Amoniu cuaternar

Compușii cuaternari de amoniu sunt cationi structura generală poliatomică NR 4 + . Structura lor conține cel puțin un lanț hidrocarbonat hidrofob legat de un atom de azot încărcat pozitiv și alte grupări alchil care sunt în mare parte substituenți cu lanț scurt, cum ar fi grupările metil sau benzii. Spre deosebire de ionii de amoniu (NH 4 + ) și cationii de amoniu primar, secundar sau terțiar, amoniul cuaternar este încărcat permanent, indiferent de pH - ul soluției lor. Cele sărurile cuaternare de amoniu sau compuși cu amoniu cuaternar ( de asemenea , cunoscut sub numele de amină cuaternară în jargonul ulei) sunt săruri de cationi de amoniu cuaternar cu un anion .

În prezent, compușii cuaternari de amoniu (CAQ) sunt principala clasă de agenți tensioactivi cationici utilizați ca ingrediente în balsamurile, agenți antistatici, dezinfectanți, biocide, detergenți, agenți de transfer de fază și multe produse de îngrijire personală., Cum ar fi produsele pentru îngrijirea părului (Ding și Tsai , 2003; Lara-Martin și colab., 2010; Tsai și Ding 2004). Cele trei CAQ detectate cel mai frecvent în medii naturale sunt dimetil dialchil amoniul (DADMAC) (având lungimi ale lanțului alchil de la C8 la C18), trimetil alchil amoniul (ATMAC) (C12-C18) și alchil dimetil benzil amoniul (ADBAC) (C12-C18 )

Sinteză

Sărurile cuaternare de amoniu sunt preparate prin alchilarea de amine , într - un proces numit cuaternalizare . În general, una dintre grupările alchil ale aminei este mai mare decât celelalte. O sinteză tipică pentru clorura de benzalconiu este reacția dintre o alchildimetilamină cu lanț lung și clorura de benzii  :

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 - .

Reactivitate

Sărurile cuaternare de amoniu nu sunt în general foarte reactive. Cu toate acestea, aceștia pot suferi rearanjarea Sommelet-Hauser și rearanjarea Stevens și pot suferi dezalchilare în condiții dure. Cationii cuaternari de amoniu pot suferi, de asemenea, eliminarea Hofmann în prezența hidrogenului beta al azotului.

Aplicații

Sărurile cuaternare de amoniu sunt utilizate ca dezinfectanți , agenți tensioactivi , balsam și agenți antistatic (de exemplu, în șampoane ). În balsamurile lichide, clorurile de amoniu sunt adesea folosite. În benzile antistatice utilizate în uscătoarele de haine , se folosesc în schimb sulfați de amoniu. Gelurile spermicide conțin și săruri cuaternare de amoniu.

Antimicrobiene

Compușii cuaternari de amoniu au, de asemenea, activitate antimicrobiană. Unele, în special cele cu un lanț lung de alchil, sunt utilizate ca antimicrobiene și dezinfectante . Acestea includ clorura de benzalconiu , o clorură de benzetoniu , clorură de metilbenzetoniu, clorură de cetalconiu, clorură de cetilpiridiniu , cetrimidă , cetrimidă , dofaniu de clorură, bromură de tetraetilamoniu , clorură de didecildimetilamoniu și bromură de domifen. De asemenea, sunt eficiente împotriva ciupercilor , amibei și a virusurilor învelite, provocând ruperea membranei celulare . Butilamoniu cuaternare sunt letale la o varietate de organisme, cu excepția endosporilor , Mycobacterium tuberculosis și neîncapsulate virusurile .

Spre deosebire de compușii fenolici , amoniul cuaternar nu este foarte eficient în prezența compușilor organici. Cu toate acestea, acestea sunt foarte eficiente în combinație cu fenoli. Amonii cuaternari sunt dezactivați de săpunuri și alți detergenți anionici, precum și de fibre de bumbac . În plus, nu se recomandă utilizarea acestora în apă dură . Nivelurile eficiente sunt estimate la 200  ppm . Ele sunt eficiente la temperaturi de până la 100  ° C .

Catalizatori de transfer de fază

În sinteza organică, sărurile cuaternare de amoniu sunt utilizate ca catalizatori de transfer de fază . Astfel de catalizatori accelerează reacțiile dintre reactanții dizolvați în solvenți nemiscibili. Dichlorocarbene , un compus foarte reactiv, este produs cu acești catalizatori , prin reacția dintre cloroform și hidroxid de sodiu .

Osmoliti

Unii compuși cuaternari de amoniu sunt prezenți în osmoliți , în special glicină betaină (trimetilglicină), care stabilizează presiunea osmotică în celule.

Retardanți de creștere

Cycocel ( clorură de clormequat ) reduce dimensiunea plantelor prin inhibarea producerii de giberelinelor , principalul hormon responsabil pentru elongarea celulei plantei. Astfel, efectele lor apar în primul rând asupra țesuturilor tulpinii , pețiolului și pedunculului . La un nivel inferior, acționează și asupra expansiunii frunzelor, rezultând frunze mai groase, cu o culoare verde mai închisă.

Toxicitate și riscuri asociate cu CAQ

CAQ-urile sunt toxice pentru organismele acvatice, cum ar fi pești, alge și protozoare, pe lângă un număr mare de microorganisme

Note și referințe

  1. Chang Zhang , Fang Cui , Guang-ming Zeng și Min Jiang , „  Compuși cuaternari de amoniu (QAC): O revizuire a apariției, soartei și toxicității în mediu  ”, Știința mediului total , vol.  518–519,15 iunie 2015, p.  352-362 ( DOI  10.1016 / j.scitotenv.2015.03.007 , citit online , accesat la 19 februarie 2016 )
  2. Smith, Michael B .; March, Jerry (2001), Chimie organică avansată: reacții, mecanisme și structură ( ed. A 5- a  , New York, Wiley-Interscience) ( ISBN 0-471-58589-0 ) 
  3. Kosswig, K., Surfactanți , Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a25_747 .
  4. [1] , Sinteze organice , col. zbor.  4, p.  585 (1963); zbor.  34, p.  61 (1954).
  5. Stanley H. Pine, Rearanjările promovate de bază ale sărurilor cuaternare de amoniu , reacții organice
  6. Zhishen Jia, Dongfeng shen, Weiliang Xu, Sinteza și activitățile antibacteriene ale sării de amoniu cuaternare a chitosanului , Carbohydrate Research , vol.  333, numărul 1, 22 iunie 2001, p.  1-6, ( ISSN  0008-6215 )
  7. Antimicrobiene specifice , rezumatul prelegerii de Stephen T. Abedon, Ohio, URL accesat în decembrie 2008.
  8. Mark G. Ladd, The Use of Disinfectants In the Swine Industry , North Carolina State Univ., URL accesat în decembrie 2008.
  9. Sleator, Roy D., Wouters, Jeroen, Gahan, Cormac GM, Abee, Tjakko, Hill, Colin, Analiza rolului OpuC, un sistem de transport osmolitic, în toleranța la sare și potențialul de virulență al Listeria monocytogenes , Appl. Despre. Microbiol. , 2001 67: 2692-2698
  10. http://users.in.gr/dimpet/thesis/growth_retardants.htm Universitatea Agricolă din Wageningen, Olanda
  11. (în) Yi Chen , Mark Geurts , Sascha B. Sjollema și Nynke I. Kramer , „  Toxicitate acută a surfactantului cationic benzalconiu C12 în diferite teste biologice: Cum afectează proiectarea testelor biodisponibilitatea și concentrațiile efectului  ” , Toxicologia și chimia mediului , zbor.  33,1 st martie 2014, p.  606-615 ( ISSN  1552-8618 , DOI  10.1002 / etc.2465 , citit online , accesat la 19 februarie 2016 )
  12. Guohua Jing , Zuoming Zhou și Jing Zhuo , „  Structura cantitativă - relația de activitate (QSAR) studiu al toxicității compușilor cuaternari de amoniu pe Chlorella pyrenoidosa și Scenedesmus quadricauda  ”, Chemosphere , vol.  86,1 st ianuarie 2012, p.  76–82 ( DOI  10.1016 / j.chemosphere.2011.09.021 , citit online , accesat la 19 februarie 2016 )
  13. Norbert Kreuzinger , Maria Fuerhacker , Sigrid Scharf și Maria Uhl , „  Abordare metodologică față de semnificația de mediu a substanțelor necaracterizate - compuși cuaternari de amoniu ca exemplu  ”, Desalinizare , mEDAWATER Conferința internațională privind gestionarea durabilă a apei, utilizarea rațională a apei, tratarea apelor uzate și Reutilizarea 8-10, 2006, Marrakech, Maroc, vol.  215,5 septembrie 2007, p.  209–222 ( DOI  10.1016 / j.desal.2006.10.036 , citit online , accesat la 19 februarie 2016 )
  14. (în) S. Sánchez- Fortún F. Marvá , A. D'ors și E. Costas , "  Inhibiția creșterii și fotosintezei microalgelor verzi selectate ca instrumente de evaluare a toxicității bromurii de dodeciletilildimetil amoniu  " , Ecotoxicology , vol.  17,11 ianuarie 2008, p.  229-234 ( ISSN  0963-9292 și 1573-3017 , DOI  10.1007 / s10646-007-0189-2 , citit online , accesat la 19 februarie 2016 )

Link extern