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超分子纳米管以其在纳米科学不同领域的潜在应用近年来得到关注,其中脂质、六苯并蔻、多肽等构筑的多样有机纳米管在化学结构及维度方面已经有相关报导。在这诸多研究当中,以环糊精及化学修饰的环糊精衍生物与客体分子键合包结行为为基础构筑纳米管也成为化学和生物学领域的重大课题。近年来,一类新型双链表面活性剂即双子型表面活性剂(Gemini表面活性剂)诞生并被广泛地采用。双子型表面活性剂就是通过联接基团将两个传统表面活性剂在其亲水头基连接在一起,这类表面活性剂具有更为卓越的性质,例如低的临界胶束浓度和更强的降低水的表面张力能力。近年来有关环糊精与双子型表面活性剂的研究已经报道了很多,但侧重点多在环糊精与表面活性剂的包结行为研究上,很少有环糊精与双子型表面活性剂组装体行为的研究。
该工作中,合成了4,4-二辛烷氧基联苯磺酸钠(8OB-BO8),4,4-十二烷氧基联苯磺酸钠(12OB-BO12)和4,4-十六烷氧基联苯磺酸钠(16OB-BO16)等三个阴离子型双子表面活性剂,通过与不同胺基修饰β-环糊精的相互作用构筑了二元超分子纳米管。首先通过电导率的方法测得三个表面活性剂自身及加入不同环糊精主体后的临界聚集浓度(CMC),发现表面活性剂自身随疏水链长的增加,CMC随之降低;加入天然α,β-环糊精后表面活性剂的CMC有不同程度的增大而胺基修饰的环糊精作用下表面活性剂CMC变化不大。通过一维、二维核磁及高分辨质谱,发现表面活性剂与天然α,β-环糊精的包结配位的键合比例不固定,溶液中兼有1∶1、1∶2的键合形式,且通过常用的荧光滴定拟合不出1∶1、1∶2键合下分别的键合稳定常数Ks。与之相反,修饰后的环糊精主体与三个表面活性剂的键合比均为1∶1,且通过高分辨质谱没有发现其他比例的包结配合物。通过荧光滴定等方法测定了其键合稳定常数Ks,发现表面活性剂的疏水链越长,键合稳定常数Ks越大。进而通过动态光散射实验观测到表面活性剂自身及加入不同环糊精主体后溶液中有一定粒径的聚集体形成,而且随链长增加,表面活性剂自身聚集体粒径也越大,其中12OB-BO12在胺基修饰的环糊精作用下聚集体粒径有很大程度的增大。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜等手段观测了表面活性剂与环糊精作用的聚集体形貌,其中8OB-BO8自身及环糊精诱导下聚集形成球状胶束,16OB-BO16自身及环糊精诱导下聚集形成凝胶形态的相貌,只有12OB-BO12在各种不同胺基胺基修饰β-环糊精作用下聚集形成超分子纳米管。