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 soorten met verschillende graden van glycosidering, 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, waarbij rekening wordt gehouden met het gemiddelde molecuulgewicht wanneer vetalcoholmengsels worden gebruikt. Zoals reeds vermeld hebben de meeste voor de toepassing belangrijke alkylpolyglucosiden een gemiddelde n-waarde van 1,1-1,7. Daarom bevatten ze alkylmonoglucosiden en alkyldiglucosiden als hoofdbestanddelen, evenals kleinere hoeveelheden alkyltriglucosiden, alkyltetraglucosiden, enz. tot alkyloctaglucosiden naast de oligomeren, kleine hoeveelheden (doorgaans 1-2%) vetalcoholen die worden gebruikt in de synthese polyglucose en zouten, voornamelijk als gevolg van katalyse (1,5-2,5%), zijn altijd aanwezig. De cijfers zijn berekend op basis van actieve stof. Terwijl polyoxyethyleenalkylethers of vele andere ethoxylaten ondubbelzinnig kunnen worden gedefinieerd door een verdeling van molecuulgewichten, is een analoge beschrijving geenszins adequaat voor alkylpolyglucosiden, omdat verschillende isomerie resulteert in een veel complexer scala aan producten. De verschillen tussen de twee klassen oppervlakteactieve stoffen resulteren in nogal verschillende eigenschappen, die voortkomen uit de sterke interactie van de kopgroepen met het water en gedeeltelijk met elkaar.

De ethoxylaatgroep van de polyoxyethyleenalkylether heeft een sterke interactie met water en vormt waterstofbruggen tussen de ethyleenzuurstof- en watermoleculen, waardoor micellaire hydratatieschillen worden opgebouwd waar de structurering van water groter is (lagere entropie en enthalpie) dan in bulkwater. De hydratatiestructuur is zeer dynamisch. Gewoonlijk zijn er tussen de twee en drie watermoleculen geassocieerd met elke EO-groep.

Als we glucosylhoofdgroepen met drie OH-functies voor een monoglucoside of zeven voor een diglucoside beschouwen, wordt verwacht dat het gedrag van alkylglucoside heel anders zal zijn dan dat van de polyoxyethyleenalkylethers. Naast de sterke interactie met water zijn er ook krachten tussen de kopgroepen van oppervlakteactieve stoffen in de micellen en in andere fasen. Terwijl vergelijkbare polyoxyethyleenalkylethers alleen vloeistoffen of laagsmeltende vaste stoffen zijn, zijn alkylpolyglucosiden vaste stoffen met een hoger smeltpunt vanwege intermoleculaire waterstofbindingen tussen aangrenzende glucosylgroepen. Ze vertonen duidelijke thermotrope vloeibaar-kristallijne eigenschappen, zoals hieronder zal worden besproken. Intermoleculaire waterstofbruggen tussen de hoofdgroepen zijn ook verantwoordelijk voor hun relatief lage oplosbaarheid in water.

Wat glucose zelf betreft, is de interactie van de glucosylgroep met de omringende watermoleculen het gevolg van uitgebreide waterstofbindingen. Voor glucose is de concentratie van tetraëdrisch gerangschikte watermoleculen hoger dan in water alleen. Daarom kunnen glucose, en waarschijnlijk ook alkylglucosiden, worden geclassificeerd als ‘structuurmaker’, een gedrag dat kwalitatief vergelijkbaar is met dat van de ethoxylaten.

In vergelijking met het gedrag van de ethoxylaatmicel is de effectieve diëlektrische grensconstante van het alkylglucoside veel hoger en meer vergelijkbaar met die van water dan met die van het ethoxylaat. Het gebied rond de kopgroepen bij de alkylglucosidemicel is dus waterachtig.