De eigenschappen van alkylpolyglucosiden

Vergelijkbaar met polyoxyethyleenalkylethers,alkylpolyglycosidenzijn meestal technische oppervlakteactieve stoffen. Ze worden geproduceerd via verschillende manieren van Fischer-synthese en bestaan uit een verdeling van species met verschillende mate van glycosidatie aangegeven door een gemiddelde n-waarde. Dit wordt gedefinieerd als de verhouding van de totale molaire hoeveelheid glucose tot de molaire hoeveelheid vetalcohol in het alkylpolyglucoside, rekening houdend met het gemiddelde molecuulgewicht wanneer vetalcoholmengsels worden gebruikt. Zoals reeds vermeld, hebben de meeste alkylpolyglucosiden die van belang zijn voor de toepassing een gemiddelde n-waarde van 1,1-1,7. Daarom bevatten ze alkylmonoglucosiden en alkyldiglucosiden als hoofdcomponenten, evenals kleinere hoeveelheden alkyltriglucosiden, alkyltetraglucosiden, enz. tot alkyloctaglucosiden naast de oligomeren, zijn er altijd kleine hoeveelheden (typisch 1-2%) vetalcoholen gebruikt bij de synthese van polyglucose en zouten, voornamelijk als gevolg van katalyse (1,5-2,5%) aanwezig. De getallen zijn berekend met betrekking tot de actieve stof. Terwijl polyoxyethyleenalkylethers of veel andere ethoxylaten eenduidig gedefinieerd kunnen worden door een verdeling van molecuulgewichten, is een analoge beschrijving geenszins toereikend voor alkylpolyglucosiden, omdat verschillende isomeries resulteren in een veel complexer scala aan producten. De verschillen tussen de twee klassen oppervlakteactieve stoffen resulteren in nogal verschillende eigenschappen, voortkomend uit de sterke interactie van de kopgroepen met het water en gedeeltelijk met elkaar.

De ethoxylaatgroep van de polyoxyethyleenalkylether interageert sterk met water en vormt waterstofbruggen tussen de ethyleenzuurstof- en watermoleculen. Hierdoor ontstaan micellaire hydratatieschillen, waar de waterstructuur sterker is (lagere entropie en enthalpie) dan in bulkwater. De hydratatiestructuur is zeer dynamisch. Gewoonlijk zijn er twee tot drie watermoleculen aan elke EO-groep gebonden.

Gezien glucosylkopgroepen met drie OH-functies voor een monoglucoside of zeven voor een diglucoside, wordt verwacht dat het gedrag van alkylglucosides sterk verschilt van dat van polyoxyethyleenalkylethers. Naast de sterke interactie met water zijn er ook krachten tussen de oppervlakteactieve kopgroepen in de micellen en in andere fasen. Terwijl vergelijkbare polyoxyethyleenalkylethers op zichzelf vloeistoffen of laagsmeltende vaste stoffen zijn, zijn alkylpolyglucosiden hogersmeltende vaste stoffen vanwege intermoleculaire waterstofbruggen tussen aangrenzende glucosylgroepen. Ze vertonen onderscheidende thermotrope vloeibaarkristallijne eigenschappen, zoals hieronder zal worden besproken. Intermoleculaire waterstofbruggen tussen de kopgroepen zijn ook verantwoordelijk voor hun relatief lage oplosbaarheid in water.

Wat glucose zelf betreft, is de interactie van de glucosylgroep met de omringende watermoleculen te danken aan uitgebreide waterstofbruggen. Bij glucose is de concentratie van tetraëdrisch gerangschikte watermoleculen hoger dan in water alleen. Daarom kan glucose, en waarschijnlijk ook alkylglucosiden, worden geclassificeerd als een "structuurmaker", een gedrag dat kwalitatief vergelijkbaar is met dat van de ethoxylaten.

Vergeleken met het gedrag van de ethoxylaatmicel is de effectieve diëlektrische constante van het alkylglucoside aan het grensvlak veel hoger en meer vergelijkbaar met die van water dan met die van het ethoxylaat. Het gebied rond de kopgroepen van de alkylglucosidemicel is dus waterachtig.