2結果與討論

2.1氟醚(mi)磷酸膽(dan)堿(jian)的合成(cheng)

我(wo)們(men)合成(cheng)了一種(zhong)短鏈氟醚磷酸膽堿C72-MPB（圖2），結(jie)果如下。

圖(tu)2 C72-MPB磷酸膽堿的合成

我(wo)(wo)們(men)將原(yuan)料1和C72-OH等物(wu)(wu)質(zhi)的量比混合，以超干四氫(qing)呋(fu)喃（THF）為(wei)溶劑，在(zai)0℃下進行反(fan)(fan)應(ying)，2 h后通過核磁氫(qing)譜（1H NMR）觀測到有產物(wu)(wu)生成。但原(yuan)料C72-OH的轉化率(lv)僅為(wei)50%（表(biao)1,Entry 1）。因(yin)此，我(wo)(wo)們(men)對反(fan)(fan)應(ying)物(wu)(wu)的比例、反(fan)(fan)應(ying)時(shi)間(jian)做進一步優化。結果(guo)顯示：在(zai)原(yuan)料1與原(yuan)料C72-OH物(wu)(wu)質(zhi)的量比為(wei)2∶1,反(fan)(fan)應(ying)時(shi)間(jian)為(wei)2 h的條件下，原(yuan)料C72-OH可完全轉化（表(biao)1,Entry 3）。接下來，我(wo)(wo)們(men)將中間(jian)體C72-P與3 equiv.三(san)甲胺(an)（2 mol/L in THF）溶解在(zai)乙腈中，在(zai)70℃下反(fan)(fan)應(ying)48 h,高產率(lv)得(de)到目標產物(wu)(wu)C72-MPB.用類(lei)似方法合成了(le)結構相(xiang)似的氟碳表(biao)面(mian)活性劑6:2-MPB（表(biao)2），并對比了(le)C72-MPB與6:2-MPB的表(biao)面(mian)活性性能。

表1第(di)一步反應條件篩選

表2文獻中報道的(de)磷酸(suan)膽堿表面活性劑

2.2表面(mian)張力(li)測(ce)試(shi)

分別(bie)配制(zhi)C72-MPB和(he)6:2-MPB水溶液，測試(shi)不(bu)同濃度(du)下的(de)(de)表(biao)面張力，如圖3和(he)表(biao)3所示，C72-MPB和(he)6:2-MPB的(de)(de)臨界(jie)膠(jiao)束(shu)濃度(du)均(jun)為1.1 g/L。然而，兩種表(biao)面活(huo)性劑在臨界(jie)膠(jiao)束(shu)下的(de)(de)表(biao)面張力（γcmc）有明顯差距，C72-MPB和(he)6:2-MPB的(de)(de)γcmc分別(bie)為17.1 mN/m和(he)22.6 mN/m（圖3）。

圖36:2-MPB和(he)C72-MPB的(de)γ-lg c曲線

表(biao)3磷酸膽堿氟表(biao)面活性(xing)劑的表(biao)面活性(xing)數據

我們將文獻(xian)中的(de)氟(fu)磷酸膽(dan)堿進行對比，如(ru)表(biao)2所(suo)示，6:2-MPB與化合(he)物(wu)2、3、4對比，疏水(shui)鏈(lian)(lian)段含(han)氟(fu)量越高（2<6:2-MPB<3<4），降低(di)表(biao)面張力的(de)能(neng)力越強(qiang)，即γcmc越低(di)。然而，對比化合(he)物(wu)4與帶有(you)氟(fu)醚(mi)疏水(shui)鏈(lian)(lian)段的(de)C72-MPB,發現化合(he)物(wu)4的(de)含(han)氟(fu)量大(da)于C72-MPB,但4（γcmc=18.1 mN/m）的(de)γcmc卻(que)大(da)于C72-MPB（γcmc=17.1 mN/m）。含(han)有(you)氟(fu)醚(mi)鏈(lian)(lian)段的(de)C72-MPB降低(di)表(biao)面張力的(de)能(neng)力更強(qiang)，我們認為氧原子(zi)的(de)插(cha)入使膠束結(jie)構排布(bu)發生改變，是(shi)影響(xiang)表(biao)面張力的(de)主要因素。

2.3表面(mian)性能的探究(jiu)

我們進(jin)一(yi)步探究了C72-MPB與化合物6:2-MPB表面(mian)(mian)(mian)性能的(de)(de)(de)差(cha)異，使用(yong)Gibbs方程(cheng)對rcmc的(de)(de)(de)值進(jin)行計算，由rcmc進(jin)一(yi)步計算在cmc處(chu)每個分子在空氣~水界面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)活性劑所(suo)占面(mian)(mian)(mian)積，即Amin:

氟磷酸膽堿為(wei)兩(liang)性表面活性劑，其n值為(wei)1,R為(wei)氣體常數(shu)（8.314 J?mol-1?K-1），T為(wei)絕對(dui)溫度，γ和c分別為(wei)表面活性劑的表面張力和水溶(rong)液濃度。NA是(shi)阿伏加德羅常數(shu)（6.022×1023 mol-1）。

結果(guo)表明：兩個(ge)化(hua)合物雖然疏水(shui)碳鏈長度相似，但(dan)rmax和Amin差異很大。6:2-MPB的(de)Amin與rmax（0.4 nm2,4.5×10-10 mol/cm2）與C72-MPB（1.1 nm2,1.6×10-10 mol/cm2）變化(hua)一(yi)倍左右，進(jin)一(yi)步說明氧(yang)原子(zi)的(de)插入改變了分子(zi)在水(shui)~空氣界面上的(de)排(pai)列方式。因此(ci)(ci)，兩種(zhong)含(han)氟鏈段(duan)的(de)磷酸膽堿(jian)呈現出截(jie)然不(bu)同的(de)表面活性，因此(ci)(ci)它們在實際應用中也(ye)會各有所(suo)長。C72-MPB表現出更(geng)強的(de)降低表面張(zhang)力的(de)能力，因此(ci)(ci)我們進(jin)一(yi)步對C72-MPB的(de)泡沫(mo)性能進(jin)行(xing)探究。

2.4泡沫性(xing)能(neng)的探(tan)究(jiu)

泡(pao)沫發泡(pao)性(xing)和(he)穩定(ding)性(xing)是表征泡(pao)沫性(xing)能的重要參數。我(wo)們配制了(le)不同質量分數的C72-MPB水(shui)溶液，對(dui)其(qi)泡(pao)沫性(xing)能進行測試。

2.4.1泡(pao)沫發(fa)泡(pao)倍數(shu)的(de)測定(ding)

泡(pao)沫(mo)(mo)的(de)發泡(pao)倍(bei)數(shu)、泡(pao)沫(mo)(mo)高度、泡(pao)沫(mo)(mo)體積是評價泡(pao)沫(mo)(mo)性能的(de)重(zhong)要指標。發泡(pao)倍(bei)數(shu)α的(de)計算(suan)公式為：

其中V1為(wei)表面活性劑(ji)溶液的最大發泡體(ti)積(ji)，V0為(wei)表面活性劑(ji)溶液的初始(shi)體(ti)積(ji)。

實驗結果表明，1 g/L的C72-MPB和2 g/L的C72-MPB的表面活(huo)性劑溶(rong)液(ye)發泡倍數分別為3.3和3.5（見(jian)表4），屬于低(di)倍泡沫(mo)液(ye)，不同(tong)濃度下泡沫(mo)高度與(yu)泡沫(mo)體積隨(sui)時間變(bian)化見(jian)圖(tu)4a,4b.

表(biao)4 C72-MPB的泡沫性能(neng)參數

圖4表面活性(xing)(xing)(xing)劑水溶液(ye)中泡沫(mo)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的表征。（a）泡沫(mo)高度的比較(jiao)(jiao)。（b）泡沫(mo)體積比較(jiao)(jiao)。（c）表面活性(xing)(xing)(xing)劑中液(ye)體含量的比較(jiao)(jiao)。（d）平均氣(qi)泡面積的比較(jiao)(jiao)