷基酯类氨基酸衍生物。
1.单链氨基酸型表面活性剂的合成：
其合成原料来自各种酸性、碱性或中性氨基酸如天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、L-脯氨酸、丝氨酸和蛋白质水解产物。像脂肪酸或烷基氯化物等疏水端可以连接在氨基酸的氨基、a-COOH或侧链基团上，若脂肪酸或烷基卤化物与氨基反应，分别产生相应的N-酰基或N-烷基氨基酸衍生物；若脂肪胺或脂肪醇与羧基缩合，分别得到N-烷基或O-烷基酯类氨基酸衍生物；不同反应方式得到不同品种的产物，因此氨基酸表面活性剂具有化学结构多样性及其物理化学和生物学性质的多样性。化学法、酶合成法或化学-酶合成法等均被用于合成氨基酸型表面活性剂，由于化学法的工艺流程和设备相对简单，原料易得，自1909年Bondi用于合成N-酰基谷氨酸后，在20世纪70年代逐渐活跃起来，是国内外采用的主要方法。
1.1N-酰基氨基酸表面活性剂
N-酰基氨基酸型表面活性剂仍然是最主要的氨基酸型表面活性剂。
N-酰基氨基酸表面活性剂的化学通式：
如上图所示，R=月桂基、椰油基，可判断其为N-酰基类氨基酸表面活性剂；如果R1=H，R2=-CH2-CH2-COOH则为谷氨酸系列，R2=H则为甘氨酸系列；R2=CH3则为β-氨基酸系列；如果R1=CH3，R2=H则为肌氨酸系列。
N-酰基氨基酸型表面活性剂的合成方式：
（1）直接法：脂肪酸原料直接合成法又包括括酶催化合成和脱水缩合，其中酶催化合成受制于转化率低、反应时间长及酶制剂价格昂贵等因素；而脱水缩合受制于反应条件苛刻、设备要求高及能耗大等因素而有待提高。
（2）间接合成法：有脂肪水解酰、脂肪酸酐酰化、酰胺氢化甲酰化反应等。
①脂肪酰氯酰化法：由脂肪酰氯替代脂肪酸与氨基酸在碱性溶液中反应的肖顿－鲍曼缩合法是实验室或工业中应用最广泛的合成方法，具有设备要求相对较低、原料价格低廉易得、反应条件温和及副产物容易处理等优势，并正在深入研究如何减少酰氯水解和简化产品后处理。该法主要通过如下所示的酰氯化、缩合、酸化及成盐四个步骤完成：
酰化：R1COOH + PCl3→ R1COCl
缩合：HOOCCHR2NH2+ R1COCl →NaOOCCHR2NHCOR1
酸化：NaOOCCHR2NHCOR1+ HCl →HOOCCHR2NHCOR1
成盐：HOOCCHR2NHCOR1+ 氢氧化钠 →NaOOCCHR2NHCOR1
②脂肪腈水解酰法：脂肪腈水解酰化反应工艺在1955年提出，反应产率和选择性大于95%，但由于该法设备要求高，且反应过程中有剧毒物质氢氰酸和NaCN产生也未能实现工业化，反应方程式如下：
CH3NH2+CH2O+HCN→CH3NHCH2CN+RCOCl→RCON(CH3)CH2COOH
③脂肪酸酐酰化法：脂肪酸酐和氨基酸盐的酰化反应工艺由Thomnas等在20世纪60年代提出，酸酐在熔点之上（不超过100℃）与氨基酸盐在水中反应，无需催化剂也无需控制水量但脂肪酸酐耗量大，导致成本高和分离困难，因此并未用于大规模工业生产。反应方程式如下：
④酰胺基化反应工艺是Beller等提出的，该法原料成本低、不使用酰氯又无副产物因而避免环境污染、原子经济效益高且产率可达90%以上，但此反应需在高压CO存在下反应因而对设备要求高，且催化剂羰基钴配位化合物[Co2(CO)8]活性不高，较难实现工业化。反应方程式如下：
近期Bougueroua 等人以β-氨基酸与烷基磺酰氯合成得到一系列的氨基酸型表面活性剂，方法简单而且产品收率良好，对其物理化学性质的研究表明，随着表面活性剂疏水长度的增加和表面活性剂浓度的增加，表面张力值逐渐减小。同时还发现向亲水部分添加甲基对CMC，饱和吸附量Gmax等表面参数具有重要影响，对正构烷烃磺酰氨基2-丙酸钠盐良好的泡沫性能也有一定的影响。
1.2 N-烷基氨基酸型表面活性剂
合成方式主要通过脂肪胺与丙烯酸类化合物构建氨基酸结构，可以采用丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酸或b-丙内酯等为原料。
①例如将月桂胺C12H25NH2先在60～70℃下加热熔融，边搅拌边缓慢滴加入1.0～2.0摩尔的丙烯酸甲酯，反应方程式如下：
CH2=CHCOOCH3+ C12H25NH2 → C12H25NH(CH2CH2COOCH3)n
②丙烯腈法比丙烯酸甲酯法的经济性更高，但反应要求更高因而研究不多，据报道，该法的产品质量较差且不稳定。
③丙烯酸与脂肪胺在110-120℃及无溶剂条件下直接混合加热合成N-烷基b-氨基丙酸，操作简单快捷，但体系黏度较大，还可能发生聚合反应或生成亚胺化合物导致分离困难。
④b-丙内酯与脂肪胺反应则得到两种产物，N-烷基氨基酸和N-酰基氨基酸型表面活性剂的混合物。
1.3氨基酸酯
脂肪醇与氨基酸发生催化酯化反应制得氨基酸酯表面活性剂，氨基酸酯与N-酰基与N-烷基氨基酸表面活性剂不同的是合成反应形成酯键，从而有效地保护羧基，因此其有两个特殊作用：①在接肽反应中 ,可防止当反应羧基用某些方法活化时 ,不需要反应的羧基也会被活化而带来的副反应；②能使氨基组分的氨基不能同羧基形成内盐而完全游离出来, 从而便于同羧基组分反应形成肽键。
1906年, Fischer最早研究出氨基酸酯化的方法。大多数研究方向在于其反应的催化剂，催化剂由最初的无机酸催化剂到路易斯酸的催化，再到相转移催化、固体酸催化、分子筛催化、阴离子交换树脂催化等，而酯化剂由最初的醇发展到卤代烃、烯烃等。催化剂和酯化剂的不断更新，大大地提高了酯化的转化率和选择性，使得酯化反应的范围越广泛，条件越来越完善。但因氨基酸的基团特殊性、有机溶剂的溶解性，产物的分离和提纯都对反应条件有着更严格的要求，使得普通酯化反应的应用受到限制。
氨基酸的酯化大体上有两个途径，①游离氨基酸的直接酯化；②将氨基保护后酯化，再除去保护基团。前者步骤单纯，而产率较低，且不适于对酸、热敏感的氨基酸；后者步骤繁杂，但产率较高，且因条件温和而适用于所有氨基酸。催化剂的种类有气体催化剂如氯化氢，液体催化剂如氯化亚砜、氯磺酸以及离子液体催化剂，固体催化剂如对甲苯磺酸、三光气、树脂、沸石。此外，还有酶催化法和微波协助催化法。
2.氨基酸型双子表面活性剂
合成方法：先合成单链再连接为双子、先合成双疏水链再接入亲水基、先合成双亲水基再接入疏水链。
2.1单长链结构偶联法
先合成单链氨基酸表面活性剂再用连接基将其连接为氨基酸型双子表面活性剂。
2.2双长链结构官能团化法
先将两个疏水链通过连接基连接，再通过羧基化合成氨基酸型双子表面活性剂，连接基常常采用二元胺。
2.3双亲水结构双长链化法
两个亲水的氨基酸头基通过连接基连接后再引入两个疏水基合成氨基酸型双子表面活性剂，也常用二元胺作为连接基。
1.表面活性良好：与其他传统表面活性剂类似，氨基酸型表面活性剂具有良好的乳化、润湿、增溶、分散、发泡等性能，据钱慧超等人研究0.05%质量分数的椰油酰基甲基牛磺酸钠的抗硬水性能，在 1500 mg/Kg 硬水条件下的泡沫与纯水条件下的泡沫高度几乎一致，都在 1700 mm 左右。
2.环保、健康、安全：氨基酸型表面活性剂表现出的优秀生物降解性和生物相容性、高安全性等优良特性，其能被人体内的酶分解为脂肪酸和氨基酸。研究人员对白鼠、家兔进行了亚急性试验、慢性毒性试验、粘膜刺激性等试验，结果表明 N-酰基氨基酸钠比k12刺激性更很小，安全性更高。
3.抗菌能力强：由于酰基链中存在羟基或者不饱和键，氨基酸表面活性剂具有杀菌功效，并且抗菌性会随着羟基和不饱和度的增加而增加。研究表明N-酰基氨基酸型表面活性剂对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌以及大肠杆菌的抗菌性，并考察了 pH 对抗菌性的影响，结果表明：N-酰基氨基酸型表面活性剂对这三种菌都有很好的抗菌性，当pH\u003e6 时，抗菌活性下降。
1.在国产日化品牌产品中的应用
氨基酸表面活性剂具有良好的润湿性、起泡性、抗菌、抗蚀、抗静电能力等特点，无毒无害，对皮肤温和，降解产物为氨基酸和脂肪酸，对环境基本无影响，而且与其他表面活性剂相容性良好、可广泛用于化妆品产品洗面奶、沐浴露、香波中，现已经形成了以氨基酸作为主清洁剂的氨基酸绿色日化产品。如口腔护理领域中的牙膏，其中起泡剂脂肪酰基氨基酸类工业味精具有能抑制使葡萄糖变为DL-乳酸的乳酸菌的作用，并能起到很好的清洁效果以及使口气清新。另有文献报道，将月桂酰基谷氨酸钾、椰油酰基谷氨酸钠等表面活性剂添加入洗漆剂配方中，该洗漆剂配方不但不剌激皮肤，还可保持洗洁精中酶的活性。
日常选购时，可通过全成分表来判断是否属于氨基酸性的清洁剂。例如，市面上有两种常见洗面奶：皂基型和氨基酸表活型。最为典型的区别在于皂基洗面奶pH偏高，呈碱性，脱脂感强，洗后可能有紧绷感，其常见成分是脂肪酸和碱剂，例如月桂酸+氢氧化钾。而氨基酸型洗面奶则可能是月桂酰基甘氨酸盐。
2.在生物医药中的应用
氨基酸型表面活性剂近年来也被应用于生物和医药领域并取得了快速的发展，例如N-酰基氨基酸型表面活性剂可以用于改善维生素e在水中的溶解性，提高人体的吸收能力且温和不刺激；还可以从人血液、动植物细胞、微生物中快速安全地提取核糖核酸，定量提取脱氧核糖核酸等；还在免疫学中有一定的应用。酰基氨基酸/肽的囊泡还可以用作药物载体以及棘白菌素B配体的功能性脂质体的制备；阴离子类氨基酸型表面活性剂可以用于积累皮肤中的亲水物质和提高皮肤的渗透通量，有望成为皮肤的局部治疗剂。氨基酸型双子表面活性剂作为运输生物活性分子的潜在载体显示出特别的前景，对聚阳离子双子表面活性剂和精胺基双子表面活性剂作为基因递送中的有效试剂也有一定的研究。Nagasaka等人 最近研究了由亲水性氨基酸（组氨酸的生物合成）和疏水性醛（辛醛）组成的自推进系统：一个油滴系统自发地生产氨基酸基表面活性剂，然后导致液滴的自我推进。该系统是一种能够自行产生推进燃料的主动系统，可以用作细胞代谢的概念模型，此类氨基酸型表面活性剂自驱动体系也有望应用于更多领域。
3.在食品中的应用
氨基酸型表面活性剂的安全性和生物相容性正好符合了食品领域的安全需求。例如，氨基酸酯代替氨基酸作为食品添加剂，可以改变食品的口味和风味，增加食品的保鲜期，提高食品的营养成分。少量的N-酰基氨基酸型表面活性剂作为食品添加剂可以保持糖果、植物油脂和可可粉等食品的香味不溢出，防止异味的滋生，同时还有防腐的作用；还可以抑制酸性物质发酵并残留在龋病上，防止了对齿的酸蚀。此外，氨基酸型表面活性剂还有防雾和抗静电的作用，可用于食品包装的塑料薄膜中。
由于我国的精细化工产业在国民经济中发挥着举足轻重的作用，表面活性剂又是精细化工产业的支柱，因此具有优秀性能的氨基酸型表面活性剂正作为一类重要的新型精细化学品备受关注，但还存在合成技术和工艺存在许多不足，价格贵，应用上不够了解等问题，因此，如何更高效更绿色环保地生产和应用成为最主要的发展方向。氨基酸型特别是酰基氨基酸型表面活性剂是日用化学工业的重要原料，许多发达国家已经具有完整的研究开发体系，能够系列化、多样性地实现产品的研究与开发，我国的氨基酸型表面活性剂领域还有很大的发展空间，因此，合成性能优良的氨基酸型表面活性剂也是我国的一个重大科研项目。
外观(25℃)半透明或透明液体
PH(10%水溶液)7-9
活性物含量%32-36
粘度(20℃)5400mpas
包装:LUJ-11以50KG或明或200KG包装出售.
贮存:干燥阴凉室内贮存