คุณสมบัติของอัลคิลโพลีกลูโคไซด์

คล้ายกับโพลีออกซีเอทิลีนอัลคิลอีเทอร์อัลคิลโพลีไกลโคไซด์โดยทั่วไปเป็นสารลดแรงตึงผิวทางเทคนิค ผลิตขึ้นโดยการสังเคราะห์ฟิชเชอร์ในรูปแบบต่างๆ และประกอบด้วยสารหลายชนิดที่มีระดับไกลโคไซเดชันต่างกัน ซึ่งแสดงด้วยค่า n เฉลี่ย ค่านี้หมายถึงอัตราส่วนของปริมาณโมลาร์ทั้งหมดของกลูโคสต่อปริมาณโมลาร์ของแอลกอฮอล์ไขมันในอัลคิลโพลีกลูโคไซด์ โดยคำนึงถึงน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยเมื่อใช้ส่วนผสมของแอลกอฮอล์ไขมัน ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อัลคิลโพลีกลูโคไซด์ส่วนใหญ่ที่มีความสำคัญต่อการประยุกต์ใช้มีค่า n เฉลี่ยอยู่ที่ 1.1-1.7 ดังนั้น สารลดแรงตึงผิวจึงประกอบด้วยอัลคิลโมโนกลูโคไซด์และอัลคิลไดกลูโคไซด์เป็นองค์ประกอบหลัก รวมถึงอัลคิลไตรกลูโคไซด์ อัลคิลเตตระกลูโคไซด์ และอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย ไปจนถึงอัลคิลออกตากลูโคไซด์ นอกเหนือจากโอลิโกเมอร์แล้ว ยังมีแอลกอฮอล์ไขมันปริมาณเล็กน้อย (โดยทั่วไป 1-2%) ที่ใช้ในการสังเคราะห์โพลีกลูโคส และเกลือ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการเร่งปฏิกิริยา (1.5-2.5%) อยู่เสมอ ตัวเลขเหล่านี้คำนวณโดยอ้างอิงจากสารออกฤทธิ์ ในขณะที่พอลิออกซีเอทิลีนอัลคิลอีเทอร์หรือเอทอกซิเลตอื่นๆ อีกมากมายอาจนิยามได้อย่างชัดเจนจากการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล แต่คำอธิบายที่คล้ายคลึงกันนั้นไม่เพียงพอสำหรับอัลคิลโพลีกลูโคไซด์ เนื่องจากไอโซเมอริซึมที่แตกต่างกันทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ความแตกต่างของสารลดแรงตึงผิวทั้งสองประเภทส่งผลให้คุณสมบัติแตกต่างกันเล็กน้อย ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาที่รุนแรงของหมู่หัวกับน้ำ และบางส่วนเกิดขึ้นระหว่างกัน

กลุ่มเอทอกซิเลตของพอลิออกซีเอทิลีนอัลคิลอีเทอร์ทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างรุนแรง ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของเอทิลีนออกซิเจนและน้ำ ทำให้เกิดชั้นไมเซลลาร์ไฮเดรชัน ซึ่งมีโครงสร้างของน้ำมากกว่า (เอนโทรปีและเอนทัลปีต่ำกว่า) ในน้ำปริมาณมาก โครงสร้างไฮเดรชันมีความเปลี่ยนแปลงสูง โดยปกติแล้วจะมีโมเลกุลน้ำประมาณสองถึงสามโมเลกุลที่สัมพันธ์กับกลุ่ม EO แต่ละกลุ่ม

เมื่อพิจารณาหมู่หัวกลูโคซิลที่มีฟังก์ชัน OH สามอย่างสำหรับโมโนกลูโคไซด์ หรือเจ็ดอย่างสำหรับไดกลูโคไซด์ คาดว่าพฤติกรรมของอัลคิลกลูโคไซด์จะแตกต่างอย่างมากจากพฤติกรรมของพอลิออกซีเอทิลีนอัลคิลอีเทอร์ นอกจากปฏิกิริยากับน้ำที่รุนแรงแล้ว ยังมีแรงระหว่างหมู่หัวของสารลดแรงตึงผิวในไมเซลล์และในเฟสอื่นๆ ด้วย ในขณะที่พอลิออกซีเอทิลีนอัลคิลอีเทอร์ที่เปรียบเทียบได้เพียงอย่างเดียวเป็นของเหลวหรือของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ อัลคิลโพลีกลูโคไซด์มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลระหว่างหมู่กลูโคซิลที่อยู่ใกล้เคียง หมู่หัวเหล่านี้แสดงคุณสมบัติผลึกเหลวเทอร์โมโทรปิกที่แตกต่างกัน ดังจะกล่าวถึงต่อไป พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลระหว่างหมู่หัวยังเป็นปัจจัยที่ทำให้มีความสามารถในการละลายน้ำค่อนข้างต่ำ

สำหรับกลูโคสเอง อันตรกิริยาระหว่างหมู่กลูโคซิลกับโมเลกุลน้ำโดยรอบเกิดจากพันธะไฮโดรเจนที่กว้างขวาง สำหรับกลูโคส ความเข้มข้นของโมเลกุลน้ำที่จัดเรียงตัวเป็นทรงสี่หน้าจะสูงกว่าในน้ำเพียงอย่างเดียว ดังนั้น กลูโคส และอาจรวมถึงอัลคิลกลูโคไซด์ด้วย จึงสามารถจัดเป็น "ตัวสร้างโครงสร้าง" ซึ่งมีพฤติกรรมเชิงคุณภาพคล้ายคลึงกับเอทอกซิเลต

เมื่อเปรียบเทียบกับพฤติกรรมของไมเซลล์เอทอกซิเลต ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่มีประสิทธิภาพของส่วนต่อประสานของอัลคิลกลูโคไซด์จะสูงกว่าและใกล้เคียงกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำมากกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของเอทอกซิเลต ดังนั้น บริเวณรอบ ๆ หมู่หัวที่ไมเซลล์อัลคิลกลูโคไซด์จึงมีลักษณะคล้ายน้ำ