Катионды беттік белсенді заттар негізінен азот құрамды органикалық амин туындылары болып табылады. Олардың молекулаларындағы азот атомы электрондардың жалғыз жұбын қамтитындықтан, ол қышқыл молекулаларындағы сутегімен сутектік байланыстар арқылы біріге алады, бұл амин тобының оң зарядты тасымалдауына әкеледі. Сондықтан олар тек қышқыл ортада жақсы беттік белсенділік көрсетеді; сілтілі ортада олар тұнбаға түсіп, беттік белсенділігін жоғалтуға бейім. Азот құрамды катионды беттік белсенді заттардан басқа, құрамында күкірт, фосфор және мышьяк сияқты элементтер бар катионды беттік белсенді заттардың аз бөлігі де бар.
1. Даму мәртебесі
Катионды беттік белсенді заттар өнеркәсіпте ұзақ уақыт бойы кеңінен қолданылмаған және оларға деген сұраныс жыл сайын тез өсіп келеді. Дегенмен, олардың негізгі қолданылуы фунгицидтер, талшық жұмсартқыштар және антистатикалық агенттер сияқты арнайы мақсаттарда болғандықтан, оларды қолдану анионды және иондық емес беттік белсенді заттармен салыстырғанда салыстырмалы түрде аз.
Катионды беттік белсенді заттар, әдетте, эмульсиялау, ылғалдандыру, жуу, зарарсыздандыру, жұмсарту, антистатикалық және коррозияға қарсы қасиеттерге ие. Олардың ерекше қасиеттері мен қолданылуына байланысты жақсы даму әлеуеті бар. Өнеркәсіптік және азаматтық қолданыс аясы кеңейген сайын, олардың түрлері мен сұранысы арта береді.
2. Жіктеу
Коммерциялық құндылығы бар катионды беттік белсенді заттардың көпшілігі органикалық азот қосылыстарының туындылары болып табылады, мұнда оң заряд азот атомдарымен тасымалданады. Сондай-ақ, оң заряд фосфор, күкірт, йод және мышьяк сияқты атомдармен тасымалданатын катионды беттік белсенді заттардың кейбір жаңа түрлері бар. Катионды беттік белсенді заттардың химиялық құрылымына сәйкес оларды негізінен төрт санатқа бөлуге болады: амин тұзы түрі, төрттік аммоний тұзы түрі және гетероциклді түрі.
Амин тұзы типті катионды беттік белсенді заттар - біріншілік амин тұзы, екіншілік амин тұзы және үшіншілік амин тұзы беттік белсенді заттарының жалпы атауы. Олардың қасиеттері өте ұқсас, және көптеген өнімдер біріншілік аминдер мен екіншілік аминдердің қоспасы болып табылады. Беттік белсенді заттың бұл түрі негізінен майлы аминдер мен бейорганикалық қышқылдардан түзілген тұздардан тұрады және тек қышқыл ерітінділерде ериді. Сілтілі жағдайда амин тұздары сілтілермен оңай әрекеттесіп, бос аминдер түзеді, бұл олардың ерігіштігін төмендетеді, осылайша олардың қолданылу аясын белгілі бір дәрежеде шектейді.
Төрттік аммоний тұзы типті катионды беттік белсенді заттар катионды беттік белсенді заттардың ең маңызды түрі болып табылады, олардың қасиеттері мен дайындау әдістері амин тұзы типті беттік белсенді заттардан ерекшеленеді. Мұндай беттік белсенді заттар қышқылды және сілтілі ерітінділерде еруі мүмкін, бірқатар тамаша қасиеттерге ие және басқа беттік белсенді заттармен жақсы үйлесімділікке ие. Сондықтан олардың қолданылу аясы салыстырмалы түрде кең.
Hэтероциклді түрі
Катионды беттік белсенді зат молекулаларындағы гетероциклді сақиналар негізінен морфолин сақинасы, пиридин сақинасы, имидазол сақинасы, пиперазин сақинасы және хинолин сақинасы сияқты азот құрамды сақиналар болып табылады.
3. Синтез
Катионды беттік белсенді заттарды синтездеудің негізгі реакциясы - N-алкилдеу реакциясы. Олардың ішінде үшіншілік аминдер алкилдеуші агенттермен әрекеттесіп, төрттік аммоний тұздарын түзетін реакция кватернизация реакциясы деп те аталады.
Алкилді төрттік аммоний тұзы
Алкилді төрттік аммоний тұздары төрттік аммоний тұзы типті катионды беттік белсенді заттардың маңызды түрлерінің бірі болып табылады және фунгицидтер, талшық жұмсартқыштар, минералды флотация агенттері, эмульгаторлар және т.б. ретінде кеңінен қолданылады. Олардың құрылымдық ерекшелігі - азот атомы төрт алкил тобымен байланысқан, яғни аммоний ионының барлық төрт сутегі атомы алкил топтарымен алмастырылады. Әдетте, бұл алкил топтарының тек біреуі немесе екеуі ғана ұзын тізбекті көмірсутек алкил топтары болып табылады, ал қалған алкил топтарында бір немесе екі көміртек атомы болады. Құрылымдық сипаттамаларына сәйкес, алкилді төрттік аммоний тұздарын синтездеудің үш әдісі бар: жоғары алкилгалогенидтерінің төменгі үшіншілік аминдермен реакциясы арқылы дайындалады, жоғары алкил аминдерінің төменгі алкилгалогенидтермен реакциясы арқылы дайындалады және формальдегид-құмырсқа қышқылы әдісімен дайындалады.
Гетероатомдары бар төрттік аммоний тұздары
Мұндағы гетероатомдары бар төрттік аммоний тұздары деп аталатындар, әдетте, гидрофобты көмірсутек тізбектерінде O, N және S сияқты гетероатомдары бар төрттік аммоний тұздарын, яғни липофильді топтарында амидтік байланыстарды, эфирлік байланыстарды, эфирлік байланыстарды немесе тиоэфирлік байланыстарды қамтитын беттік белсенді заттарды білдіреді. Гидрофильді төрттік аммоний катиондық тобы және алкилдік гидрофобты топ тікелей байланысқанның орнына амид, эфир, эфир немесе тиоэфир сияқты топтар арқылы байланысқандықтан, кейбір адамдар мұндай төрттік аммоний тұздарын жанама байланысқан катиондық беттік белсенді заттар деп те атайды.
Бензол сақиналары бар төрттік аммоний тұздары
Беттік белсенді заттың бұл түрі негізінен бактерицидтік, көбік түзетін, ылғалдандыратын және бояғышты бекітетін агент ретінде қолданылады. Синтез процесінде хош иісті сақиналарды енгізудің негізгі әдісі - бензилхлоридті үшінші ретті аминдермен әрекеттесу үшін алкилдеуші реагент ретінде пайдалану. Бензилхлорид толуолдың бүйірлік тізбекті хлорлау реакциясы арқылы дайындалады. Бензол сақинасында хлорлауды болдырмау үшін бұл реакция эмальды шәйнекте немесе шынымен қапталған мұнара реакторында жүргізілуі керек.
Гетероциклді төрттік аммоний тұздары
Төрттік аммоний тұзы молекулаларындағы гетероциклді сақиналар негізінен морфолин сақинасы, пиперазин сақинасы, пиридин сақинасы, хинолин сақинасы және имидазол сақинасы және т.б. болып табылады.
Aшахта тұзының түрі
Амин тұзы типті катионды беттік белсенді заттар негізінен үш негізгі санатты қамтиды: ұзын тізбекті алкилді біріншілік амин тұздары, екіншілік амин тұздары және үшіншілік амин тұздары.
4. Қолдану
Катионды беттік белсенді заттардың стерилизациялау, жұмсарту сияқты жақсы функциялары бар.антистатикалық, және коррозияға қарсы қасиеттері, сондай-ақ белгілі бір эмульгаторлық және ылғалдандыру қасиеттері бар. Олар фазалық тасымалдау катализаторлары ретінде де жиі қолданылады. Дегенмен, бұл беттік-белсенді зат жуғыш зат ретінде сирек қолданылады. Себебі сулы ерітінділердегі, әсіресе сілтілі сулы ерітінділердегі көптеген субстраттардың беті әдетте теріс зарядқа ие. Қолдану кезінде оң зарядталған беттік-белсенді зат субстрат бетінде гидрофильді топтар ішке, ал гидрофобты топтар сыртқа қарай орналасады, бұл субстрат бетін гидрофобты етеді, бұл жууға қолайлы емес және тіпті теріс әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар, бұл типтегі беттік-белсенді заттың негізгі қолдану салалары беттік керілуді азайту үшін қолданылатын басқа беттік-белсенді заттардан ерекшеленеді. Оның орнына, олар өздерінің құрылымдық сипаттамаларын басқа арнайы қолданбалар үшін пайдаланады.
Жарияланған уақыты: 19 наурыз 2026 ж.