手性N-(2-羥基十二烷基)丙氨酸的締合行為及其在誘導(dǎo)CuO微納結(jié)構(gòu)制備中的應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)前，手性表面活性劑由于具有區(qū)域選擇性、手性催化能力及手性識(shí)別能力，因而在手性合成、手性識(shí)別及手性拆分中的應(yīng)用越來(lái)越引起人們的重視。氨基酸型表面活性劑是以氨基酸或短肽作為親水頭基，分子結(jié)構(gòu)具有手性，在溶液中可以形成手性膠束、一維螺旋結(jié)構(gòu)等手性自組裝體，是一類重要的生物相容性表面活性劑。然而，有關(guān)其一維手性自組裝體的形成特性，以及基于其手性特征制備手性納米材料鮮見(jiàn)報(bào)道。本文基于丙氨酸合成了氨基酸型手性表面活性劑，對(duì)其在溶液中一維手性自組裝

2、體的合成與調(diào)控機(jī)理進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用于誘導(dǎo)金屬氧化物納米材料的制備中，從而為手性金屬納米材料的制備提供重要的理論依據(jù)。
　　1、設(shè)計(jì)了一步法合成N-(2-羥基十二烷基)丙氨酸(C12Ala)、N-(2-羥基辛基)丙氨酸(C8Ala)和N-(2-羥基丁基)丙氨酸(C4Ala)。以熔點(diǎn)法、元素分析、紅外光譜法、核磁共振法對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。以表面張力法、熒光光譜法研究了產(chǎn)物在水溶液中的膠束化行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，合成的N-(2-

3、羥基十二烷基)丙氨酸(C12Ala)、N-(2-羥基辛基)丙氨酸(C8Ala)和N-(2-羥基丁基)丙氨酸(C4Ala)均有較高的純度。對(duì)于C12Ala，表面張力法測(cè)定有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)于其臨界聚集濃度(cac)0.1 mmol/L和臨界膠束濃度(cmc)1.8 mmol/L，這可以從熒光光譜中得到驗(yàn)證。隨著碳鏈的降低，其cmc從1.8 mmol/L逐漸增加到100.0mmol/L。C12Ala的γcmc達(dá)到35.9 mN/m，表面

4、活性較高，但另外兩種表面活性劑的表面活性隨鏈長(zhǎng)的減少顯著降低。
　　2、利用透射電鏡、動(dòng)態(tài)光散射、核磁共振、圓二色譜法等方法研究了C12Ala溶液的締合行為，并研究了溶液濃度、溫度、pH值等對(duì)溶液中自組裝體的結(jié)構(gòu)和尺寸的影響。結(jié)果表明，當(dāng)表面活性劑的濃度小于0.1 mmol/L時(shí)，其呈單分子狀態(tài)，當(dāng)濃度在0.1 mmol/L-1.0mmol/L時(shí)，手性聚集體呈現(xiàn)球形狀態(tài)，直徑約為20 nm，當(dāng)濃度超過(guò)1.0 mmol/L時(shí)，得到了

5、一維螺旋狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為1.5μm左右，寬度為50 nm左右。在固定C12Ala濃度為8.0mmol/L時(shí)，升高溫度，螺旋狀結(jié)構(gòu)變短，并收縮;改變pH，螺旋狀結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，向中空狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，動(dòng)態(tài)光散射進(jìn)一步驗(yàn)證了上述結(jié)果。圓二色譜表明，隨著濃度的增加，正吸收峰強(qiáng)度增加，但峰位置不變，表明手性自組裝體的結(jié)構(gòu)不變，但其空間堆積方式發(fā)生變化。根據(jù)對(duì)1H NMR和2D NOESY的譜圖分析，表明溶液中分子在聚集過(guò)程中發(fā)生了分子的扭曲和折疊，進(jìn)而

6、導(dǎo)致不對(duì)稱螺旋結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)C12Ala的濃度、溫度、pH值可以調(diào)控手性聚集體的結(jié)構(gòu)和性能。
　　3、基于C12Ala的手性特征，系統(tǒng)的合成了CuO微納材料，并以掃描電鏡、X-射線衍射、傅里葉紅外光譜法對(duì)CuO微納材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并初步探討了形成機(jī)理。研究表明，當(dāng)C12Ala的濃度為0.1 mmol/L時(shí)，得到片狀CuO結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)徑為3μm左右，短徑為1.5μm左右，當(dāng)C12Ala的濃度增加，其結(jié)構(gòu)由片狀向球形花狀