烷基多苷(alkyl po1yglucoside，简称APG)是一种新型的非离子表面活性剂，它是由葡萄糖的半缩醛羟基和脂肪醇羟基在酸的催化下失去一分子水而得到的产物。其结构式如下：
式中R为C8～16的烷基；竹为聚合度，平均值为1．1～3。
糖基表面活性剂并非一类新的化合物，早在1893年，Fisher就报道了甲基糖苷的制备技术，但直到40多年后人们才认识到长链烷基多苷具有表面活性。可是APG的合成要比甲基糖苷困难得多，并且经济上可行的工业性开发亦需要漫长的过程。对APG的大量研究工作始于20世纪80年代后期。1978年法国的Seppic公司首次使APG工业化，之后Rohn & Haas和Horizon公司也于80年代后期开始生产APG，但规模都不大。1993年，Henkel公司建成了25000t／a的生产装置，使得APG的商业化开发加速。到l994年全世界烷基多苷的年产量已达3．4万吨。
我国对烷基多苷的研究始于20世纪80年代后期，参加研究的单位有中国日用化学工业研究院、大连理工大学、吉林大学、天津界面与胶体科学研究所等。其中中国日用化学研究院于l994年在广宁中南精细化工厂建成了l000t／a的烷基多苷生产装置，使烷基多苷首次在国内实现了工业化，目前，国内的生产能力仍然较低，约5000t／a左右。
1烷基多苷的合成
APG的原料主要有两部分，一部分是疏水基脂肪醇，另一部分是亲水基糖。生产APG所用的脂肪醇可以是合成脂肪醇，也可以是天然脂肪醇。脂肪醇的碳链提供了APG的疏水基，虽与碳的来源并无关系，但因APG被称为绿色表面活性剂，因此生产商和配方师更青睐于以动、植物油脂为原料的天然脂肪醇。油脂在碱性催化剂存在下与过量甲醇进行酯交换反应，生成脂肪酸甲酯，再经Raney Ni存在下的催化加氢反应，脂肪酸甲酯被还原成脂肪醇，所得天然脂肪醇的碳数是与所选用油脂的脂肪酸的碳数相一致的。椰子油、棕榈仁油主要提供C12～14脂肪醇，而牛油、棕榈油或油菜籽油(rape-seed oil)主要提供Cl6～18脂肪醇。
APG的合成是以Fisher合成为基础，用酸作为催化剂，醇羟基与糖的苷羟基脱水形成醚键生成烷基糖苷。单糖的缩合与多糖和高聚糖的降解同样是在酸催化下进行的反应，因此不论是以单糖(如葡萄糖)还是多聚糖(如淀粉或糖浆)．为原料，最终产物都是有一定聚合度的烷基多糖苷。
烷基多苷的合成方法有六种：①直接苷化法(一步法)；②转苷化法(两步法)；③酶催化法；④基团保护法；⑤原酯法；⑥糖的缩酮物醇解法。考虑到实用性和经济性，真正可用于工业化生产而且已经实施了的方法只有直接苷化法和转苷化法。
1．1直接苷化法
直接法合成烷基多苷的原理是利用长链脂肪醇在酸性催化剂存在下直接与葡萄糖反应，生成烷基多苷和水，利用真空和氮气尽快．地除去反应生成的水。反应式如下：
式中R为C8～l6烷基。
由于脂肪醇与糖的极性差异较大，葡萄糖在脂肪醇中的溶解度较小，因此催化剂的选择和工艺控制甚为重要。在酸催化合成烷基多苷的条件下，最易产生的副产物是多糖、醚和有色杂质。副产物的类型和浓度取决于工艺参数，如温度、压力、反应时间、催化剂等。在糖苷化反应中，反应温度和压力是密切相关的，为了减少副产物的生成，压力和温度必须相互协调，并需仔细控制。缩醛化反应时，低的反应温度(<
图1直接法合成APG工艺流程框图
1．2转苷化法(两步法)
转苷化法分两步进行，又称为两步法。其原理是首先利用低碳醇如乙二醇、丙二醇或丁醇与淀粉或其水解产物——低聚糖或葡萄糖在硫酸、对甲苯磺酸或磺基琥珀酸等酸性催化剂存在下反应生成低碳糖苷，如丁苷。再与C8～18脂肪醇发生缩醛交换反应，生成长链烷基多苷和低碳醇。低碳醇可回收再用。反应式如下。
(1)丁苷化反应
(2)缩醛交换反应
式中R`为C4烷基；R为C8～18烷基。
两步法比直接苷化法所需的设备要多，设备投资也高于一步法。但所用的原料比较便宜，可以是低聚糖或高聚糖，例如淀粉或低DE(dextrose equivalent)值的糖浆。
2烷基多苷的物化性能
纯的烷基多苷一般为白色粉末，它与玻璃体相似，没有明确的熔点。从软化点开始到流动点有一个较宽的熔程。实际工业生产的烷基多苷是由不同聚合度的烷基糖苷组成的混合物，根据精制情况不同，其可为浅色、淡黄色乃至棕色吸湿性固体。它的熔点随产品分子中葡萄糖单元数的增加和烷基链的增长而升高。一般洗涤剂用APG的平均聚合度(简称DP)为1．4～1．7，并且DP值可根据用途由合成工艺条件的改变而得到调整。烷基多苷一般溶于水，不溶于常见的有机溶剂。在相同聚合度的情况下，随着疏水基链的增长，烷基多苷在水中的溶解度下降。为了使用方便，一般将烷基多苷溶解于水，多制成50％～70％的水溶液。
不同烷基链的APG的表面张力基本相同，疏水基对表面张力的影响不是十分明显。表面张力都比较低(<29mN／m)，说明APG具有良好的表面活性。但烷基链的长度对APG的临界胶束浓度cmc有明显影响，烷基链越短，cmc值越大。将APG与AES或BS-12(甜菜碱)复配后，在整个复配范围内，APG和AES或BS-12都表现出了协同增效作用，使得APG/AES、APG／BS-12复配物的表面张力低于理论预测值。而且APG/BS-12复配物在APG含量为8％时有一个表面张力最低点。
对APG的泡沫性能测定表明，APG与阴离子表面活性剂一样，其泡沫受水硬度影响，钙镁离子的存在明显降低了APG的发泡力。而非离子表面活性剂AE0的泡沫基本不受硬度影响。这是因为APG在溶液中形成的胶束带有负电荷，受两价金属离子的影响比较大，而AEO形成的胶束基本不带电荷。APG的发泡力还随烷基链长度而变，同一聚合度的情况下，其发泡力顺序为C10APG>C12APG>C14APG>C16APG。即烷基碳链越短，APG的发泡力越好。与BS-12和AEO相比，APG具有更好的泡沫稳定性，适用于香波、洗浴液等产品。向APG中加入少量AES将显著提高APG的发泡力。AES与APG复配后，在APG含量为0～90％的范围内复配物的泡沫基本相当，但泡沫稳定性优于单独的AES体系。APG与BS-12复配物的发泡规律与APG和AES的复配物不同。APG与BS-12复配后，复配物的发泡力大于APG和BS-12各自的发泡力，在APG／BS-12之比为40：60～60：40范围内泡沫最高，而且泡沫稳定性也得到了明显改善。
对不同烷基链APG的润湿力测定发现，短烷基链的APG比长烷基链的APG有更优越的润湿力。并且APG的润湿力明显高于AES和BS-12，与AEO9相当。将APG与不同比例的AES复配后，进行润湿力的测定，结果表明，我们可以将复配区划分为两个区域，即APG含量<60％和>60％两个区域。在APG中加入>40％的AES时，APG与AES之间存在协同增效作用，复配物的润湿力大于理论预测值。而在APG占大部分时，即APG含量>60％时，APG与AES之间不但不存在协同增效作用，反而比理论预测的润湿力还要差。对APG与BS-12复配物的润湿力测定表明，APG与BS-12复配后对润湿力显示了协同增效作用，复配物的润湿力比理论预测大。在低APG含量区，少量APG加入，可明显提高BS-12的润湿力。比较不同烷基链APG与BS-12复配物的润湿力发现，APG-0810和BS-12以l：1比例复配时的润湿力最强。而APG-0814和APG-1214与BS-12之间的协同增效作用没有APG-0810与BS-12之间的那样大。
对不同烷基链APG的乳化力测定结果表明，烷基链越长，乳化力越好。AES和BS-12都是很差的乳化剂，AE09的乳化力也不如APG。从APG和AES复配物的乳化力发现，由于AES很差的乳化力，使得复配物的乳化力同样很差，不但未呈现出协同增效作用，反而复配物的乳化力不如理论预测值。与AES不同的是，尽管BS-12的乳化力不强，但BS-12与APG复配后显示了一定的协同增效作用。向BS-12中加入少量的APG就能明显提高BS-12的乳化力，而向乳化力比较好的APG中加入约20％的BS-12，复配物的乳化力达到最大。不同烷基链APG与BS-12复配时，复配物的乳化力主要受APG本身的乳化力影响。
3 APG的应用
APG虽属非离子表面活性剂，但它同时具有非离子和阴离子表面活性剂的许多特点，可代替AE0、LAS、AES等作为主活性物和助洗剂配成各种化妆品、洗涤剂及工业用助剂。除民用洗涤剂外，APG也被用于硬表面清洗剂、消毒杀菌洗涤剂、黏度改性剂和泡沫稳定剂、塑料工业添加剂、农药乳化剂、建筑工业用助剂、造纸工业助剂和洗涤剂、原油破乳剂等。Cl2～14的烷基多苷可在一些特殊配方，特别是微乳状液中作为乳化剂。Cl6—18APG与脂肪醇掺和在O／W乳化体系中有自乳化作用。APG具有很好的润湿和渗透性质，它是非离子表面活性剂，对高浓度电解质不敏感，并且APG与聚氧乙烯型非离子表面活性剂不同的是它没有浊点，因此适合农业应用。此外，将APG加入到由胺和阴离子表面活性剂配成的金属清洗剂中，还可抑制金属表面的氧化，减缓腐蚀。
4烷基多苷衍生物
虽然烷基多苷表面活性剂越来越为人们所认识和接受，但它的成本较高，同时一些性能还需完善。为了使烷基多苷的优点得以保留，而缺点得到改善，对烷基多苷的衍生改性成为研究的一个热点。
烷基多苷可与许多化学基团反应形成新的衍生物。如阴离子型的烷基多苷硫酸酯、烷基多苷磺基琥珀酸酯二钠盐(APG-SS)、烷基多苷柠檬酸酯二钠盐(APG-EC)、烷基多苷酒石酸酯二钠盐(APG-ET)、烷基多苷磷酸酯及羧甲基烷基多苷等；非离子有烷基多苷乙氧基化物、烷基多苷甘油醚、烷基多苷碳酸酯等；阳离子型烷基多苷衍生物。它们的结构见表1。
表1烷基多苷衍生物
5其他糖基表面活性剂
糖基表面活性剂除烷基多苷及其衍生物外，还有蔗糖酯、N-甲基葡糖酰胺、，糖基磺基琥珀酸钠等。由于人们青睐于以天然和可再生资源为基的温和型表面活性剂，使得糖基表面活性剂得到大量应用。
5．1蔗糖酯
不同糖类(如蔗糖、葡萄糖和山梨糖)的脂肪酸酯被广泛用作食品、化妆品、个人护理品和工业产品的乳化剂。蔗糖酯非离子表面活性剂通常由蔗糖与可食用的脂肪酸在一定条件下酯化蔗糖而制得。脂肪酸可与蔗糖羟基反应制成单酯、二酯或三酯等。由于纯度的原因，蔗糖酯的应用在美国和欧洲受到了限制。随着产品提纯技术不断提高，这种现状将得到改善。最近，荷兰Sisterna CV公司生产出了高纯度的蔗糖酯。Sisterna蔗糖酯的一个特点是能够制成HLB值从l～15的一系列非离子表面活性剂。这比通常的多元醇(如甘油或山梨醇)酯衍生物具有更宽的HLB值范围，且制备这些蔗糖酯无烷氧化过程。
蔗糖酯在碱性条件下一般不稳定，这是由于酯链的皂化作用。它们在酸性媒介中较稳定，但pH值为2．7～3．8时，稳定性会减弱。蔗糖单酯不同于二酯或三酯衍生物，它在水中具有优良的溶解性，且可加热至
5．2 N-烷基葡糖酰胺
N-烷基葡糖酰胺(MEGA)是一种带有阴离子性质的新型非离子表面活性剂。它是由N-烷基胺、葡萄糖和脂肪酸酯为原料反应制得的。首先葡萄糖和N-烷基胺在10～
N-烷基葡糖酰胺与烷基多苷相似，具有优良的表面活性，并可通过脂肪酸和N原子上取代基的不同调整其性能。用于合成N-烷基葡糖酰胺的R基有甲基、乙基、羟乙基、甲氧基丙基、十二烷基等。N-烷基葡糖酰胺的研究主要是在20世纪90年代以后进行的，现已实现了工业化。目前，N-甲基葡糖酰胺的产量约40000t／a(仅次于APG)。这是一类新型的表面活性剂，增长速度很快。从1994年起，N-烷基葡糖酰胺以平均每年l5％的速率在增长。
N-烷基葡糖酰胺具有优良的性能。在低硬度体系中，它的泡沫比较丰富，明显优于APG。与APG相似，N-烷基葡糖酰胺的泡沫随着水硬度的增大而降低，与阴离子表面活性剂相似。但与APG不同的是，N-烷基葡糖酰胺的泡沫受油脂污垢的影响比较大，在油脂污垢存在下，泡沫明显降低。其与阴离子表面活性剂复配后具有更高的泡沫，并且泡沫的耐硬水能力和抗油脂能力都明显提高。N原子上取代基的碳链越长，泡沫越低。N-烷基葡糖酰胺的去污力比APG稍强。作为助表面活性剂与LAS、AES及AS等复配后，具有协同增效作用。因此，被广泛地应用于洗衣粉、液体洗衣剂、餐具洗涤剂、个人护理品及多用途清洗剂等。N-烷基葡糖酰胺的生物降解性优于APG，生物降解速度快而且完全。对水生物的毒性也小于APG。目前，我国对N-烷基葡糖酰胺的研究尚处在初期，应加大对这一类表面活性剂的研究。
5．3糖基磺基琥珀酸钠
糖基磺基琥珀酸钠为阴离子表面活性剂，一般通过N-丁基葡糖苷中间体制备。这类表面活性剂由于适用于制造特制品而受到制造商的青睐。其中聚氧乙烯单酯丁基葡糖苷磺基琥珀酸钠表面活性剂是通过乙氧基丁基葡糖苷酯与马来酐反应，然后用硫酸氢钠硫酸化制得的，结构如下。这种阴离子表面活性剂具有极低的刺激性，可与其他阴离子型、非离子型和两性离子型表面活性剂配伍。当它与醇醚硫酸盐表面活性剂(如AES)和椰油酰胺丙基甜菜碱混配时，具有优良的洗涤功能，并且性质温和。因此特别适合用于餐洗剂。
聚氧乙烯单酯丁基葡糖苷磺基琥珀酸钠
