1. Синтеза једноланчаних-сурфактаната аминокиселина:
Сировине за њихову синтезу потичу од различитих киселих, базних или неутралних амино киселина као што су аспарагинска киселина, глутаминска киселина, аргинин, аланин, глицин, леуцин, пролин, серин и производи хидролизе протеина. Хидрофобни крајеви, као што су масне киселине или алкил хлориди, могу бити везани за амино групу, -ЦООХ групу или групу бочног ланца амино киселине. Ако масне киселине или алкил халогениди реагују са амино групом, настају одговарајући деривати Н-ацил или Н-алкил амино киселина; ако се масни амини или масни алкохоли кондензују са карбоксилним групама, добијају се Н-алкил или О-алкил естарски деривати аминокиселина. Различите методе реакције дају различите врсте производа; стога, аминокиселински сурфактанти показују разноврсност у хемијској структури и физичко-хемијским и биолошким својствима. Хемијске методе, методе ензимске синтезе или методе хемо-ензимске синтезе се користе за синтезу аминокиселинских сурфактаната. Због релативно једноставног тока процеса и опреме хемијских метода, као и лако доступних сировина, хемијске методе су постале све активније 1970-их након што их је Бонди користио за синтетизацију Н-ацилглутаминске киселине 1909. године, и представљају главну методу која се користи и на домаћем и међународном нивоу.
1.1 Н-ацил аминокиселине сурфактанти
Н-Ацил амино киселински сурфактанти остају најважнији сурфактанти аминокиселина.
Синтетичке методе сурфактаната Н-ацил амино киселина:
(1) Директан метод:Директна синтеза сировина масних киселина укључује ензим{0}}катализовану синтезу и кондензацију дехидратације. Ензимски-катализована синтеза је ограничена ниском стопом конверзије, дугим временом реакције и скупим препаратима ензима; док је дехидратациона кондензација ограничена тешким реакционим условима, високим захтевима за опремом и високом потрошњом енергије, и треба је побољшати.
(2) Метода индиректне синтезе:Ово укључује хидролизу масних нитрила, ацилацију анхидрида масних киселина и карбонилацију амида.
① Метода ацилације масног ацил хлорида: Схортон-Бауманнова кондензациона метода, у којој ацил хлориди масних киселина замењују масне киселине у алкалним растворима, је метода синтезе која се најчешће користи у лабораторијама или индустрији. Има предности као што су релативно ниски захтеви за опремом, јефтине и лако доступне сировине, благи услови реакције и лако руковање нуспроизводима. Даља истраживања су у току о томе како смањити хидролизу ацил хлорида и поједноставити накнадну- обраду производа. Ова метода се углавном завршава кроз четири корака као што је приказано у наставку: ацилација, кондензација, ацидификација и формирање соли:
Ацилација: Р1ЦООХ + ПЦл3 → Р1ЦОЦл
Кондензација: ХООЦЦХР2НХ2 + Р1ЦОЦл → НаООЦЦХР2НХЦОР1
Закисељавање: НаООЦЦХР2НХЦОР1 + ХЦл → ХООЦЦХР2НХЦОР1
Формирање соли: ХООЦЦХР2НХЦОР1 + НаОХ →НаООЦЦХР2НХЦОР1
② Ацилација масних нитрила: Процес ацилације масних нитрила је предложен 1955. Реакциони принос и селективност су већи од 95%, али због високих захтева за опремом и стварања високо токсичних супстанци ХЦН и НаЦН током реакције, није индустријализована. Једначина реакције је следећа: ЦХ3НХ2+ЦХ2О+ХЦН→ЦХ3НХЦХ2ЦН+РЦОЦл→РЦОН(ЦХ3)ЦХ2ЦООХ
③ Ацилација анхидрида масних киселина: Процес ацилације анхидрида масних киселина и соли аминокиселина предложили су Тхомпсонс ет ал. шездесетих година прошлог века. Анхидрид реагује са соли амино киселине у води изнад тачке топљења (не прелази 100 степени). Није потребна никаква контрола запремине катализатора или воде, али велика потрошња анхидрида масних киселина доводи до високих трошкова и потешкоћа у одвајању, стога се не користи за индустријску производњу-великих размера.
④ Реакциони процес карбонилације амида, који су предложили Беллер и сарадници, нуди предности као што су ниски трошкови сировина, без употребе ацил хлорида, без нуспроизвода (чиме се избегава загађење животне средине), економичност високог атома и приноси већи од 90%. Међутим, ова реакција захтева ЦО под високим-притиском, захтева софистицирану опрему, а катализатор, кобалт карбонил комплекс [Цо2(ЦО)8], има ниску активност, што отежава индустријализацију.
1.2 Н-алкил аминокиселине сурфактанти
Оне се првенствено синтетишу конструисањем аминокиселинских структура од алифатичних амина и акрилних једињења, користећи сировине као што су метил акрилат, акрилонитрил, акрилна киселина или -пропиолактон.
① На пример, лауриламин (Ц12Х25НХ2) се прво топи на 60-70 степени, а затим се полако додаје 1,0-2,0 мола метил акрилата уз мешање. Једначина реакције је следећа: ЦХ2=ЦХЦООЦХ3 + Ц12Х25НХ2 → Ц12Х25НХ(ЦХ2ЦХ2ЦООЦХ3)н
② Метода акрилонитрила је економичнија од методе метил акрилата, али су захтеви за реакцију већи, тако да постоје ограничена истраживања о томе. Пријављено је да је квалитет производа ове методе лош и нестабилан.
③ Акрилна киселина и алифатични амини се директно мешају и загревају на 110-120 степени у условима без растварача-да би се синтетизовала Н-алкил- -аминопропионска киселина. Ова метода је једноставна и брза, али је вискозност система висока и могу се јавити реакције полимеризације или формирање иминских једињења, што отежава раздвајање.
④ Реакција -пропиолактона са алифатичним аминима даје смешу два производа: Н-алкил аминокиселине и Н-ацил аминокиселинског сурфактанта.
1.3 Естри аминокиселина
Сурфактанти естра аминокиселина добијају се каталитичком естерификацијом масних алкохола аминокиселинама [4]. За разлику од сурфактаната Н-ацил и Н-алкил аминокиселина, естри аминокиселина формирају естарске везе у реакцији синтезе, чиме ефикасно штите карбоксилну групу. Дакле, они имају две посебне функције:
① У реакцијама везивања пептида, они могу спречити нежељене реакције изазване активацијом карбоксилних група које не морају да реагују када се карбоксилна група активира одређеним методама;
② Они могу да спрече амино групу амино компоненте да формира унутрашњу со са карбоксилном групом и потпуно је ослободе, олакшавајући тако реакцију са карбоксилном групом како би се формирала пептидна веза. Године 1906. Фишер је први пут проучавао методу естерификације аминокиселина. Већина истраживања се фокусира на катализаторе реакције. Катализатори су еволуирали од почетних катализатора неорганске киселине до катализе Луис-ове киселине, затим до катализе фазног трансфера, катализе чврсте киселине, катализе молекуларним ситом, катализе јоноизмењивачке смоле, итд., док су агенси за естерификовање еволуирали од почетних алкохола до халогенизованих угљоводоника, катализатора, континуалних угљоводоника итд. агенси за естерификовање су у великој мери побољшали стопу конверзије и селективност естерификације, чинећи реакцију естерификације опсежнијом, а услове савршенијим. Међутим, због специфичних карактеристика аминокиселинских група и растворљивости у органским растварачима, одвајање и пречишћавање производа захтевају строже реакционе услове, ограничавајући примену обичних реакција естерификације.
Естерификација аминокиселина генерално следи два пута:
① директна естерификација слободних амино киселина;
② естерификација након заштите амино групе, након чега следи уклањање заштитне групе. Први је једноставнији, али има мањи принос и није погодан за аминокиселине осетљиве на киселине и топлоту; овај други је сложенији, али има већи принос и погодан је за све аминокиселине због блажих услова. Катализатори укључују гасовите катализаторе као што је хлороводоник, течне катализаторе као што су тионил хлорид и хлоросулфонска киселина, јонске течне катализаторе и чврсте катализаторе као што су п-толуенсулфонска киселина, трифосген, смоле и зеолити. Поред тога, постоје ензимска катализа и микроталасна{4}}потпомогнута катализа.
2. Сурфактанти типа аминокиселина{1}} Гемини
Синтетичке методе: прво синтеза појединачних ланаца, а затим њихово повезивање у близанце; синтетизујући прво два хидрофобна ланца, а затим додавање хидрофилне групе; синтетизујући прво две хидрофилне групе, а затим додајући хидрофобни ланац.
2.1 Једноланчано-Метода спајања са једним ланцем: Прво синтетизујте једноланчане-сурфактанте аминокиселина, а затим их повежите са линкером да бисте формирали гемини сурфактант типа аминокиселине-.
2.2 Метода функционализације двоструког-ланца: Прво, повежите два хидрофобна ланца са линкером, а затим синтетизујте сурфактант типа Гемини аминокиселина- карбоксилацијом. Диамини се често користе као линкери.
2.3 Бихидрофилни двоструки-метод формирања ланца: Повежите две групе хидрофилних аминокиселина са везником, а затим уведите две хидрофобне групе да бисте синтетизовали сурфактант типа аминокиселина-гемини. Диамини се такође обично користе као линкери.