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萘酰亚胺荧光表面活性剂在水溶液中的聚集行为 摘要：一种新型荧光表面活性剂，N-烷基-4-（1-甲基哌嗪）-1,8-萘酰亚胺碘[Cnndi]I (n =8，10，12)，已经被合成，并且其在水溶液中的聚集行为已经通过表面张力法，电导率法，核磁共振氢谱，吸收光谱和荧光光谱等手段探知。相比传统的阳离子表面活性剂，[Cnndi]I 有一个较低的临界胶束浓度和较高的表面活性。吸收光谱和荧光光谱被证明是一种直接监测溶液中聚集状态的荧光表面活性剂分子，并能清晰地显示[Cnndi]I分子的π–π相互作用驱动的面对面堆叠结构的形成简便方法。[Cnndi]I胶束形成的过程被证实在研究的温度范围内是焓驱动的。基于实验结果给出了可能的聚合过程。染料和表面活性剂的结合提供了一种荧光光谱直接监测胶束形成过程的方法。 关键词：荧光剂，π–π相互作用，萘酰亚胺，荧光光谱，胶束 介绍 表面活性剂由亲水性基团和疏水链组成，可以明显降低液体/气体，液体/液体和液/固界面的界面张力。它们广泛应用于传统工业和学术研究中。例如，各种表面活性剂已被用作食品工业中的添加剂，洗涤剂，化妆品，三次回收等。在纳米技术中，表面活性剂是用于合成各种具有不同形态大小和功能的纳米材料最常见的覆盖剂和诱导剂[1,2].为了满足不同应用的需求，各种新型功能性表面活性剂得到合成，如双子表面活性剂，具有较高的表面活性，较低的临界胶束浓度，和丰富的自组装形态[3,4]，Bola型表面活性剂[5,6]，可降解的表面活性剂，硅表面活性剂[7]，生物表面活性剂[8]，离子液体表面活性剂[9,10]，和荧光剂[11,12]。具有特殊性质的新型表面活性剂的设计与合成对表面活性剂科学的发展有着重要的意义。 芳香族化合物的吸收光谱和荧光光谱对其在溶液中的条件[13,14]敏感，因此，它们是一种简单，快速的检测溶液中的分子的方法。如果表面活性剂具有光学性质，可以采用吸收光谱和荧光光谱研究表面活性剂的聚集行为在不同方向的应用。通过在将基团整合在一个传统的表面活性剂上，可以得到荧光的表面活性剂。大部分的染料拥有理想的光物理性质有较大的分子量和水溶性差，因此选择合适的染料与传统表面活性剂结合是重要的。由于π-π相互作用的存在，表面活性剂分子中的芳香环对表面活性剂的聚集行为有显著的影响。咔唑基团被引入到端咪唑类荧光表面活性剂的疏水链的末端以改进的胶束的形成能力。最近准备了一组含有2,4,6-三甲基苯基基团的荧光表面活性剂。这种生成的表面活性剂在相邻的表面活性剂分子间有很强的π-π相互作用，以及在水的表面有很高的堆积密度[12]。然而，在亲水基团与疏水链之间引入发色基团的荧光表面活性剂从未被合成及研究。此外，这些荧光表面活性剂的吸收和荧光光谱通常是在紫外线光区域，并且容易被其他小的芳香分子干扰。 作为一种功能性染料，萘酰亚胺（NDIS）已经引起了极大的兴趣，近年来由于优秀ICT电子结构和良好的光学性能，如高的荧光量子产率，斯托克斯位移大，适当的吸收和发射波长。这些化合物已被广泛应用于抗病毒药物[17,18]，荧光传感器[19,20]，并作为分子设计组件的逻辑门[21].对NDI的修饰允许在4位及7位引入基团。此外，NDI具有相对较小的分子量，可以在水溶液中具有良好的溶解性。ICT电子结构赋予该类化合物对各种条件的高灵敏度荧光光谱的吸收。因此，NDI将会是一种构建荧光表面活性剂的理想荧光团。有了这些概念，我们设计了一系列以1,8-萘酰亚胺为荧光团的荧光剂，它是将荧光团引入[Cnndi]I亲水头基和疏水链之间（图1）。[Cnndi]I的聚集行为是通过各种方法系统的研究的。与传统表面活性剂相比，NDI的引入在表面活性剂分子间带来了很强的π–π相互作用，并且被证实在表面活性剂的表面活性上有显著效果。此外，荧光吸收光谱被证明是研究这些荧光表面活性剂的聚集行为的有力工具，并提供了相同的结论与其他标准方法。这项工作同时也提供了数种全新的在可见光区域内可检测到荧光吸收的荧光表面活性剂。 实验部分 材料 N-辛胺（99%），（98%），癸胺和N-甲基哌嗪（99%）-阿拉丁化学试剂有限公司。十二胺-国药集团化学试剂有限公司。D2O(99.6%)，CDCl3（99.6%）-西格玛-奥德里奇。二氯甲烷（99.5%），氯甲烷（99%），乙醇（99.7%），石油醚（AR），与碘甲烷-从商业来源购买并进一步净化。三蒸馏水。薄层色谱（TLC）用硅胶板（GF254）。柱色谱法用硅胶（200 - 300目）。 [Cnndi]I（n = 8，10，12）的合成 所设计的化合物[Cnndi]I 的合成路线（n = 8，10，和12）方案1中所示。其所有产品均由核磁共振谱（1H NMR），质谱（MS）表征。 基本合成方法 喷雾质谱（Q-TOF）：结果 C29H41