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1、阳离子有机硅表面活性剂的合成及其囊泡的形成侯昭升， 朗雅娣， 李泽平， 阚成友(清华大学化学工程系高分子研究所，北京，100084)囊泡(Vesicle) 是两亲分子有序组合体的一种形式, 它是由密闭双分子层所形成的球形或椭球形单间或多间小室结构, 其线性大小一般为30100 nm , 也有的单室囊泡尺寸达几百nm 甚至10m。囊泡的特殊结构和性质决定其可用于生物膜模拟、药物释放、催化、提供反应的微环境等。近年来, 小分子表面活性剂组装为囊泡的理论及应用研究已日趋成熟和完善 1, 与小分子两亲化合物组装的囊泡相比, 聚合物囊泡有着独特的性质和结构及稳定性, 因而聚合物囊泡仍将是今后这个领域的发
2、展热点, 特别用于生命科学研究、生物模拟及新型材料制备等。目前有关聚合物囊泡的报道越来越多 24，但有关有机硅的聚合物囊泡的组装却未见报道。与通常的烃类表面活性剂相比，有机硅表面活性剂由于主链是聚甲基硅氧烷，因而具有较高的表面活性、铺展性、耐高低温性、耐候性，且无毒、无腐蚀；因此, 在个人护理、涂料流平、织物整理、聚氨酯匀泡等领域发挥了越来越大的作用。本文就阳离子有机硅表面活性剂合成及其与十二烷基磺酸钠于水溶液中组装囊泡进行了报道。通过三步反应合成了阳离子有机硅表面活性剂聚(甲基(-(2-羟基-3-N,N- 二甲基-N-苄基氯化铵)-丙基 )硅氧烷（3） ，聚( 甲基 氢)硅氧烷(PMHS,
3、Mn=1100)与烯丙基缩水甘油醚(AGE)的硅氢化反应，与二乙胺的加成反应和与苄氯的季铵化反应。图 1 为产物 3 及中间体 1、2 的1H NMR 谱图。在图 1A 上在未见双键的质子峰出现, 表明产物中不含有未反应的 AGE; 相对与图 1A, 图 1B 上未出现环氧基团的质子峰 (图 1A fg), 证明环氧基与二乙胺的反应完全; 从图 1C 中可看出 , 与氮原子相连的亚甲基的质子峰(图 1B gh)全部向低场移动(图 1C gh), 证明了季铵盐的生成及反应程度的完全. Me3SiOSiCH3OSiMe3m2CH22OCH2CH2OMe3SiOSiCH3SiMe3m2CH22OCH
4、2CH2N(2CH3)2OMe3SiOSiCH3OSiMe3m2CH22OCH2CH2N+(CH23)2O2Phl-+N(CH23)2+PhCH2labcdefgabcdefghiabcdefgijk1图 1. 1(A), 2(B), 3(C) 的 1H NMR谱图 配制一系列低浓度 3 的水溶液，向其中加入十二烷基磺酸钠(SDS)，通过测其透光率，选择形成囊泡的最佳浓度。在最佳浓度下，将 3 的水溶液与十二烷基磺酸钠按比例混合，探索形成囊泡的最佳混合比。在最佳浓度，最佳配比下，改变阴离子的疏水基团(辛基、癸基、十六烷基磺酸钠) ，考察烷基磺酸盐碳链长度对形成囊泡的影响。通过实验发现, 只有当
5、 3 的浓度为 2.010-36.010-3 mol/L, SDS 的浓度为 3 浓度的 1/141/12 时, 才有囊泡生成( 图 2). 当阴离子的疏水基团太短(辛基、癸基 )或太长(十六烷基) 时, 其体系在较大范围内都未见囊泡的生成.参考文献:1. 陈文君, 翟利民, 李干佐. 囊泡的自发形成两类表面活性剂复配.科学通报, 48(6):562.2. Fendler J.H. Polymerized surfactant vesicles: novel membrane mimetic system. Science New Series, 223(4639):888.3. 朱玥珺, 谭
6、业邦, 张翼, 侯昭升. 聚合物构筑的囊泡及应用. 日用化学工业, 35(2): 94.4. Discher D.E., Eisenberg A., Polymer vesicles, Science, 297: 967.Synthesis of cationic polysiloxane surfactants andthe formation of vesiclesHou Zhaosheng, Lang Yadi, Li Zeping, Kan Chengyou(Institute of Polymer Science, Department of Chemical Engineering
7、, Tsinghua University, Beijing 100084)Abstract: Cationic polysiloxane surfactants of Poly(methyl(-(2-hydroxyl-3-N,N-dimethyl-N- benzyl ammonium chloride)-propyl)siloxane (3) were synthesized by three steps, hydrosilylation of poly(methyl hydro)siloxane (PMHS) with allyl glycidyl ether (AGE), additio
8、n reaction with diethylamine and quaternization with benzyl chloride. The chemical structures of 3 were confirmed by 1H NMR. The properties of the water solution of 3 and sodium dodecylsulfonate (SDS) were studied, the results show that they can form vesicle under defined conditions of concentration and molar ratio which is confirmed by the photography of TEM.Keywords: Cationic polysiloxane Surfactants synthesis Vesicles图 2. 3-SDS 体系中囊泡的 TEM 照片
