席夫堿類表面活性劑的應用研究進展

王曉娟，王迪迪，李東珀，張淑芬,2

(1.桂林理工大學 化學與生物工程學院,廣西 桂林 541000，2.大連理工大學精細化工重點實驗室,遼寧 大連 116024)

席夫堿表面活性劑是一類通過亞氨基團連接長鏈烷基和聚乙二醇鏈、能夠溶于水，并具有表面活性的化合物[1]，是表面活性劑家族中非離子表面活性劑的成員之一，它的誕生使表面活性劑家族進一步壯大。因其特有的生物活性，席夫堿表面活性劑的研究不斷深入。

本文概述了席夫堿表面活性劑的結構、降低水表面張力的能力、抑制金屬表面微生物生長的能力[2]，以及抑制細菌和真菌繁殖和生長的能力。(1)陽離子型席夫堿表面活性劑，不同陽離子基團與表面張力和臨界膠束濃度間的構效關系，及其抑制金屬表面微生物生長能力的強弱關系；(2)陰離子型席夫堿表面活性劑，同一陰離子基團與不同碳鏈長度烷基結合，其表面張力的大小關系，及其金屬離子配合物的抑菌性能；(3)兩性型席夫堿表面活性劑，亞氨基團所含酸(羧酸和磺酸)的類型與表面張力和臨界膠束濃度間的關系；(4)非離子型席夫堿表面活性劑，不同鏈段長度聚氧乙烯或烷基對表面張力的影響。

1 陽離子型

陽離子型席夫堿表面活性劑不僅具有季銨鹽或叔胺特有的優(yōu)良抗菌能力，還擁有亞氨基團的抗菌能力，其防腐抗菌能力更加優(yōu)越，其結構和相應的表面活性數(shù)據(jù)見表1。研究數(shù)據(jù)表明，這些化合物能夠有效降低水的表面張力[3-4]，最低臨界膠囊濃度時的表面張力(γCMC)為34.2 mN·m-1，界面張力(γIT)為5.0 mN·m-1，且通過吸附于界面抑制金屬表面微生物的生長(如革蘭氏陽性真菌、革蘭氏陰性真菌、硫酸鹽還原菌等)，達到抗菌防腐的作用。

2 陰離子型

陰離子型席夫堿表面活性劑主要是羧酸鹽類表面活性劑(見表1)。研究數(shù)據(jù)，石油基類表面活性劑[5]的γCMC最低可達34.0 mN·m-1，其金屬Ni(II)配合物能夠有效抑制釀膿鏈球菌、葡萄球菌和假單胞菌的生長和繁殖；而殼聚糖類席夫堿表面活性劑[6]的CMC最低為1.69×10-2g·L-1，γCMC最低可達57.0 mN·m-1，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的最低抑菌濃度分別為7.8 mg·L-1和3.9 mg·L-1。殼聚糖的生物相容和可降解性使這類化合物有望應用于日用品、生物醫(yī)藥等領域。

表1 席夫堿類表面活性劑的結構及其表面活性

3 兩性型

兩性型席夫堿表面活性劑以羧酸形式存在(見表1)，其在界面上吸附能力好，且能夠在較低濃度下形成膠束。Shaker等[8]的研究結果表明，該類物質(zhì)的γCMC最低可達30.0 mN·m-1，CMC最低為5.5 mmol·L-1。不僅能夠抑制細菌和真菌，還具有抗腫瘤活性，能夠?qū)θN人體腫瘤細胞(如肺、乳腺和結腸腫瘤細胞)進行有效地抑制。

4 非離子型

非離子型席夫堿表面活性劑以聚氧乙烯鏈為主要功能基團(見表1)，具有良好的表面活性。Negm等的研究結果表明[9-11]，該類物質(zhì)不僅能夠抑制細菌、真菌、腫瘤細胞，其金屬離子配合物的抗菌能力更強[10]，對大腸桿菌的抑制能力比Chohan等[16]報道的高出一個等級。另一方面，這類表面活性劑還可用于地下輸油管道[12]、合金、有色金屬、鋼鐵材料的防腐。劉崢團隊[13-15]的研究成果表明，γCMC最低可達30.3 mN·m-1，其HLB值的理論計算值為16.826，且能夠在模擬油田水體系中起到碳鋼緩蝕的效果。淀粉基化合物的γCMC最低為58.3 mN·m-1，雖不能有效降低水的表面張力，但淀粉的母體結構及其優(yōu)良的泡沫性質(zhì)為生物質(zhì)資源的利用找到。

席夫堿類表面活性劑是一類新型的具有抗腐蝕能力和抗菌能力的表面活性劑，能夠在酸性條件下抑制金屬(如鋼、鋁、銅)的腐蝕；也能夠抑制細菌和真菌的繁殖和生長，如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、芽孢桿菌枯草桿菌、銅綠假單胞菌等。

雙醛淀粉(DAS)是一類天然多醛類淀粉化學品，也可以通過C=N雙鍵連接親水和疏水基團，使淀粉衍生物具有合適的親水/疏水平衡，從而成為一種新型的席夫堿表面活性劑，以改善上述石油基席夫堿表面活性劑的可生物降解性。同時，形成C=N雙鍵的反應相對簡便，可以較為容易的向親水性多糖中引入疏水基團。