Czwartorzędowy amoniak

Że czwartorzędowe związki amoniowe są kationy wieloatomowym ogólna struktura NR 4 + . Ich struktura zawiera co najmniej jeden hydrofobowy łańcuch węglowodorowy połączony z dodatnio naładowanym atomem azotu i inne grupy alkilowe , które są głównie podstawnikami krótkołańcuchowymi, takimi jak grupy metylowe lub benzylowe. W przeciwieństwie do jonów amonowych (NH 4 + ) i pierwszorzędowych, drugorzędowych i trzeciorzędowych kationów amoniowych, czwartorzędowe amoniowe są naładowane trwale, niezależnie od pH ich roztworu. W czwartorzędowe sole amonowe lub związki z czwartorzędowych związków amoniowych (znany również jako aminy czwartorzędowej w żargonie oleju) są sole czwartorzędowego kationu amoniowego z anionu .

Obecnie czwartorzędowe związki amoniowe (CAQ) są główną klasą kationowych środków powierzchniowo czynnych stosowanych jako składniki zmiękczaczy do tkanin, środków antystatycznych, dezynfekujących, biocydów, detergentów, środków przenoszących fazę i wielu produktów do pielęgnacji ciała, takich jak produkty do pielęgnacji włosów (Ding i Tsai , 2003; Lara-Martin i in., 2010; Tsai i Ding 2004). Trzy najczęściej wykrywane CAQ w środowisku naturalnym to dimetylodialkiloamoniowy (DADMAC) (mający łańcuchy alkilowe o długości od C8 do C18), trimetyloalkiloamoniowe (ATMAC) (C12-C18) i alkilodimetylobenzyloamoniowe (ADBAC) (C12-C18) )

Synteza

Czwartorzędowe sole amoniowe otrzymuje się przez alkilowanie z aminami , w procesie zwanym czwartorzędowanie . Ogólnie jedna z grup alkilowych aminy jest większa niż inne. Typową syntezą chlorku benzalkonium jest reakcja pomiędzy długołańcuchową alkilodimetyloaminą i chlorkiem benzylu  :

CH 3 (CH 2 ) n N (CH 3 ) 2 + ClCH 2 C 6 H 5 → [CH 3 (CH 2 ) n N (CH 3 ) 2 CH 2 C 6 H 5 ] + Cl - .

Reaktywność

Czwartorzędowe sole amoniowe są na ogół mało reaktywne. Jednak mogą ulegać rearanżacji Sommeleta-Hausera i rearanżacji Stevensa i ulegać dealkilacji w trudnych warunkach. Czwartorzędowe kationy amoniowe mogą również ulegać eliminacji Hofmanna w obecności wodoru beta azotu.

Aplikacje

Czwartorzędowe sole amoniowe są stosowane jako środki dezynfekujące , powierzchniowo czynne , zmiękczające i antystatyczne (np. W szamponach ). W płynnych zmiękczaczach często stosuje się chlorki amonu. W taśmach antystatycznych stosowanych w suszarkach do ubrań zamiast tego stosuje się siarczany amonu. Żele plemnikobójcze zawierają również czwartorzędowe sole amoniowe.

Środki przeciwdrobnoustrojowe

Czwartorzędowe związki amoniowe mają również działanie przeciwbakteryjne. Niektóre, zwłaszcza te z długim łańcuchem alkilowym, są stosowane jako środki przeciwbakteryjne i dezynfekujące . Obejmują one chlorek benzalkonium , jak chlorek benzetonium , chlorku metylobenzetoniowego, chlorku cetalkoniowego, ten chlorek cetylopirydyniowy , na Cetrimide , na Cetrimide , dofanium chlorek, bromek tetraetyloamoniowy , w chlorku didecylodimetyloamoniowego i bromek domiphene. Są również skuteczne przeciwko grzybom , amebom i wirusom otoczkowym , powodując pęknięcie błony komórkowej . Czwartorzędowe amoniowe są śmiertelne dla wielu różnych organizmów, z wyjątkiem przetrwalników , Mycobacterium tuberculosis i wirusów bezotoczkowych .

W przeciwieństwie do związków fenolowych czwartorzędowe związki amoniowe nie są zbyt skuteczne w obecności związków organicznych. Jednak w połączeniu z fenolami są bardzo skuteczne . Czwartorzędowe związki amoniowe są dezaktywowane przez mydła i inne anionowe detergenty, a także włókna bawełniane . Ponadto nie zaleca się używania ich w twardej wodzie . Szacuje się, że efektywne poziomy wynoszą 200  ppm . Są one skuteczne w temperaturze do 100  ° C .

Katalizatory przeniesienia fazowego

W syntezie organicznej czwartorzędowe sole amoniowe są stosowane jako katalizatory przeniesienia fazowego . Takie katalizatory przyspieszają reakcje między reagentami rozpuszczonymi w niemieszających się rozpuszczalnikach. Dichlorocarbene , silnie reaktywnym związkiem, jest wytwarzana z tych katalizatorów reakcji między chloroformem i wodorotlenkiem sodu .

Osmolity

Niektóre czwartorzędowe związki amoniowe są obecne w osmolitach , w szczególności betaina glicyny (trimetyloglicyna), która stabilizuje ciśnienie osmotyczne w komórkach.

Środki opóźniające wzrost

Cycocel ( chlorek chloromekwatu ) zmniejsza wielkość rośliny przez hamowanie produkcji giberelin , głównym hormonem odpowiedzialnym za wydłużenie komórek roślinnych. Zatem ich działanie występuje przede wszystkim w tkankach łodygi , ogonku i szypułki . Na niższym poziomie działa również na ekspansję liści, powodując grubsze liście o ciemniejszej zielonej barwie.

Toksyczność i ryzyko związane z CAQ

CAQ są toksyczne dla organizmów wodnych, takich jak ryby, glony i pierwotniaki, a także dla dużej liczby mikroorganizmów

Uwagi i odniesienia

  1. Chang Zhang , Fang Cui , Guang-ming Zeng i Min Jiang , „  Czwartorzędowe związki amoniowe (QAC): przegląd występowania, losów i toksyczności w środowisku  ”, Science of The Total Environment , vol.  518–519,15 czerwca 2015, s.  352-362 ( DOI  10.1016 / j.scitotenv.2015.03.007 , czytaj online , dostęp 19 lutego 2016 )
  2. Smith, Michael B .; Marzec, Jerry (2001), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure ( 5 th  ed. , New York, Wiley-Interscience) ( ISBN  0-471-58589-0 )
  3. Kosswig, K., Surfactants , Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a25_747 .
  4. [1] , Organic Syntheses , Coll. lot.  4, str.  585 (1963); lot.  34, s.  61 (1954).
  5. Stanley H. Pine, Wspomagane przez zasadę przegrupowania czwartorzędowych soli amonowych , reakcje organiczne
  6. Zhishen Jia, Dongfeng shen, Weiliang Xu, Synteza i działanie przeciwbakteryjne czwartorzędowej soli amoniowej chitosanu , Carbohydrate Research , vol.  333, wydanie 1, 22 czerwca 2001, str.  1-6, ( ISSN  0008-6215 )
  7. Specific Antimicrobials , podsumowanie wykładu Stephena T. Abedona, Ohio, URL dostęp w grudniu 2008.
  8. Mark G. Ladd, The Use of Deinfectants In the Swine Industry , North Carolina State Univ., Adres URL dostępny w grudniu 2008.
  9. Sleator, Roy D., Wouters, Jeroen, Gahan, Cormac GM, Abee, Tjakko, Hill, Colin, Analysis of the Role of OpuC, an Osmolyte Transport System, in Salt Tolerance and Virulence Potential of Listeria monocytogenes , Appl. O. Microbiol. , 2001 67: 2692-2698
  10. http://users.in.gr/dimpet/thesis/growth_retardants.htm Wageningen Agricultural University, Holandia
  11. (in) Yi Chen , Mark Geurts , Sascha B. Sjollema i Nynke I. Kramer , „  Ostra toksyczność kationowego środka powierzchniowo czynnego benzalkonium C12 w różnych testach biologicznych: Jak projekt testu wpływa na biodostępność i stężenie efektu  ” , Toksykologia i chemia środowiska , lot.  33,1 st marca 2014, s.  606-615 ( ISSN  1552-8618 , DOI  10.1002 / etc.2465 , czytaj online , dostęp 19 lutego 2016 )
  12. Guohua Jing , Zuoming Zhou i Jing Zhuo , „  Ilościowa struktura - związek aktywności (QSAR) badanie toksyczności czwartorzędowych związków amoniowych na Chlorella pyrenoidosa i Scenedesmus quadricauda  ”, Chemosphere , vol.  86,1 st styczeń 2012, s.  76–82 ( DOI  10.1016 / j.chemosphere.2011.09.021 , czytaj online , dostęp 19 lutego 2016 )
  13. Norbert Kreuzinger Maria Fuerhacker , Sigrid Scharf i Maria Uhl „  Metodyczne podejście do znaczenia środowiska substancji niescharakteryzowanych - czwartorzędowych związków amonowych jako przykład  ”, odsalania , mEDAWATER Międzynarodowa Konferencja na temat zrównoważonego Gospodarki Wodnej, Rational Wodnej użytkowania, oczyszczania ścieków i ReuseJune 8–10, 2006, Marrakech, Maroko, t.  215,05 września 2007, s.  209–222 ( DOI  10.1016 / j.desal.2006.10.036 , czytaj online , dostęp 19 lutego 2016 )
  14. (w) S. Sanchez-Fortun F. Marva A. ors D' i E. Costas , „  hamowania wzrostu i fotosyntezą zielonej algi wybrany jako narzędzia do oceny toksyczności dodecylethyldimethyl-bromek  ” , Ekotoksykologii , obj.  17,11 stycznia 2008, s.  229-234 ( ISSN  0963-9292 i 1573-3017 , DOI  10.1007 / s10646-007-0189-2 , odczyt online , dostęp 19 lutego 2016 )

Link zewnętrzny