Właściwości alkilopoliglukozydów

Podobnie jak etery alkilowe polioksyetylenowe,alkilopoliglikozydySą to zazwyczaj techniczne środki powierzchniowo czynne. Są one wytwarzane różnymi metodami syntezy Fischera i składają się z dystrybucji gatunków o różnym stopniu glikozydacji, oznaczonej średnią wartością n. Jest ona definiowana jako stosunek całkowitej ilości molowej glukozy do ilości molowej alkoholu tłuszczowego w alkilopoliglikozydzie, z uwzględnieniem średniej masy cząsteczkowej, gdy stosowane są mieszanki alkoholi tłuszczowych. Jak już wspomniano, większość alkilopoliglikozydów istotnych dla zastosowania ma średnią wartość n wynoszącą 1,1–1,7. W związku z tym zawierają one alkilomonoglukozydy i alkilodiglukozydy jako główne składniki, a także mniejsze ilości alkilotriglukozydów, alkilotetraglukozydów itp., aż do alkilooktaglukozydów. Oprócz oligomerów, zawsze obecne są niewielkie ilości (zwykle 1–2%) alkoholi tłuszczowych używanych w syntezie poliglukozy i sole, głównie w wyniku katalizy (1,5–2,5%). Dane liczbowe obliczono w odniesieniu do substancji czynnej. Podczas gdy etery alkilowe polioksyetylenu i wiele innych etoksylatów można jednoznacznie zdefiniować na podstawie rozkładu mas cząsteczkowych, analogiczny opis w żadnym wypadku nie jest wystarczający dla alkilopoliglukozydów, ponieważ różna izomeria skutkuje znacznie bardziej złożoną gamą produktów. Różnice między tymi dwiema klasami surfaktantów skutkują dość odmiennymi właściwościami, wynikającymi z silnej interakcji grup czołowych z wodą, a częściowo także między sobą.

Grupa etoksylowana eteru alkilowego polioksyetylenu silnie oddziałuje z wodą, tworząc wiązania wodorowe między tlenem etylenowym a cząsteczkami wody, tworząc w ten sposób micelarne powłoki hydratacyjne, w których struktura wody jest większa (niższa entropia i entalpia) niż w wodzie w stanie stałym. Struktura hydratacyjna jest bardzo dynamiczna. Zazwyczaj z każdą grupą EO wiąże się od dwóch do trzech cząsteczek wody.

Biorąc pod uwagę grupy głowowe glukozylowe z trzema grupami funkcyjnymi OH w przypadku monoglukozydu lub siedmioma w przypadku diglukozydu, oczekuje się, że zachowanie alkiloglukozydu będzie się znacznie różnić od zachowania polioksyetylenowanych eterów alkilowych. Oprócz silnego oddziaływania z wodą, występują również siły między grupami głowowymi surfaktantów w micelach, a także w innych fazach. Podczas gdy porównywalne polioksyetylenowane etery alkilowe same w sobie są cieczami lub niskotopliwymi ciałami stałymi, alkilopoliglukozydy są ciałami stałymi o wyższej temperaturze topnienia ze względu na międzycząsteczkowe wiązania wodorowe między sąsiednimi grupami glukozylowymi. Wykazują one charakterystyczne termotropowe właściwości ciekłokrystaliczne, co zostanie omówione poniżej. Międzycząsteczkowe wiązania wodorowe między grupami głowowymi są również odpowiedzialne za ich stosunkowo niską rozpuszczalność w wodzie.

Jeśli chodzi o samą glukozę, interakcja grupy glukozylowej z otaczającymi ją cząsteczkami wody wynika z rozległych wiązań wodorowych. W przypadku glukozy stężenie tetraedrycznie ułożonych cząsteczek wody jest wyższe niż w samej wodzie. W związku z tym glukozę, a prawdopodobnie również alkiloglukozydy, można zaklasyfikować jako „twórcę struktury”, co jakościowo przypomina zachowanie etoksylatów.

W porównaniu z zachowaniem miceli etoksylowanej, efektywna stała dielektryczna międzyfazowa alkiloglukozydu jest znacznie wyższa i bardziej zbliżona do stałej dielektrycznej wody niż etoksylatu. Zatem obszar wokół grup czołowych w miceli alkiloglukozydu przypomina środowisko wodne.