Aggregation of Biodegradable Cationic Gemini Surfactants with Amide or Ester Groups

Yingxiong Wang Manli Deng Yongqiang Tang Yuchun Han Xu Huang Yanbo Hou Yilin Wang

Citation:  Wang Yingxiong, Deng Manli, Tang Yongqiang, Han Yuchun, Huang Xu, Hou Yanbo, Wang Yilin. Aggregation of Biodegradable Cationic Gemini Surfactants with Amide or Ester Groups[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(10): 190904. doi: 10.3866/PKU.WHXB201909046 shu

含有酰胺基或酯基的可降解阳离子Gemini表面活性剂在水溶液中的聚集行为

    通讯作者: 王毅琳, yilinwang@iccas.ac.cn
  • 基金项目:

    The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (21633002)

    the National Natural Science Foundation of China 21633002

摘要: 建立高效的可降解表面活性剂是降低表面活性剂对环境污染的重要途径。本工作合成了一系列疏水链或联接基团上含有酰胺基或酯基的可生物降解阳离子Gemini表面活性剂、酰胺基在疏水链的单链表面活性剂以及酰胺基同时在疏水链和联接基团上的Gemini表面活性剂,系统研究了降解基团结构和位置对Gemini表面活性剂聚集行为的影响及Gemini表面活性剂和单体表面活性剂在表面活性和聚集行为方面的差异。结果表明,疏水链带有酰胺键的Gemini表面活性剂C12A-Cn-AC12的临界胶束浓度(cmc)比对应的单链表面活性剂低一个数量级,位于疏水链上的酰胺基可有效促进Gemini表面活性剂C12A-Cn-AC12的氢键形成和自组装。核磁共振氢谱(1H NMR)表明,短联接基团和氢键的共同作用导致C12A-C2-AC12在单体与聚集体间呈现慢交换。对于连接基团含有酰胺键的Gemini表面活性剂(C12-ACnA-C12),酰胺基可明显增加连接基团的有效长度,C12-AC12A-C12在浓度高于cmc时呈现“U”形结构,成为表面活性剂的疏水部分。与只有疏水链或者只有连接基团上含有酰胺键的Gemini表面活性剂相比,连接基团和烷基链上均含有酰胺基的Gemini表面活性剂呈现出更小的cmc和胶束微极性值、更放热的胶束化焓。含酯基的Gemini表面活性剂分子存在醇-酯平衡,且可通过水分子形成的桥连作用形成氢键,比酰胺基间的直接氢键弱,因此,含有酯基的Gemini表面活性剂C12E-C6-EC12和C12-EC6E-C12具有较低的表面活性、较高的胶束离子化度、较大的微极性、聚集过程放热更少。

English

    1. [1]

      Menger, F. M.; Littau, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1451. doi: 10.1021/ja00004a077

    2. [2]

      Menger, F. M.; Keiper, J. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 1906. doi: 10.1002/1521-3773(20000602)39:11 < 1906::AIDANIE1906 > 3.0.CO; 2-Q

    3. [3]

      Huang, X.; Cao, M.W; Wang, J.B.; Wang, Y. L. J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 19479. doi: 10.1021/jp0630121

    4. [4]

      Wang, Y. X.; Han, Y. C.; Huang, X.; Cao, M. W.; Wang, Y. L. J. Colloid Interface Sci. 2008, 319, 534. doi: 10.1016/j.jcis.2007.11.021

    5. [5]

      范雅珣, 韩玉淳, 王毅琳.物理化学学报, 2016, 32, 214. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511022Fan, Y. X.; Han, Y. C.; Wang, Y. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 214. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511022

    6. [6]

      Johnsson, M.; Wagenaar, A.; Engberts, J. B. F. N. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 757. doi: 10.1021/ja028195t

    7. [7]

      Wagenaar, A.; Engberts, J. B. F. N. Tetrahedron 2007, 63, 10622. doi: 10.1016/j.tet.2007.08.023

    8. [8]

      Zana, R. J. Colloid Interface Sci. 1980, 78, 330. doi: 10.1016/0021-9797(80)90571-8

    9. [9]

      Pérez, L.; Pinazo, A.; Pons, R.; Infante, M. Adv. Colloid Interface Sci. 2014, 205, 134. doi: 10.1016/j.cis.2013.10.020

    10. [10]

      Tripathy, D. B.; Mishra, A.; Clark, J.; Farmer, T. Comptes Rendus Chim. 2018, 21, 112. doi: 10.1016/j.crci.2017.11.005

    11. [11]

      Tehrani-Bagha, A. R.; Holmberg, K.; van Ginkel, C. G.; Kean, M. J. Colloid Interface Sci. 2015, 449, 72. doi: 10.1016/j.jcis.2014.09.072

    12. [12]

      Qi, R. L.; Zhang, P. B.; Liu, J.; Zhou, L. Y.; Zhou, C. C.; Zhang, N.; Han, Y. C.; Wang, S.; Wang, Y. L. ACS Appl. Bio. Mater. 2018, 1, 21. doi: 10.1021/acsabm.8b00005

    13. [13]

      Tehrani-Bagha, A.; Holmberg, K. Curr. Opin Colloid Interface Sci. 2007, 12, 81. doi: 10.1016/j.cocis.2007.05.006

    14. [14]

      Hoque, J.; Gonuguntla, S.; Yarlagadda, V.; Aswal, V. K.; Haldar, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 11279. doi: 10.1039/c3cp55244f

    15. [15]

      Liang, Y. Q; Li, H.; Li, M.; Mao, X. M; Li, Y.; Wang, Z. H; Xue, L. Y.; Chen, X. H.; Hao, X. J. J. Mol. Liquids 2019, 280, 319. doi: 10.1016/j.molliq.2019.02.018

    16. [16]

      Fan, Y. R.; Li, Y. J.; Yuan, G. C; Wang, Y. L; Wang, J. B; Han, C. C.; Yan, H. K; Li, Z.; Thomas, R. K. Langmuir 2005, 21, 3814. doi: 10.1021/la047129x

    17. [17]

      Kalyanasundaram, K.; Thomas, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 2039. doi: 10.1021/ja00449a004

    18. [18]

      Gottlieb, H. E.; Kotlyar, V.; Nudelman, A. J. Org. Chem. 1997, 62, 7512. doi: 10.1021/jo971176v

    19. [19]

      罗思琪, 王美娜, 赵微微, 王毅琳.物理化学学报, 2019, 35, 766. doi: 10.3866/PKU.WHXB201809038Luo, S. Q.; Wang, M. N.; Zhao, W. W.; Wang, Y. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 766. doi: 10.3866/PKU.WHXB201809038

    20. [20]

      Wang, X. Y.; Li, Y. J; Wang, J. B; Wang, Y. L; Ye, J. P.; Yan, H. K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12850. doi: 10.1021/jp050651n

    21. [21]

      Kresheck, G. C.; Hargraves, W. A. J. Colloid Interface Sci. 1974, 48, 481. doi: 10.1016/0021-9797(74)90193-3

    22. [22]

      Sadaghiania, A. S.; Khan, A. J. Colloid Interface Sci. 1991, 144, 191. doi: 10.1016/0021-9797(91)90250-C

    23. [23]

      Zana, R. Langmuir 1996, 12, 1208. doi: 10.1021/la950691q

    24. [24]

      陈晓瑛, 俞刚金, 毛诗珍, 刘买利, 杜有如.波谱学杂志, 2019, 36, 219. doi: 10.11938/cjmr20172610Chen, X. Y.; Yu, G. J.; Mao, S. Z.; Liu, M. L.; Du, Y. R. Chinese J. Mag Res. 2019, 36, 219. doi: 10.11938/cjmr20172610

    25. [25]

      Zana, R.; Benrraou, M.; Rueff, R. Langmuir 1991, 7, 1072. doi: 10.1021/la00054a008

    26. [26]

      Tanford, C. J. Phys. Chem. 1972, 76, 3020. doi: 10.1021/j100665a018

    27. [27]

      陈晓瑛, 俞刚金, 毛诗珍, 刘买利, 杜有如.波谱学杂志, 2018, 35, 75. doi: 10.11938/cjmr20172577Chen, X. Y.; Yu, G. J.; Mao, S. Z.; Liu, M. L.; Du, Y. R. Chin. J. Mag Res. 2018, 35, 75. doi: 10.11938/cjmr20172577

    28. [28]

      Shimizu, S.; El Seoud, O. A. Langmuir 2003, 19, 238. doi: 10.1021/la026286y

    29. [29]

      Wettig, S. D.; Verrall, R. E. J. Colloid Interface Sci. 2001, 235, 310. doi: 10.1006/jcis.2000.7348

    30. [30]

      Wettig, S. D.; Verrall, R. E. J. Colloid Interface Sci. 2001, 235, 310. doi: 10.1006/jcis.2000.7348

    31. [31]

      Zana, R. J. Colloid Interface Sci. 2002, 248, 203. doi: 10.1006/jcis.2001.8104

    32. [32]

      Fung, B. M.; Mamrosh, D. L.; O'Rear, E. A.; Frech, C. B.; Afzal, J. J. Phys. Chem. 1988, 92, 4405. doi: 10.1021/j100326a032

    33. [33]

      Guo, W.; Brown, T. A.; Fung, B. M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 1829. doi: 10.1021/j100157a060

    34. [34]

      Kondo, Y.; Miyazawa, H.; Sakai, H.; Abe, M.; Yoshino, N. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6516. doi: 10.1021/ja0178564

    35. [35]

      Leyendekkers, J. V. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1982, 78, 357. doi: 10.1039/F19827800357

    36. [36]

      Huc, I.; Oda, R. Chem. Commun. 1999, 20, 2025. doi: 10.1039/A906141J

    37. [37]

      Danino, D.; Talmon, Y.; Zana, R. Langmuir 1995, 11, 1448. doi: 10.1021/la00005a008

    38. [38]

      Zana, R.; Talmon, Y. Nature 1993, 362, 228. doi: 10.1038/362228a0

    39. [39]

      Gillitt, N. D.; Savelli, G.; Bunton, C. A. Langmuir 2006, 22, 5570. doi: 10.1021/la0606695

    40. [40]

      Ulmius, J.; Wennerström, H. J. Mag. Res. 1977, 28, 309. doi: 10.1016/0022-2364(77)90161-5

    41. [41]

      Das, S.; Bhirud, R. G.; Nayyar, N.; Narayan, K. S.; Kumar, V. V. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7454. doi: 10.1021/j100197a059

    42. [42]

      Villeneuve, M.; Ootsu, R.; Ishiwata, M.; Nakahara, H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 17830. doi: 10.1021/jp062145j

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  • 发布日期:  2020-10-15
  • 收稿日期:  2019-09-25
  • 修回日期:  2019-12-02
  • 网络出版日期:  2019-12-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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