磷(lin)酸(suan)(suan)膽堿(jian)是一(yi)(yi)類兩性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)型表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)，在生物領域被廣泛應(ying)用(yong)。當把它(ta)的疏水部分由碳氫鏈段替(ti)換為含(han)氟(fu)鏈段時，磷(lin)酸(suan)(suan)膽堿(jian)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)的界面(mian)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質會呈(cheng)現出明(ming)顯差異。將含(han)氟(fu)鏈段引(yin)入(ru)到磷(lin)酸(suan)(suan)膽堿(jian)中(zhong)豐富了(le)它(ta)的種(zhong)類拓展了(le)它(ta)的應(ying)用(yong)。本工作(zuo)合成了(le)一(yi)(yi)種(zhong)氟(fu)醚磷(lin)酸(suan)(suan)膽堿(jian)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)，在含(han)氟(fu)鏈段中(zhong)插(cha)入(ru)氧原(yuan)子(zi)，使(shi)含(han)氟(fu)鏈段更(geng)加多(duo)樣化。對氟(fu)醚磷(lin)酸(suan)(suan)膽堿(jian)的表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、泡(pao)沫(mo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能及潤(run)濕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能進行了(le)一(yi)(yi)系列探究，實(shi)驗結果表(biao)(biao)明(ming)，氟(fu)醚磷(lin)酸(suan)(suan)膽堿(jian)具(ju)有低(di)表(biao)(biao)面(mian)張力、泡(pao)沫(mo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能好、可在聚四(si)氟(fu)乙烯（PTFE）上潤(run)濕等優點(dian)，是一(yi)(yi)類具(ju)有良好應(ying)用(yong)前景(jing)的表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)。

引言

磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)型化合物具有(you)(you)(you)較(jiao)高(gao)的(de)生(sheng)物活(huo)性(xing)被廣泛(fan)應用于(yu)(yu)農(nong)業生(sheng)產、衛生(sheng)醫(yi)療、航天航空和日化用品中，磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)膽堿表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑作為磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)型化合物的(de)一種，既(ji)有(you)(you)(you)兩性(xing)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑的(de)優異性(xing)能(neng)，又因(yin)(yin)其結(jie)構(gou)類似(si)于(yu)(yu)細(xi)胞膜上的(de)磷(lin)(lin)(lin)(lin)脂而(er)在(zai)生(sheng)物領域有(you)(you)(you)重(zhong)要應用。如Liu等設(she)計了兩性(xing)離子磷(lin)(lin)(lin)(lin)脂結(jie)構(gou)，它能(neng)夠(gou)有(you)(you)(you)利于(yu)(yu)更好的(de)內質體逃逸，可用于(yu)(yu)器官選擇性(xing)mRNA傳遞(di)和CRISPR-Cas基(ji)(ji)因(yin)(yin)編輯(ji)，在(zai)基(ji)(ji)因(yin)(yin)編輯(ji)研究和治療應用中有(you)(you)(you)重(zhong)要價值。而(er)氟表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑具有(you)(you)(you)高(gao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)、高(gao)熱穩定性(xing)、高(gao)化學(xue)穩定性(xing)以(yi)及(ji)疏水和疏油的(de)特性(xing)，被稱為特種表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑。將含氟表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑與磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)膽堿相(xiang)結(jie)合，充(chong)分(fen)利用每個單元的(de)結(jie)構(gou)優勢，進一步提(ti)升性(xing)能(neng)。

目前基于含(han)氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)研(yan)究并(bing)(bing)不(bu)多。Baba小組(zu)(zu)設計合成了(le)(le)一系列氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)（圖1a）并(bing)(bing)研(yan)究了(le)(le)它們的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)界面性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)以及氟(fu)化程度對(dui)這(zhe)些性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)的(de)影響，同時探究了(le)(le)氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)對(dui)膜(mo)蛋(dan)白的(de)增溶能力(li)，實驗結(jie)(jie)果表(biao)(biao)(biao)(biao)明氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)對(dui)多種(zhong)(zhong)蛋(dan)白膜(mo)都不(bu)溶解(jie)，可以保持其中(zhong)脂質(zhi)(zhi)/蛋(dan)白質(zhi)(zhi)組(zu)(zu)裝(zhuang)體(ti)(ti)的(de)結(jie)(jie)構(gou)(gou)不(bu)被破壞(huai)，表(biao)(biao)(biao)(biao)現出低侵入性(xing)(xing)，是一種(zhong)(zhong)可處(chu)理膜(mo)蛋(dan)白的(de)溫和的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)。Krafft小組(zu)(zu)早期(qi)證(zheng)實了(le)(le)氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)與天然蛋(dan)黃磷(lin)(lin)(lin)(lin)脂相(xiang)比(bi)表(biao)(biao)(biao)(biao)現出較(jiao)強的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)和較(jiao)好的(de)乳液穩定性(xing)(xing)，后又提出氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)中(zhong)含(han)氟(fu)鏈段是控制磷(lin)(lin)(lin)(lin)脂行為(wei)的(de)強大工具，例如自(zi)組(zu)(zu)裝(zhuang)特(te)性(xing)(xing)。Zhou小組(zu)(zu)合成了(le)(le)一系列氟(fu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)膽(dan)堿(jian)(jian)(jian)聚合物，并(bing)(bing)對(dui)其在流(liu)體(ti)(ti)界面、涂(tu)層中(zhong)的(de)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)進行了(le)(le)探究。將特(te)種(zhong)(zhong)表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑(ji)(ji)與磷(lin)(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)酯結(jie)(jie)構(gou)(gou)相(xiang)結(jie)(jie)合在生命科學和醫(yi)學領域具有潛在應(ying)用價值。

圖(tu)1代表(biao)性磷(lin)酸膽(dan)堿(jian)和(he)本(ben)文合成的氟(fu)醚磷(lin)酸膽(dan)堿(jian)的結構(gou)

在(zai)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)中(zhong)疏(shu)(shu)水(shui)鏈(lian)段的(de)(de)(de)(de)組(zu)成是決定它(ta)表(biao)(biao)面(mian)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)關鍵因素，研究表(biao)(biao)明氟(fu)(fu)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)表(biao)(biao)現出(chu)特異性(xing)(xing)。在(zai)甜(tian)菜堿(jian)型(xing)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)中(zhong)保(bao)持(chi)氟(fu)(fu)碳數相同的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，插入(ru)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)越多，表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)臨界膠(jiao)束濃度（cmc）就越低，同時氟(fu)(fu)醚鏈(lian)段中(zhong)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)與水(shui)分子(zi)(zi)(zi)幾乎沒有(you)(you)氫鍵作用，因而氟(fu)(fu)醚鏈(lian)段中(zhong)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)加入(ru)會增(zeng)加其疏(shu)(shu)水(shui)性(xing)(xing)；在(zai)氧(yang)化胺型(xing)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)中(zhong)，氟(fu)(fu)碳鏈(lian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)增(zeng)加了疏(shu)(shu)水(shui)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)長(chang)度，使(shi)分子(zi)(zi)(zi)具(ju)有(you)(you)一定的(de)(de)(de)(de)靈活(huo)性(xing)(xing)，便于旋轉，利于降低表(biao)(biao)面(mian)張力；而氟(fu)(fu)原子(zi)(zi)(zi)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)吸電子(zi)(zi)(zi)作用，使(shi)得氟(fu)(fu)醚鏈(lian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)表(biao)(biao)現為缺電子(zi)(zi)(zi)，同時相鄰碳上的(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)原子(zi)(zi)(zi)有(you)(you)位(wei)阻效應，使(shi)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)不(bu)易接受親電試(shi)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)進攻(gong)，氟(fu)(fu)醚鏈(lian)段體(ti)現為化學惰(duo)性(xing)(xing)。

將氧原子(zi)引入(ru)(ru)到氟(fu)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)中，會(hui)對(dui)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)性(xing)能(neng)產生怎(zen)樣的(de)影響呢？我(wo)們設計合成(cheng)了一(yi)種新(xin)型(xing)氟(fu)醚(mi)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)（圖1b），考慮到長(chang)氟(fu)碳鏈(lian)和長(chang)氟(fu)醚(mi)鏈(lian)段具有生物(wu)累(lei)積性(xing)，我(wo)們選(xuan)用了氟(fu)碳鏈(lian)為6的(de)短(duan)鏈(lian)結(jie)構(gou)，并向其(qi)中插(cha)入(ru)(ru)兩個(ge)氧原子(zi)，將新(xin)化合物(wu)與一(yi)個(ge)鏈(lian)長(chang)相近(jin)的(de)氟(fu)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)進行(xing)對(dui)比，結(jie)果表(biao)(biao)明新(xin)型(xing)氟(fu)醚(mi)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)更佳(jia)。我(wo)們進一(yi)步探索(suo)了新(xin)氟(fu)醚(mi)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)的(de)泡(pao)沫(mo)性(xing)能(neng)與潤濕(shi)性(xing)能(neng)，結(jie)果表(biao)(biao)明氟(fu)醚(mi)磷(lin)(lin)酸(suan)膽(dan)(dan)堿(jian)(jian)的(de)穩泡(pao)性(xing)好(hao)、可(ke)在聚四(si)氟(fu)乙烯（PTFE）上潤濕(shi)，是一(yi)類具有良好(hao)應用前景(jing)的(de)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)。

1、實(shi)驗部分

1.1試劑來源

C72-OH由三明(ming)市海(hai)斯(si)福化(hua)工有限責(ze)任公司(si)提供，純度為(wei)99%;2-氯~2-氧~1,3,2-二氧磷(lin)雜環戊烷購于上海(hai)邁瑞爾生(sheng)化(hua)科技有限公司(si)；三甲胺購于上海(hai)梯希愛化(hua)成(cheng)工業發展有限公司(si)，其余試(shi)劑均(jun)為(wei)分析純試(shi)劑。

1.2化合(he)物的合(he)成

1.2.1化合物C72-P的合成(cheng)

將100 mL干燥的反(fan)應(ying)瓶抽換(huan)氮(dan)氣3次(ci)，在氮(dan)氣保護下依次(ci)加入原料(liao)C72-OH（10 g,26 mmol,1 equiv.）和超干四氫呋喃40 mL,保持冰(bing)浴，加入三乙胺（3.4 g,34 mmol,1.3 equiv.），最(zui)后緩慢滴加原料(liao)1（4.8 g,34 mmol,1.3 equiv.）。在冰(bing)浴條件下反(fan)應(ying)2 h,反(fan)應(ying)結束。過濾，收(shou)集濾液，旋轉蒸(zheng)發，減壓蒸(zheng)餾（95℃/133 Pa），最(zui)后得到無色粘(zhan)稠液體(ti)8.5 g,產率(lv)70%。

1.2.2化(hua)合物C72-MPB的合成

 在(zai)(zai)冰浴(yu)條件下，將(jiang)化合物C72-P（5 g,10 mmol,1 equiv.）、乙(yi)腈10 mL、三甲胺的四氫呋喃溶液（10 mL,20 mmol,2 equiv.）依次加入至(zhi)50 mL耐壓瓶中，升溫至(zhi)70℃，反應48 h.反應結束，過(guo)濾(lv)取濾(lv)渣，將(jiang)濾(lv)渣溶解在(zai)(zai)甲醇中，加入適(shi)量(liang)碳酸鈉室溫攪拌5 min,再次過(guo)濾(lv)，將(jiang)濾(lv)液旋(xuan)干后，粗產物通(tong)過(guo)硅(gui)膠柱快速過(guo)濾(lv)，得到白色固(gu)體9.8 g,產率(lv)90%。

1.3測(ce)試(shi)儀器(qi)及方法

表面張力的測定：使用芬蘭Kibron公司表界面張力儀進行測(ce)定，測(ce)試方法為Du-Noüy法，精(jing)度：優于0.1mN/m，溫度為25℃。

泡沫(mo)性(xing)能的(de)測定：使用KRüSS公司(si)的(de)泡沫(mo)分(fen)析儀，型(xing)號DFA100,測試方法為鼓泡法，分(fen)別配制(zhi)1 g/L和2 g/L濃度的(de)C72-MPB水溶液(ye)(ye)，測量其(qi)泡沫(mo)高度、泡沫(mo)中液(ye)(ye)體(ti)含量隨時間(jian)的(de)變化(hua)。

接觸角測(ce)定：使(shi)用液(ye)滴分析(xi)儀，配制1 g/L濃度的C72-MPB水溶液(ye)，用微量(liang)(liang)進(jin)樣器取2μL溶液(ye)注射于(yu)PTFE表面(mian)，觀察其接觸角的變化（在0——60 s之間），重復(fu)測(ce)量(liang)(liang)3次，取平(ping)均值。

等電(dian)(dian)點測定：使用Malvern ZETA電(dian)(dian)位測量儀，型號ZEN3600.配(pei)制1 g/L濃(nong)度的(de)(de)C72-MPB水(shui)溶液，將溶液調節至(zhi)不同(tong)pH,當Zeta電(dian)(dian)位為(wei)零(ling)時(shi)的(de)(de)pH值即(ji)為(wei)等電(dian)(dian)點（25℃）。

差示掃描(miao)量熱(re)(re)測定：使(shi)用差示掃描(miao)量熱(re)(re)儀，美國TA Instruments,型號Q2500.記錄從室溫下(xia)，每分鐘上(shang)升10℃至(zhi)300℃時樣品與參比物之間的能(neng)量差。

熱重(zhong)分(fen)析測定：使用熱重(zhong)分(fen)析儀，美(mei)國(guo)TA Instruments,型號Q500.記錄從室溫下，每(mei)分(fen)鐘上升10℃至(zhi)600℃時樣品的重(zhong)量變(bian)化(hua)。