[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/2022\/01\/12\/gemini-tenside-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/2022\/01\/12\/gemini-tenside-wikipedia\/","headline":"Gemini-Tenside \u2013 Wikipedia","name":"Gemini-Tenside \u2013 Wikipedia","description":"before-content-x4 Gemini-Tenside (gemini, lateinisch \u201eZwillinge\u201c) sind grenzfl\u00e4chenaktive Substanzen und quasi Dimere konventioneller Tenside, die \u00fcber eine als \u201eSpacer\u201c (Abstandshalter) bezeichnete","datePublished":"2022-01-12","dateModified":"2022-01-12","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/d\/d6\/Schema_Monomer_Gemini-Tensid.svg\/500px-Schema_Monomer_Gemini-Tensid.svg.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/d\/d6\/Schema_Monomer_Gemini-Tensid.svg\/500px-Schema_Monomer_Gemini-Tensid.svg.png","height":"116","width":"500"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/2022\/01\/12\/gemini-tenside-wikipedia\/","wordCount":4135,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Gemini-Tenside (gemini, lateinisch \u201eZwillinge\u201c) sind grenzfl\u00e4chenaktive Substanzen und quasi Dimere konventioneller Tenside, die \u00fcber eine als \u201eSpacer\u201c (Abstandshalter) bezeichnete Molek\u00fclbr\u00fccke verkn\u00fcpft sind. Die auch als Zwillings- oder Dimer-Tenside bezeichneten Amphiphile weisen neben zwei hydrophoben Kohlenwasserstoffketten (CnH2n+1 mit n \u2265 8) zwei hydrophile Kopfgruppen auf.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Unabh\u00e4ngig von Gr\u00f6\u00dfe, Polarit\u00e4t und Ladung \u2013 anionisch, kationisch, nichtionisch oder amphoter \u2013 zeigen Gemini-Tenside oft um mehrere Gr\u00f6\u00dfenordnungen kleinere CMC und meist auch deutlich geringere Grenzfl\u00e4chen- und Oberfl\u00e4chenspannungen.[1]Unsymmetrische Gemini-Tenside weisen bei verdoppelter Tensidmolek\u00fclstruktur unterschiedliche hydrophobe und hydrophile Molek\u00fclteile auf, w\u00e4hrend die so genannten Bolaamphiphile (Bola nach dem Wurfger\u00e4t s\u00fcdamerikanischer Rinderhirten) am Ende einer langen hydrophoben Kette je eine hydrophile Kopfgruppe besitzen.Grundlegende Beitr\u00e4ge \u00fcber Gemini-Tenside stammen von Fredric M. Menger[2][3] und Milton J. Rosen[1][4]       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Gemini-Tenside wurden erstmals 1971 als \u201edikationische Detergentien\u201c beschrieben,[5] die bei der Umsetzung von Tetramethyldiaminen vom Typ Tetramethylethylendiamin TMEDA und seiner Homologen durch Quaternisierung mit 1-Bromhexadecan (Cetylbromid) entstehen.Das gebildete kationische Gemini-Tensid als quasi verdoppeltes Cetyltrimethylammoniumbromid CTAB bildet bei niedrigen Konzentrationen Mizellen, die die alkalische Hydrolyse von 2,4-Dinitrochlorbenzol um bis zu vierfach besser katalysieren als durch Mizellen des \u201emonomeren\u201c CTAB.Einen einfachen Zugang zu anionischen Gemini-Tensiden mit Carboxygruppen in der hydrophilen Kopfgruppe er\u00f6ffnet der Komplexbildner Ethylendiamin-N,N\u2018-diessigs\u00e4ure \u2013 zug\u00e4nglich aus Ethylendiamin, Formaldehyd und Cyanwasserstoff[6][7] \u2013 als Ausgangsstoff, der in einer Schotten-Baumann-Reaktion in Wasser\/Isopropanol mit Carbons\u00e4urechloriden, wie z.\u00a0B. Lauroylchlorid, mit Ausbeuten bis 87\u00a0% zum Diamid bzw. zur N,N\u2018-Diacyldiaminos\u00e4ure acyliert wird.Im Gegensatz zu konventionellen Tensiden erfordert die Synthese von Zwillingstensiden jedoch meist mehrstufige Prozesse mit f\u00fcr industrielle Verfahren unbefriedigenden Gesamtausbeuten.[8] Beispielhaft f\u00fcr eine Gemini-Synthese wird das als Spacer fungierende Ethylendiamin zun\u00e4chst mit Kokosmethylester (Gemisch \u00fcberwiegend aus Laurins\u00e4uremethylester C12 und Myristins\u00e4uremethylester C14) unter Methanolabspaltung diacyliert und das entstandene Diamid (ca. 85\u00a0% Ausbeute) praktisch quantitativ ethoxyliert. Die Menge des eingesetzten Ethylenoxids EO bestimmt die Anzahl der eingebauten EO- bzw. Polyethylenglykol PEG-Einheiten. Das Ethoxylat wird anschlie\u00dfend mit einem Gemisch aus Chlorsulfons\u00e4ure ClSO3H und Essigs\u00e4ure sulfatiert (ca. 36 bis 62\u00a0% Ausbeute) und mit Natriumcarbonat in das Natriumsalz \u00fcberf\u00fchrt.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Nach diesem Prozess ist auch die kommerzielle Verbindung Natriumdicocoylethylendiamin-PEG 15-sulfat (Gemini-Komponente in Ceralution\u00ae ES der Firma Sasol, fr\u00fcher RWE-DEA) erh\u00e4ltlich.[9]Relativ einfach und mit hohen Ausbeuten sind hydrophile Gemini-Tenside unter Einsatz nachwachsender Rohstoffe, wie z.\u00a0B. Glucose und Glycerin zug\u00e4nglich. So kann das aus Dodecylamin und Glucose unter reduzierenden Bedingungen gebildete N-Dodecylglucamin mit Diepoxiden, wie z.\u00a0B. 1,2,7,8-Diepoxyoctan, quantitativ zum Dimertensid umgesetzt werden.[10] Ein Vergleich der kritischen Tensideigenschaften von Gemini- und Monomer-Tensid zeigt die wesentlich h\u00f6here Wasserl\u00f6slichkeit und Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t des Gemini-Tensids mit signifikant niedrigerer CMC- und C20-Werten (Tensidkonzentration, die die Oberfl\u00e4chenspannung um 20 mNm\u22121 reduziert).Die ungew\u00f6hnlichen Grenzfl\u00e4cheneigenschaften von Gemini-Tensiden in w\u00e4ssrigen Medien beruhen auf der \u2013 im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen (monomeren) Tensiden \u2013 h\u00f6heren Zahl hydrophober Methylengruppen pro Molek\u00fcl. Dadurch wird die Wasserstruktur st\u00e4rker gest\u00f6rt, Tensidmolek\u00fcle in die Gas-Wasser-Grenzfl\u00e4che gedr\u00e4ngt und so der so genannte hydrophoben Effekt, die Bildung von Tensidaggregaten, wie Mizellen oder lyotrope Fl\u00fcssigkristallphasen beg\u00fcnstigt. Die geringere L\u00f6slichkeit von dimeren Tensiden in Wasser wird durch die zwei hydrophilen Kopfgruppen im Molek\u00fcl kompensiert, woraus hohe Grenzfl\u00e4chenaktivit\u00e4t (mit drastischer Verringerung der Grenzfl\u00e4chenspannung) und sehr niedrige kritische Mizellbildungskonzentration CMC der Zwillingstenside resultieren.[4] Daher gen\u00fcgen bereits sehr geringe Tensidkonzentrationen zur deutlichen Erniedrigung der Oberfl\u00e4chenspannung \u03c3 von Wasser (72,75 mN\/m bei 20\u00a0\u00b0C). Flexible Spacer, wie Polymethylen- oder Polyethylenoxidketten, erh\u00f6hen die Grenzfl\u00e4chenaktivit\u00e4t von Gemini-Tensiden.Zwillingstenside zeigen ein sehr komplexes Phasenverhalten in w\u00e4ssrigen Medien, das nicht nur von den Molek\u00fcleigenschaften, wie L\u00e4nge der hydrophoben Ketten, Spacerstrukturen und -l\u00e4ngen, Polarit\u00e4t, Ladung und Gr\u00f6\u00dfe der hydrophilen Kopfgruppen abh\u00e4ngt, sondern auch von \u00e4u\u00dferen Parametern, wie Konzentration, Temperatur, Ionenst\u00e4rke und Gegenwart anderer grenzfl\u00e4chenaktiver Substanzen im Medium. Oberhalb der CMC k\u00f6nnen unterschiedliche Molek\u00fclaggregate vorliegen, wie z.\u00a0B. sph\u00e4rische, st\u00e4bchenf\u00f6rmige oder auch wurmartige Mizellen.[11]Hydrotrope Substanzen, beispielsweise organische Anionen, wie sie f\u00fcr die Solubilisierung von Tensiden in w\u00e4ssrigen Formulierungen verwendet werden, \u00fcben synergistische Effekte auf kationische Gemini-Tenside aus, indem sie die kritische Mizellbildungskonzentration CMC und die Oberfl\u00e4chenspannung bei der CMC stark erniedrigen und w\u00e4ssrige L\u00f6sungen verdicken.[12]Die Bioabbaubarkeit von Gemini-Tensiden ist in der Regel weniger gut als die ihrer monomeren Varianten. Durch Einbau funktioneller Gruppen, wie Carboxyl- oder Sulfatgruppen, bzw. spaltbarer Molek\u00fclfunktionen, wie Ether, Ester oder Amide, soll der mikrobielle Abbau dieser Tenside erleichtert werden. Allerdings sind kommerzielle Dimertenside aus der  Surfynol\u00ae 400-Reihe (ethoxyliertes TMDD 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol) als nicht leicht biologisch abbaubar beschrieben. Das Grundger\u00fcst TMDD wird auch in Kl\u00e4ranlagen praktisch nicht abgebaut und inzwischen in vielen Oberfl\u00e4chengew\u00e4ssern, wie z.\u00a0B. im Rhein, als Verunreinigung gefunden.[13]W\u00e4ssrige L\u00f6sungen, die Gemini-Tenside in sehr niedrigen (z.\u00a0B. 0,1 Gewichtsprozent) Konzentrationen enthalten, weisen extrem kleine Kontaktwinkel auf und zeigen sehr gute Benetzung von hydrophoben Oberfl\u00e4chen mit niedrigen Oberfl\u00e4chenenergien, wie z.\u00a0B. aus Polyethylen PE oder Polycarbonat PC. Diese auch als engl. superwetting Effekt bezeichnete Eigenschaft erm\u00f6glicht rasche Spreitung von Beschichtungen, Druckfarben und Klebstoffen auf w\u00e4ssriger Basis und vollst\u00e4ndige Bedeckung von schwer benetzbaren, z.\u00a0B. vorlackierten oder auch kontaminierten Substraten.  Dabei vermeiden Gemini-Tenside die Nachteile teurer Perfluorcarbons\u00e4uren, wie Perfluoroctans\u00e4ure und Silicontenside (funktionelle Silicone), die wegen ihrer Persistenz bzw. oft schlechten Verlaufseigenschaften problematisch sind.Gemini-Tenside diffundieren rasch in neu gebildete Wasser\/Luft-Grenzfl\u00e4chen und unterdr\u00fccken so effizient die Schaumbildung bzw. zerst\u00f6ren Schaumblasen (Entsch\u00e4umerwirkung).In technischen Anwendungen, wie z.\u00a0B. als Dispergiermittel zur Herstellung von Zubereitungen f\u00fcr Farben und Pigmente, sowie f\u00fcr Pflanzenschutzmittel werden Dimertenside ebenso eingesetzt wie als Emulgatoren und Korrosionsschutzmittel in K\u00fchlschmiermitteln, bei der \u00d6l- und Gasaufbereitung und zur Formulierung von Pflanzenschutzmittel.Dikationische Zwillingstenside zeichnen sich durch starke antimikrobielle Wirksamkeit aus, die der entsprechender \u201emonomerer\u201c Quats \u00fcberlegen ist.Auch in K\u00f6rperpflege- und Kosmetikprodukten[14] sind Zwillingstenside als Emulgatoren wegen ihrer au\u00dferordentlich hohen Oberfl\u00e4chenaktivit\u00e4t und Kompatibilit\u00e4t mit anderen Komponenten in fl\u00fcssigen und halbfesten Zubereitungen besonders vorteilhaft. Gemini-Tenside werden oft zusammen mit Co-Tensiden (Ceteareth-25 bei Ceralution\u00ae ES) kombiniert, welche die Dosierung vereinfachen, das Mischungsverhalten beg\u00fcnstigen und die Anwendungseigenschaften verbessern.Gemini-Tenside wurden in einigen technischen Anwendungen eingef\u00fchrt, konnten sich aber bisher wegen ihrer vergleichsweise aufwendigen und daher teuren Synthese, der hohen aquatischen Toxizit\u00e4t und schlechten Bioabbaubarkeit nicht auf breiter Front am Markt etablieren. Fredric Menger\u2019s  Vorhersage aus dem Jahr 2000: \u201eNach Meinung einiger k\u00f6nnte sich sehr wohl herausstellen, dass Gemini\u2010Tenside f\u00fcr \u201eOtto Normalverbraucher\u201c n\u00fctzlicher sind als Kronenether oder Fullerene\u201c hat sich bis jetzt noch nicht best\u00e4tigt.Milton J. Rosen, Joy T. Kunjappu: Surfactants and Interfacial Phenomena. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2012, ISBN 978-1-118-22902-6Fredric M. Menger, Jason S. Keiper: Gemini-Tenside. In: Angewandte Chemie. 112(11), S. 1980\u20131996 (2000), doi:10.1002\/1521-3757(20000602)112:113.0.CO;2-DBogumil E. Brycki, Iwona H. Kowalczyk, Adrianna Szulc, Olga Kaczerewska and Marta Pakiet: Multifunctional Gemini Surfactants: Structure, Synthesis, Properties and Applications. In: Intechopen. (2017), DOI:10.5577\/intchopen.68755\u2191 ab M.J. Rosen, D.J. Tracy: Gemini surfactants. In: J. Surf. Deter. Band\u00a01, Nr.\u00a04, 1998, S.\u00a0547\u2013554, doi:10.1007\/s11743-998-0059-8.\u00a0\u2191 F.M. Menger, C.A. Littau: Gemini-surfactants: synthesis and properties. In: J. Amer. Chem. Soc. Band\u00a0113, Nr.\u00a04, 1991, S.\u00a01451\u20131452, doi:10.1021\/ja00004a077.\u00a0\u2191 F.M. Menger, C.A. Littau: Gemini surfactants: a new class of self-assembling molecules. In: J. Amer. Chem. Soc. Band\u00a0115, Nr.\u00a022, 1993, S.\u00a010083\u201310090, doi:10.1021\/ja00075a025.\u00a0\u2191 ab M.J. Rosen: Geminis: A new generation of surfactants. In: CHEMTECH. Band\u00a023, Nr.\u00a03, 1993, ISSN\u00a00009-2703, S.\u00a030\u201333.\u00a0\u2191 C.A. Bunton, L. Robinson, J. Schaak, M.F. Stam: Catalysis of nucleophilic substitution by micelles of dicationic detergents. In: J. Org. Chem. Band\u00a036, Nr.\u00a011, 1971, S.\u00a02346\u20132350, doi:10.1021\/jo00815a033.\u00a0\u2191 Patent  US2387735: Method of forming carboxylic amino acids. Angemeldet am 3.\u00a0Juli 1941, ver\u00f6ffentlicht am 30.\u00a0Oktober 1945, Anmelder: The Martin Dennis Co., Erfinder: F.C. Bersworth.\u200c\u2191 Patent  US2558923: Process of purifying ethylene diamine di-acetic acid. Angemeldet am 12.\u00a0Mai 1948, ver\u00f6ffentlicht am 3.\u00a0Juli 1951, Anmelder: N.N., Erfinder: F.C. Bersworth.\u200c\u2191 Patent  DE4440328A1: Amphiphile Verbindungen mit mindestens zwei hydrophilen und mindestens zwei hydrophoben Gruppen auf der Basis von Amiden. Angemeldet am 11.\u00a0November 1994, ver\u00f6ffentlicht am 15.\u00a0Mai 1996, Anmelder: H\u00fcls AG, Erfinder: K. Kwetkat, W. Ruback.\u200c\u2191 Patent  WO0119945A1: Tensidzusammensetzung enthaltend Geminitenside und Co-Amphiphile, ihre Herstellung und ihre Verwendung. Angemeldet am 13.\u00a0September 2000, ver\u00f6ffentlicht am 22.\u00a0M\u00e4rz 2001, Anmelder: RWE-DEA AG f\u00fcr Mineral\u00f6l und Chemie, Erfinder: G.H. Dahms, K. Kwetkat.\u200c\u2191 S. Warwel, F. Br\u00fcse, H. Schier, B. Wiege: Gemini-Tenside aus langkettigen N-Alkylaminen und Diepoxiden von \u03b1,\u03c9-Diolefinen. In: Nachwachsende Rohstoffe f\u00fcr die Chemie \u2013 8. Symposium T\u00fcbingen. 2003, S.\u00a0478\u2013482 (openagrar.de).\u00a0\u2191 Q. Li, X. Wang, X. Yue, X. Chen: Wormlike micelles formed using Gemini surfactants with quaternary hydroxyethyl methylammonium headgroups. In: Soft Matter. Band\u00a09, Nr.\u00a040, 2013, S.\u00a09667\u20139674, doi:10.1039\/C3SM51722E.\u00a0\u2191 L. Wattebled, A. Laschewsky: Effects of organic salt additives on the behavior of dimeric (\u201cgemini\u201d) surfactants in aqueous solution. In: Langmuir. Band\u00a023, Nr.\u00a020, 2007, S.\u00a010044\u201310052, doi:10.1021\/la701542k.\u00a0\u2191 A.A. Guedez, S. Fr\u00f6mmel, P. Diehl, W. P\u00fcttmann: Occurrence and temporal variations of TMDD in the river Rhine, Germany. In: Environ. Sci. Poll. Res. Int. Band\u00a02, 2010, S.\u00a0321\u2013330, doi:10.1007\/s11356-009-0191-8.\u00a0\u2191 N. Kumar, R. Tyagi: Review: Dimeric Surfactants: Promising Ingredients of Cosmetics and Toiletries. In: Cosmetics. Band\u00a01, 2014, S.\u00a03\u201311, doi:10.3390\/cosmetics1010003.\u00a0     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki31\/2022\/01\/12\/gemini-tenside-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Gemini-Tenside \u2013 Wikipedia"}}]}]