Bola型表面活性剂的制备与应用

安徽大学化学化工学院表面活性剂化学课程论文-1-Bola型表面活性剂的制备与应用安徽大学学院：_化学化工学院_年级：_____13级____姓名：____李阿龙___学号:__C01314046__安徽大学化学化工学院表面活性剂化学课程论文-2-Bola型表面活性剂的制备与应用李阿龙（安徽大学化学化工学院，13级应用化学，C01314046）摘要：概述了近五年来国内外对bola型表面活性剂在制备与应用方面的研究进展。总结了bola型非对称阳离子表面活性剂的制备；介绍了bola型表面活性剂在基因转染、催化作用、药物缓释、分子器件、无机纳米材料、胶凝剂等6个方面的应用；分析了bola型表面活性剂的发展前景，为进一步研究bola型表面活性剂的制备与应用提供了一些有用的参考信息。关键词：bola型表面活性剂制备应用PreparationandapplicationofBolatypesurfactantsAbstract:theresearchprogressofsurfactantsinthepreparationandapplicationofBolasurfactantsathomeandabroadinthepastfiveyearsissummarized.ThispapersummarizedthepreparationofBolatypeasymmetriccationicsurfactants,introducedtheapplicationofBolasurfactantingenetransfection,catalysis,drugdelivery,moleculardevices,inorganicnanomaterials,andother6aspects.ThepaperalsoanalyzedthedevelopmentofBolasurfactantsandprovidedsomeusefulinformationforfurtherresearchonthepreparationandapplicationofBolasurfactants.Keywords:Bolatypesurfaceactiveagentpreparationapplication安徽大学化学化工学院表面活性剂化学课程论文-3-目录前言.............................................................................................................................................-4-1.bola表面活性剂的制备...........................................................................................................-5-1.1阳离子型Bola表面活性剂的制备............................................................................-5-1.2阴离子型Bola表面活性剂的制备.............................................................................-7-1.3非离子型Bola表面活性剂的制备.............................................................................-7-1.4两性Bola表面活性剂的制备....................................................................................-7-1.5特殊的Bola表面活性剂的制备（金刚烷Bola表面活性剂的制备）..................-8-2.bola表面活性剂的应用...........................................................................................................-9-2.1基因转染........................................................................................................................-9-2.2催化作用.......................................................................................................................-9-2.3药物缓释.......................................................................................................................-9-2.4分子器件.....................................................................................................................-10-2.5无机纳米材料.............................................................................................................-11-2.6胶凝剂.........................................................................................................................-11-3.展望........................................................................................................................................-12-参考文献：................................................................................................................................-12-安徽大学化学化工学院表面活性剂化学课程论文-4-前言Bola型表面活性剂是一类新型的、具有特殊性能的化合物，Bola型表面活性剂是由两个极性亲水基(头基)用一根或多根疏水基链连接键合起来的化合物，它因形似南美土著人的一种武器Bola(一根绳子的两端各连接一个球)而得名，最简单的Bola型表面活性剂结构如图1所示。图1Bola型表面活性剂分子结构示意图Fig.1Molecularstructurediagramofbolaformsurfactant自从Kunitate等[1]首次报道了这种双头基两亲分子在水相中聚集为单分子层囊泡的方法后，人们对其合成和组装行为开展了一系列的研究。Bola型表面活性剂是由1个疏水链连接2个亲水基团构成，在水相中可以形成单分子层囊泡或单层类脂膜（monolayerlipidmembrane，MLM）。它降低水表面张力的能力不是很强，但是由于其在溶液表面具有U型构象，在气/液界面形成的单分子膜表现出一些特殊的物化性能，近年来受到较为广泛的关注。这种新型的表面活性剂与传统的单头基表面活性剂相比，在形态研究模拟方面具有更加优良的特性，因此在分子自组装、制备超分子薄膜、催化和生物矿化、药物运输、微相互作用以及作为纳米粒子的稳定剂等领域[2-9]有广泛的应用前景。与传统表面活性剂的一个亲水基和一个亲油基分别位于分子两端相比，Bola型表面活性剂的独特结构使它的表面张力性质具有以下两个特点［10-11］:（1）Bola型表面活性剂降低表面张力的能力较弱。Bola型表面活性剂在气液界面形成U型构象，两个亲水基团伸入水中，中间弯曲的疏水链伸向气相［12］。这种构象的表面能高于传统表面活性剂的表面能，因此导致Bola型表面活性剂降低水表面张力的能力较差。(2)Bola型表面活性剂的表面张力曲线有两个拐点［13］例如十二烷基二硫酸钠水溶液的表面张力曲线如图2所示［14］安徽大学化学化工学院表面活性剂化学课程论文-5-图2α，ω－十二烷基二硫酸钠的表面张力曲线Fig.2Thesurfacetensionofα，ω－DisodiumdodecylSulfate两个转折点被称为第一临界胶束浓度和第二临界胶束浓度。随着浓度的增长，Bola型表面活性剂在气液界面的构象从U型变为直线型，逐渐形成单层膜结构，因此在达到第二临界胶束浓度前，溶液中几乎没有胶束［15］，达到第二临界胶束浓度后，溶液的表面张力保持恒定。1.bola表面活性剂的制备目前从自然界中直接提取具有bola型结构的天然膜还存在一定困难,为了得到具有高温稳定性或其他特殊功能的MLM膜,人们开始有意识地合成bola型表面活性剂。1979年,Kunitake和Okahata[16]第一次得到了由bola型化合物聚集而成的MLM膜,该膜不同于经典的由两个定向磷脂单分子层以疏水基相结合而形成的双层BLM膜。自此拉开了人工合成和研究bola型表面活性剂及其应用的序幕。1.1阳离子型Bola表面活性剂的制备阳离子表面活性剂主要分为胺盐和季铵盐两大类。这种Bola型表面活性剂通常用作织物柔软剂、油漆油墨印刷助剂、抗静电剂、杀菌剂、沥青乳化剂等。由于溶液pH值对胺盐的性能影响较大，所以实际应用中主要使用的是季铵盐［17］。季铵盐型阳离子表面活性剂的制备主要是以油脂中的脂肪酸与氨反应脱水制成脂肪腈，脂肪腈在镍催化剂存在下，加氢还原生成脂肪胺，再通过脂肪胺与酸反应(盐酸、乙酸、硫酸等)生成盐，即为脂肪胺盐表面活性剂。大部分烷基季铵盐类表面活性剂的制备是由叔胺与烷基化试剂反应制备的。另外，通过脂肪酰氯和低碳胺的缩合、脂肪酸与多乙烯多胺缩合可制得许多重要的阳离子表面活性剂。张军军等［18］合成了三个Bola型表面活性剂DCPS2－8，DCPS2－10，DCPS2－12和一种季铵盐阳离子表面活性剂3－十二烷氧基－2－羟基丙基三甲基氯化铵(DPAC)。同时并用红外光谱和核磁共振对合成产物的结构进行表征。刘萍萍等［19］也合成了DCPS2－10，并研究了其在腈纶染色中的应用。研究发现阳离子Bola型表面活性剂对阳离子染料具有显著的缓染作用，缓染作用与Bola型表面活性剂的用量成正比，但并不影响最终上染量，因此可作为一种新型的缓染剂应用于腈纶纤维染色。Zakharova等［20］合成了含嘧啶基的阳离子Bola型表面活性剂，反离子分别为溴离子和甲苯磺酸离子。通过张力测量法、电导滴定法等研究了此类化合物的自组装行为。研究发现嘧啶型表面活性剂的临界胶束浓度比十六烷三甲基铵化安徽大学化学化工学院表面活性剂化学课程论文-6-合物要低一些。郝传明等［21］合成了硅氧链联接数为1，4，6，8的阳离子Bola型表面活性剂，表面张力及电导率结果表明临界胶束浓度随联结基长度的增加而减小。抗菌性实验结果表明硅氧联结基长度4，6，8的表面活性剂对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌灭菌效果均达到100%，硅氧链节为1时仅对革兰氏阳性菌灭菌效果达到100%。WuG等［22］合成了一种阳离子Bola型表面活性剂，研究了其可调控的聚集过程，合成过程如下:王军，陈翔等[