表面活性剂溶液

非极性的(如脂肪族,芳香烃)。
Spacer—间隔基团位置可调，但主要是临近 极性头基。连接基团位于链尾则成为Bola。
Gemini表面活性剂分子绝大多数都具有相同的亲水基团和相同 的疏水基团，但是不对称的gemini表面活性剂分子也已经被合 成出来。 m—s—m (m’)
2. Gemini型表面活性剂的表面性质
大于普通表面活性剂
3.2 Gibbs吸附公式在Bola体系的应用
AB2
A2- + 2B-
+2
在稀溶液状态下，完全解离－－－3RT形式
单链柔性Bola: 约为普通表面活性剂的一半
A

1
Na
约为普通表面活性剂的2倍
Bola型分子在溶液表面的构像: 马蹄形或倒U形
3.3 Bola分子的构像对表面性质的影响
5. Bola型表面活性剂的聚集行为
5.1 成膜特点：单层分子膜 （Mono Layer Membrane, MLM)
MLM
Bilayer Membrane BLM
与传统单头基的表面活性剂所形成的囊泡相比，bola型表 面活性剂所形成的MLM膜由一层分子形成，其囊泡较薄， 厚度在1.5-2.0nm, 而双层膜（Bilayer Membrane, BLM)厚 度在3.0-4.0nm。
刚性－含有不饱和基团、苯环、甾类结构等。
３.Bola型表面活性剂的表面性质
3.1 Bola型表面活性剂的表面张力曲线
CMC 当bola分子的疏水链的碳原子数为 普通表面活性剂的2倍时，Bola型 表面活性剂的溶解度小于普通表面 活性剂，因此CMC较小。
当疏水链的碳原子数相同时，Bola 型表面活性剂的溶解度大于普通表 面活性剂，因此CMC较大。
以相同或不同。 疏水链可以是一条，两条，或一条长链和两个短链
的组合（环形）；也可以为刚性或柔性。 Bola型表面活性剂在水溶液表面采取倒U－型构像，
表面活性总体上不如传统表面活性剂。 聚集行为丰富，可以用来调节囊泡膜的功能，以及
通过自身的自组装在不同领域里具有不同的应用前 景。
二、Gemini型表面活性剂
4. Bola型分子的胶束特征
（1） Bola分子在胶束内的构像
（2）胶束的聚集数小，结构松散。长链柔性Bola， 弯曲构像；短链、刚性、双链可能伸展构像，不利 于形成聚集数较大的胶束。 一般< 20, 而普通表面活性剂可达60
（3） 胶束内核的极性较大，对疏水物质的增溶能力弱。
作为表面活性剂，bola型分子并不具有优于普通表面活 性剂的优势。
5.2 聚集体形貌丰富 纳米 管
JACS, 2006, 128, 7209
纤维
JACS, 2004, 126, 16804
液晶 Chem. Mater., 2008, 20, 4729
6.Bola型表面活性剂的应用
具有两亲结构的bola型分子在气液界面何水中有许多独 特的性能，如高温稳定性，可以用来改善细胞功能，在纳米 材料、药物缓释、生物矿化、光化学修饰、基因转染和凝胶 化试剂方面具有广泛的应用前景，并为人们研究分子自组装 及开发功能材料提供了新的材料来源。
Gemini：双子星，双子座
双子、挛连－－两个传统表面活性剂通过共价连链接在一起
1. Gemini型表面活性剂的结构特征
Gemini
亲水基团：带+e / -e / 0e。
间隔基团：短链(如2CH2) ；
长链(如 12CH2)；
刚性链(如1,2-二苯乙烯);
柔性链(如亚甲基链)；
极性的(如聚醚)；
Bola
（1） 改善细胞功能 a) 高温稳定性囊泡
50 °C
80 °C
JPC B, 107, 1479,2003
b) 人工模拟生物离子通道
离子通道对于生物细胞膜的功能及神经元的传导具有重要意 义，其对离子的选择性传输可以实现信号的控制。
Fuhrhop、Regen等曾经指出，一些bola型两亲化合物能够在 单分子囊泡膜上形成小孔，从而使离子通过。
0.9% 的生理盐浓度（150mM) 依然对钠离子选择络合
（4） 生物矿化
（5） 抑制金属腐蚀
对1mol/L 的HCl中的金属铁有很 好的保护作用
Bola浓度越大，保护效果越明显， 最高可达94％。
Bola型表面活性剂小结
疏水链的两端各有一个极性基团。 极性基团可以是阳离子，阴离子，非离子型；也可
Bolaamphiphiles Bolaphiles Bolaform surfactants alpha-omega-type
2. Bola型表面活性剂的结构特征
两个亲水基：一个足够长的疏水链两端各连接一个亲水的极 性基团
亲水基团:相同－对称Bola 不同－非对称Bola
疏水链:单链、双链、或半环形结构 疏水链可以柔性－长饱和碳氢链
2.1 CMC
Gemini表面活性剂的 CMC较小，一般比单体传统 表面活性剂小10倍以上。例 如，12－2－12的 CMC 为1 mM，而C12单体的CMC为16 mM。
这主要是因为Gemini分 子中的碳原子数是单体的2 倍，而且是通过化学键连 接在一起，使体系的疏水 效应增强。
（2） 纳米材料
Bola形成纳米管 纳米管上的氨基捕获金属离子，
形成稳定的金属－氨基络合物， 使金属涂层紧密地包裹在bola型 纳米管的外层，形成纳米级导线。 可构建能够承载纳米级电流的纳 米电路。
JPC B, 104, 9576 , 2000
（3） 药物缓释
BD-16 ： 胆固醇 ＝ 2 ：1
第四章 重要的表面活性剂体系
内容提要：
1.Bola型表面活性剂 2.Gemini表面活性剂 3.两性表面活性剂 4.高分子表面活性剂 5.碳氟表面活性剂 6.硅表面活性剂
一、Bola型表面活性剂
1. 什么是Bola型表面活性剂？
Bola =流星锤
古细菌 Archaeabacteria 高盐、高温、酸性环境： 死海、大盐湖、温泉、 酸性土壤、火山喷发口附近
（1）吸附量降低：弯曲基团、两 个极性头基都在界面占有面积
（2）表面张力升高：Bola 分子 在溶液表面采取倒U型构像， 吸附层最外层基团为CH2, 其降 低表面张力的能力较CH3 基团弱， 所以溶液的表面张力比普通表 面活性剂高。
（3）刚性、双链源自文库ola平躺于表面， 溶液的吸附量更低，表面张力 更高。