Sole p-alkiloarylosulfonianów i alkilosulfonianów

W odróżnieniu od omawianych wcześniej siarczanów alkilowych, atom siarki w tych związkach jest bezpośrednio związany z węglem łańcucha alkilowego lub atomem węgla pierścienia (rys. 10).

Rys. 10. Sole p-alkiloarylosulfonianów, gdzie n = 8 - 11 oraz Me⁺= Na⁺, NH⁺(CH₂CH₂OH)₃ Tenzydy z tej grupy znajdujące zastosowanie w przemyśle kosmetycznym wywodzą się z pochodnych kwasu benzenosulfonowego, posiadających w położeniu para alkilową resztę kwasu tłuszczowego. Uzyskuje się je poprzez poddanie alkilobenzenu sulfonowaniu, a następnie alkalizacji.

Pierwsze syntezowane detergenty alkilobenzenosulfonowe posiadały w pierścieniu aromatycznym alkilową resztę kwasu tłuszczowego syntetyzowaną z monomerów propylenowych, zawierającą rozgałęzienia. Przykładem takiego związku jest TPS czyli tetrapropylenobenzenosulfonian sodu. W wytwarzanych obecnie detergentach z tej grupy występuje prostołańcuchowy podstawnik alkilowy, gdyż wykazano że obecność rozgałęzień w łańcuchu alkilowym hamuje proces biodegradacji. Związki takie w 80% podlegają degradacji biologicznej.

Detergenty alkilobenzenosulfonowe mają niewielkie znaczenie w kosmetyce ponieważ uważa się, że substancje te mogą być powodować podrażnienie dróg moczowych u dzieci. Kolejną ich wadą są silne właściwości odtłuszczające.

Aby uniknąć negatywnych skutków dla skóry, są one stosowane w formie soli z trietanoloaminą (Marlopone). Można je znaleźć w preparatach do mycia skóry przetłuszczającej się. W grupie tej największe znaczenie mają detergenty, będące pochodnymi kwasów sulfobursztynowego i izotionowego, tauryny oraz sulfonianów α-olefinowych.

Pochodne kwasu sulfobursztynowego (sulfobursztyniany) są połączeniami o budowie mono- (rys. 11) lub diestrów (rys. 12).

Handlowe nazwy monoestrów kwasu sulfobursztynowego to np.:

Schercopole, Rewopol SB, Marlinate, Rewoderm S 1333, disodium lauryl sulfosuccinate. Tenzydy te nie drażnią błon śluzowych a nawet mają działanie łagodzące, dlatego znalazły zastosowanie w środkach do pielęgnacji skóry dzieci.

(CH₂CH₂O)n O O O SO₃ -R

O

2Na+

O O O SO₃ -R O

R(OCH₂CH₂)nO O

O O SO₃

-2Na+

2Na+

Rys. 11. Sole sodowe monoestrów kwasu sulfobursztynowego, gdzie R – alkilowa reszta kwasu tłuszczowego

W grupach estrowych detergentów o budowie diestrów kwasu sulfobursztynowego znajdują się najczęściej rozgałęzione łańcuchy węglowodorowe, zawierające 5-8 atomów węgla. Takie rozgałęzione estry łatwiej ulegają rozpuszczaniu w wodzie niż ich prostołańcuchowe i wyższe homologi. Z kolei symetryczne dialkilosulfobursztyniany pienią się słabiej niż monoestry i są bardziej drażniące dla skóry, wpływają na nią wysuszająco poprzez jej nadmierne odtłuszczenie. Najbardziej znanym tenzydem tego typu o najszerszym zastosowaniu (obecnym np. w pastach do zębów i szamponach przeciwłupieżowych) jest sól sodowa diestru 2-etyloheksylowego kwasu sulfobursztynowego (znana pod nazwami handlowymi Docusat-Natrium, dioctyl sodium sulfosuccinate, rys. 12).

Kolejną podgrupą tenzydów wywodzących się z kwasów alkilosulfonowych są pochodne tauryny czyli kwasu 2-aminoetylosulfonowego. W kosmetykach stosuje się je w formie soli sodowych pochodnych tauryny względnie N-metylotauryny, w których grupa aminowa zacylowana została kwasem tłuszczowym, zwanych taurydami (rys. 13).

Rys.12. Docusat-Natrium (dioctyl sodium sulfosuccinate)

Rys. 13. Detergenty taurydowe, taurydy (X=H), N-metylotaurydy (X=CH₃), R- alkilowa reszta kwasu tłuszczowego

Tenzydy te odznaczają się dużą stabilnością chemiczną. Taurydowe i N-metylotaurydowe detergenty są lepiej tolerowane przez skórę i błony śluzowe oczu niż alkilosiarczany, wykazują aktywność powierzchniową nawet w obecności kationów wapniowych, dają trwałą pianę. Znalazły zastosowanie w pastach do zębów, gdzie pełnią rolę zarówno detergentów i środków pianotwórczych (np. Hostapon KTW) oraz w składzie niektórych detergentów złożonych (np. Igepon T – mieszanina soli sodowych metylotauryny acylowanej kwasem oleinowym i monoestru alkoholu stearynowego z kwasem siarkowym).

Sole N-metylotaurydów znajdują się też w szamponach, płynach do kąpieli (Hostapon CT, STT, T, Adinol T).

Do detergentów alkilosulfonowych zaliczane są również połączenia, wywodzące się z kwasu 2-hydroksyetanosulfonowego, zwanego zwyczajowo kwasem izotionowym. Tenzydy te są solami sodowymi kwasu izotionowego, zestryfikowanymi kwasami tłuszczowymi (rys. 14).

Tenzydy izotionowe są estrami, a więc związkami podatnymi na hydrolizę, są mało stabilne w środowisku wodnym, zwłaszcza w temperaturze wyższej od pokojowej i pH różnym od obojętnego. Natomiast ich zaletami są: dobra tolerancja przez skórę, niewrażliwość na wodę twardą, dobre zdolności pianotwórcze i myjące. W kosmetyce stosowane są jako składniki preparatów do mycia i pielęgnacji ciała.

Rys. 14. Estry kwasu izotionowego, gdzie R – reszta kwasu tłuszczowego

Detergenty wywodzące się z estrów kwasu sulfooctowego z alkoholami rozpatrywać można jako odwrócone estry izotionowe. Tego typu związkiem wykorzystywanym w kosmetyce jest laurylosulfooctan sodu (rys. 15).

Rys. 15. Laurylosulfooctan sodu

Laurylosulfooctan sodu ma doskonałe właściwości myjące, pianotwórcze, emulgujące i zwilżające, również w twardej wodzie. Laurylosulfooctan sodu znalazł zastosowanie w pielęgnacji skóry wrażliwej na mydło, ponieważ jego roztwory mają odczyn obojętny. Istnieje jednak przypuszczenie, iż związek ten może wywoływać podrażnienia dróg moczowych (nie jest jednak tak silnie drażniący jak alkiloarylosulfoniany).

Do grupy detergentów alkilosulfonowych zaliczamy również olej turecki.

Jest on mieszaniną różnych alkilosulfonianów i alkiloestrów kwasu siarkowego;

powstaje poprzez obróbkę stężonym kwasem siarkowym oleju rycynowego 5.2. Detergenty amfotenzydowe

Zwane również tenzydami amfoterycznymi lub amfolitycznymi. Dzielą się na dwie grupy:

Amfotenzydy o budowie aminokwasów (zawierają obok grupy karboksylowej, grupę aminową podstawioną alkilową resztą kwasu tłuszczowego). W punkcie izoelektrycznym przejawiają charakter soli wewnętrznej lub związku obojętnego. Poza punktem izoelektrycznym, zależnie od pH w którym się znajdują, mają właściwości związku powierzchniowo czynnego kationowego lub anionowego (rys. 16.).

Rys. 16. Wpływ pH na zachowanie się amfotenzydów aminokwasowych, gdzie R – alkilowa reszta kwasu tłuszczowego

Rozpuszczalność amfotenzydów aminokwasowych jest najgorsza w punkcie izoelektrycznym, co powoduje ich gorsze właściwości pianotwórcze i myjące przy tej wartości pH.

Tenzydy alkilobetainowe (wywodzące się z pochodnych alkilobetainy) – ze względu na obecny w ich strukturze IV-rzędowy atom azotu, występują w roztworach alkalicznych i obojętnych jedynie w formie soli wewnętrznej a w roztworach kwaśnych mają postać tenzydu kationowego. Detergenty amfotenzydowe są lepiej tolerowane przez skórę i błony śluzowe niż tenzydy anionowe (najprawdopodobniej istotną rolę odgrywa tutaj ich podobieństwo do białek). Zachowują aktywność powierzchniową w szerokim zakresie pH, mają dobre właściwości myjące i pianotwórcze, wykazują zgodność zarówno z tenzydami anionowymi, jak i kationowymi. W praktyce, aby obniżyć ich właściwości drażniące w stosunku do skóry, stosowane są często w mieszaninie z detergentami anionowymi.

Stosowane w przemyśle kosmetycznym amfotenzydy alkiloaminokwasowe wywodzą się głównie z pochodnych kwasu β-aminopropionowego. Warto zaznaczyć, że wiele z nich znalazło zastosowanie w środkach myjących przeznaczonych do pielęgnacji skóry dzieci. Liczba związków stosowana w takich preparatach jest ograniczona. Związki w nich stosowane nie tylko muszą być obojętne dla skóry, działać łagodząco, ale również nie drażnić oczu. Amfotenzydy stosowane w artykułach dla dzieci to np.:

pochodne kwasu β-aminopropionowego, alkilobetainy, alkiloamidobetainy i alkiloamfoalicyniany.