基本信息
- 项目名称：
- 新型不对称Gemini表面活性剂的合成及其超分子自组装行为研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 新型不对称Gemini表面活性剂的合成及其超分子自组装行为研究
- 详细介绍：
- 新型不对称Gemini表面活性剂的合成及其超分子自组装行为研究
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本作品以α-溴代十四酸乙酯，4-烷基苯酚为原料，经醚化，磺化及皂化反应等步骤制备一种-COONa和-SO3Na为两个非对称亲水基的Gemini表面活性剂，并研究该不对称Gemini表面活性剂的界面性质及其在水溶液中的超分子自组装行为。该研究为Gemini表面活性剂的合成及应用提供思路和参考数据。
科学性、先进性及独特之处
- Gemini表面活性剂表现出很高的表面活性和复杂的自组织行为已经引起研究者的广泛关注，但分子结构不对称的Gemini表面活性剂，尤其是两个亲水基均为阴离子的Gemini表面活性剂还很少见。
应用价值和现实意义
- 本作品研究的不对称Gemini表面活性剂具有非常低的临界胶束浓度和较低的表面张力，在水溶液中能够自发形成囊泡超分子结构，且囊泡尺寸可通过改变pH值来调控。该不对称Gemini表面活性剂合成路线简单，产品性能优异，这些特点为其在三次采油，制药及纺织等领域的应用奠定了良好的基础。
学术论文摘要
- 本文制备了两种不对称阴离子Gemini表面活性剂。考察了醚化反应的条件，并用红外光谱和核磁共振表征了中间体及目标产物结构。采用吊片法测定了目标产物的表面活性，其表面张力最低可降至26mN/m左右，临界胶束浓度（CMC）达1×10-6mol/L数量级，比相应常规单链表面活性剂的CMC低3个数量级，体现出Gemini表面活性剂优异的表面活性。此外，通过透射电镜观察该表面活性剂在水溶液中能自发形成直径大约在100-300nm的囊泡，通过改变溶液的pH值，可逆地发生了囊泡聚集现象。这些结果表明该表面活性剂可能作为细胞膜和药物输送体系的模型而具有潜在的应用价值。
获奖情况
- 以该研究为基础的论文发表在Chemistry Letters。Feng Yan, Ming Huo, Mingxia Wang, Haibin Yao, Synthesis of a Novel Asymmetric Gemini Surfactant and pH-controlled Vesicle Aggregation, Chemistry Letters, 2009, 38(4):316-317, SCI，IF：1.478
鉴定结果
- 优秀
参考文献
- [1] Feng Yan, Ming Huo, Haibin Yao, Synthesis of a Novel Asymmetric Gemini Surfactant and pH-controlled Vesicle Aggregation, Chemistry Letters, 2009, 38(4):316-317 [2] 周天华, 游毅, 赵剑曦.Heterogemini表面活性剂的合成. 精细化工, 2007, 24(1): 34-38
同类课题研究水平概述
- Gemini表面活性剂是当前受到广泛关注的新型两亲分子[1-4]。通常研究的Gemini分子是通过联接基团将两个相同的普通表面活性剂分子的亲水头基以化学键方式联接在一起，即分子结构对称的Gemini表面活性剂。这类表面活性剂表现出很高的表面活性和复杂的自组织行为。Gemini表面活性剂分子结构的独特之处在于选择联接链在其头基处，而由此造成的头基区(包括离子头和联接链)变化是Gemini表面活性剂产生新颖自组织行为的奥妙所在，更多地拓展头基区的内涵成为深入研究Gemini表面活性剂的关键。 当前，分子结构不对称的Gemini表面活性剂（AsymmetricGeminis，包括不同头基和/或不同长度的烷烃主链）逐渐引起人们的关注。潘忠稳等[5]报道了一种含两条不等长碳链的不对称阳离子Gemini表面活性剂的合成（离子头为阳离子-阳离子），并用电导率法测定其临界胶束浓度（CMC）为1.93×10¬4mol/L；赵剑曦[6]等报道了一种由一个亚甲基联接羟基和季铵基，且带两条不同长度烷烃链的不对称Gemini表面活性剂，并研究了该表面活性剂在气-液界面的吸附动力学；Jaeger等[7]报道了一种同时具有羧酸盐和季铵盐的阴离子-阳离子Gemini表面活性剂，并发现它能形成囊泡自组装体；Alami等[8]报道了一种以羟基和甲基封端的聚乙二醇为不对称亲水头基的Gemini表面活性剂（非离子-非离子型）与环糊精及羟丙基--环糊精之间的相互作用；进一步，他们又将该不对称表面活性剂的羟基亲水头进行修饰，转换成硫酸酯盐，获得以硫酸酯钠和甲基封端的聚乙二醇为不对称亲水头基的Gemini表面活性剂（阴离子-非离子型），考察了不同分子量的聚乙二醇对Gemini表面活性剂表面活性及胶团化行为的影响，同时还研究了其在硅表面的吸附行为，发现随着聚乙二醇链长的增长其最大吸附量下降[9]。 尽管如上所述，不对称的Gemini表面活性剂因具有许多独特的性质近年已经引起了研究者们的广泛关注，但由于其不对称结构，合成和纯化困难，因此种类并不多，尤其是具有不对称双阴离子头的Gemini表面活性剂鲜有报道。
