酯基型和羟基型Gemini双季铵盐表面活性剂的合成及性能研究

摘要

Gemini表面活性剂较传统表面活性剂表现更加优异的性能，因此其应用领域有了进一步的拓展，关于Gemini表面活性剂的理论基础也备受关注。而在传统Gemini双季铵盐表面活性剂结构中引入酯基、羟基等官能团可进一步拓展其功能和应用领域。酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂同时兼具了普通Gemini季铵盐表面活性剂的高表面活性和酯类季铵盐的可分解性，属于环境友好型Gemini型表面活性剂；在传统Gemini表面活性剂结构中引入羟基后可使表面活性剂具有更强的聚集能力，并能有效促进蠕虫状聚集体的生长、增强体系的粘弹性。目前关于酯基型、羟基型表面活性剂的研究大多仅涉及一种或两种表面活性剂，不利于综合考察疏水链、联接基等结构因素对表面性能和应用的影响。鉴于此，本文设计合成了系列酯基型（n-2-n、n-6-n，n=10,12,14,16,18）和羟基型（n-3(OH)-n，n=10,12,14,16,18）Gemini双季铵表面活性剂，采用1H NMR对产物结构进行了表征；采用吊环法研究了系列表面活性剂溶液的静态表面张力及其表面性质；采用最大气泡法测定了表面活性剂溶液的动态表面张力，并进一步研究讨论了吸附机制；采用紫外可见分光光度法和荧光分光光度法考察了系列Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA、BSA的相互作用，讨论了疏水链和联接基长度对相互作用的影响。
　　研究表明，系列酯基型和羟基型Gemni表面活性剂的CMC均随疏水链的增长而减小，其中羟基型表面活性剂的疏水链每增加两个碳原子，CMC值约下降一半。酯基型表面活性剂的疏水链长度相同时，联接基较长的n-6-n的CMC小于n-2-n；当疏水链较短（n=10,12）时，两系列表面活性剂的CMC相差较大，疏水链较长（n=14,16,18）时，CMC相差很小。疏水链长度对饱和吸附量（Γmax）和分子最小截面积(Amin)的影响不大。16-3(OH)-16、18-3(OH)-18两种羟基型表面活性剂的高浓度溶液呈胶体状态，通过透射电镜观察发现溶液中存在尺寸较大的囊泡。
　　酯基型和羟基型表面活性剂溶液的动态表面张力均随吸附的进行呈先快速降低后逐渐趋于稳定的趋势，且溶液浓度越高，下降越快。两类表面活性剂溶液低浓度时的整个吸附过程均属于扩散控制吸附，高浓度时则属于混合动力控制吸附。
　　酯基型和羟基型Gemini表面活性剂与DNA相互作用的结果表明，两类表面活性剂均没有使DNA的吸收峰发生红移，说明相互作用时没有发生嵌插作用，且与DNA相互作用的猝灭属于静态猝灭，疏水链较短时羟基型Gemini表面活性剂的结合常数大于酯基型Gemini表面活性剂；疏水链较长时则酯基型Gemini表面活性剂的结合常数更大。酯基型表面活性剂的疏水链较短时，联接基团越长，结合常数越大；疏水链较长时则情况相反。表面活性剂与BSA通过疏水作用结合，产生了荧光猝灭现象，且表面活性剂浓度越大、疏水链越长、联接基越长，荧光强度下降幅度越大，说明表面活性剂与BSA分子的缔合越强烈。

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第一章 文献综述与选题意义

1.1 Gemini表面活性剂的性质

1.2 酯基型Gemini表面活性剂的合成现状

1.3 羟基型Gemini表面活性剂的合成现状

1.4 表面活性剂与DNA、BSA相互作用的研究进展

1.5 选题意义与研究内容

第二章 酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂的合成及性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第三章 羟基型Gemini双季铵盐表面活性剂的合成及性能研究

3.1 引言

3. 2实验部分

3.3 结果与讨论

3. 4小结

第四章 酯基型和羟基型Gemini表面活性剂与DNA、BSA的相互作用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 总结与建议

5.1 总结

5.2 建议

参考文献

致谢

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附录：