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研究生:方怡茹
研究生(外文):I-Ju Fang
論文名稱:陽離子溶質與十二烷基硫酸鈉鹽之相互作用對影響微胞形成及臨界微胞濃度之毛細管電泳研究
論文名稱(外文):Capillary Electrophoretic Studies on Influence of Interactions of Cationic Solutes with Sodium Dodecyl Sulfate on the Formation of Micelles and its Critical Micelle Concentration
指導教授:林敬二林敬二引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:化學研究所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:臨界微胞濃度
外文關鍵詞:cationic solutescritical micelle concentration
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本論文第一部份是利用毛細管電泳法在pH 6及pH 7下,選用帶正電荷的茶酚胺(catecholamine)及結構相似的化合物做為探測物質,探討溶質的遷移行為及陽離子溶質與十二烷基硫酸鈉鹽(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)的交互作用如何影響微胞形成及SDS的臨界微胞濃度(critical micelle concentration,CMC)。由於溶質性質和SDS之間涉及了不同程度的氫鍵、疏水性和離子作用,測出的CMC值會有所不同。
我們利用三種方法分析實驗數據,得到不同的CMC值。當SDS濃度增加時,溶質的電泳遷移率及滯留因子會隨之變化。所以分析溶質的電泳遷移率及滯留因子的變化趨勢,可獲知關於CMC值的資訊。另外,滯留因子與分配係數及分配比之間存在的線性關係同樣也能求出CMC值。這些方法的適宜性將在文中被討論。
雖然陽離子溶質與SDS形成的離子對有助於微胞形成。但兩者之間的氫鍵作用會弱化此吸引力,造成CMC值大幅度上升。所以,由茶酚胺求得的CMC值會比其他化合物大。同時我們也會討論樣品基質中甲醇含量的影響。
第二部分是利用毛細管電泳法在pH 7.0的條件下,選用帶正電荷的溶質為分析物,探討��-環糊精(��-CD)對十二烷基硫酸鈉(SDS)的臨界微胞濃度值(cmc)之影響。其中界面活性劑的濃度是同時包含涵輓菪憫峖邢L胞之前與形成微胞後的區域進行討論,並且對於添加��-CD與未添加��-CD的電泳遷移率變化進行分析。經由公式的推導,我們能得到以界面活性劑濃度為函數的分析物電泳遷移率關係式。由於��-CD與SDS之間會形成一作用力極強的內包錯合物,因此在SDS存在的情況下,��-CD對於分析物的內包作用力會大大地減少甚至消失。所以��-CD與SDS單體所形成的錯合物,優先形成的化學計量通常是以1:1的比例為主,至於以2:1形式存在的錯合物,其存在的情形對於本次實驗而言則屬於難以發現的成分。所以十二烷基硫酸鈉(SDS)臨界微胞濃度的提高,是根據電解質緩衝溶液中��-CD的濃度。因此藉由以上結論,我們分別可以得到分析物與��-CD、分析物與SDS及分析物與��-CD-SDS所形成各種錯合物時的結合常數(binding constant)。
Abstract
The migration behavior of cationic solutes and influences of the interactions of cationic solutes with sodium dodecyl sulfate (SDS) on the formation of micelles and its critical micelle concentration (CMC) were investigated by capillary electrophoresis at neutral/acidic pH. Catecholamines and structurally related compounds, including epinephrine, norepinephrine, dopamine, norephedrine, and tyramine, which involve different extents of hydrophobic, ionic and hydrogen bonding interactions with SDS surfactant, are selected as cationic solutes. The dependence of the effective electrophoretic mobility of cationic solutes on the concentration of SDS monomers in the premicellar region provides direct evidence of the formation of ion-pairs between cationic solutes and SDS monomers. Three different approaches, based on the variations of either the effective electrophoretic mobility or the retention factor as a function of SDS concentration in the premicellar and micellar regions, and the linear relationship between the retention factor and the product of a distribution coefficient and the phase ratio, were considered to determine the CMC value of SDS micelles. The suitability of the methods used for the determination of the CMC of SDS with these cationic solutes was discussed. Depending on the structures of cationic solutes and electrophoretic conditions, the CMC value of SDS determined varies in a wide concentration range. The results indicate that, in addition to hydrophobic interaction, both ionic and hydrogen bonding interactions have pronounced effects on the formation of SDS micelles. Ionic interaction between cationic solutes and SDS surfactant stabilizes the SDS micelles, whereas hydrogen bonding interactions weakens the solubilization of the attractive ionic interaction. The elevation of the CMC of SDS depends heavily on hydrogen bonding interactions between cationic solutes and SDS surfactant. Thus the CMC value of SDS is remarkably elevated with catecholamines, such as epinephrine and norepinephrine, as compared with norephedrine. In addition, the effect of methanol content in the sample solution of these cationic solutes on the CMC of SDS was also examined. The binding constant of cationic solutes with SDS monomers and those of cationic solutes to SDS micelles are evaluated.
The influence of ��-cyclodextrin (��-CD) on the critical micelle concentration (CMC) of sodium dodecyl sulfate (SDS) was investigated by capillary electrophoresis using cationic solutes as probe molecules at pH 7.0. The variations of the electrophoretic mobility of probe molecules as a function of surfactant concentration in both premicellar and micellar regions in the absence and presence of ��-CD was analyzed.
The results indicate that, as a consequence of a strong inclusion complexation between ��-CD and SDS, the encapsulation of ��-CD with probe molecules is greatly diminished, or even vanished, in the presence of SDS. The complexes formed between ��-CD and SDS monomers exist predominantly in the form of a 1:1 stoichiometry, while complexes with a 2:1 stoichiometry reported previously in the literature as a minor component is indicative at a concentration of ��-CD exceeding about 7mM. The elevation of the CMC value of SDS depends on the concentration of ��-CD in the buffer electrolyte . The binding constants of probe molecules to ��-CD, to surfactant molecules, and to the complexes formed between ��-CD and SDS are reported.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 III
內容目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XI
第一章 緒論
1.1 毛細管電泳的發展史 1
1.2 毛細管電泳的分離原理 3
1.2.1 電泳 3
1.2.2 Zeta電位及電滲透流 5
1.3 分離模式 7
1.3.1 毛細管區帶電泳法(CZE) 8
1.3.2 微胞電動力層析法(MEKC) 9
1.4 測定界面活性劑臨界微胞濃度的方法 10
1.4.1 電導度測量法 11
1.4.2 介電常數測量法 11
1.4.3 表面張力測定法 11
1.4.4 光散射測定法 12
1.4.5 光譜分析法 12
1.4.6 染料溶解法 13
1.4.7 循環伏特安培法 13
1.4.8 核磁共振法 14
1.4.9 聲速測定法 14
1.4.10 利用毛細管電泳法測定臨界微胞濃度的方法 14
1.5 影響界面活性劑臨界微胞濃度的因素 18
1.5.1 電解質的影響 18
1.5.2 有機添加劑的影響 19
1.5.3 溫度的影響 19
1.5.4 緩衝溶液的pH值效應 20
1.6 毛細管電泳儀裝置 20
1.7 研究目的 21
1.8 本文參考文獻 22
1.9 本文圖表 25

第二章 陽離子溶質對於十二烷基硫酸鈉鹽其微胞化及臨界微胞濃度之影響
2.1 前言 29
2.2 實驗 32
2.2.1 儀器 32
2.2.1.1 毛細管電泳儀 32
2.2.1.2 酸鹼度測定儀 33
2.2.1.3 毛細管柱 33
2.2.2 藥品 34
2.2.2.1 分析物 34
2.2.2.2 緩衝溶液 34
2.2.2.3 緩衝溶液添加劑 35
2.2.2.4 其他試藥 35
2.2.3 實驗方法 35
2.2.3.1 毛細管的處理 36
2.2.3.2 標準樣品的配製 36
2.2.3.3 緩衝溶液的配製 37
2.2.3.4 實驗操作條件 37
2.3 結果與討論 38
2.3.1 分析物在毛細管電泳中的遷移行為 38
2.3.1.1 Epinephrine 38
2.3.1.2 Norpinephrine 39
2.3.1.3 Norephedrine 40
2.3.1.4 Dopamine和 tyramine 41
2.3.2 測定CMC值的方法 42
2.3.2.1 Mobility Model 42
2.3.2.2 Retention Model 44
2.3.2.3 Linear retention Model 45
2.3.3 CMC值的測定 45
2.3.3.1 Mobility Model 45
2.3.3.2 Retention Model 45
2.3.3.3 Linear retention Model 46
2.4 鹼性溶質在界面活性劑中的毛細管電泳行為 47
2.4.1 鹼性溶質的遷移行為 47
2.4.2 鹼性溶質在陰離子界面活性劑存在下的電泳行為 48
2.4.2.1 界面活性劑的濃度低於臨界微胞濃度值 48
2.4.2.2 界面活性劑的濃度大於臨界微胞濃度值 51
2.4.3 偵測波長的選擇及緩衝溶液的選用 54
2.4.4 緩衝溶液pH值對溶質遷移行為的影響 54
2.4.5 由SDS濃度函數曲線決定溶質與單體及溶質與微胞之間的結合常數 55
2.4.6 利用模擬電泳遷移曲線測定十二烷基硫酸鈉的臨界微胞濃度 56
2.4.6.1 磷酸鹽緩衝溶液 56
2.4.6.2 MES緩衝溶液 57
2.5 結論 59
2.6 本文參考文獻 60
2.7 本章圖表 64

第三章 環糊精對十二烷基硫酸鈉臨界微胞濃度值之影響
3.1 前言 81
3.1.1 環糊精性質的簡介 81
3.1.2 研究目的 82
3.2 實驗 83
3.2.1 儀器 83
3.2.2 藥品 83
3.2.3 實驗方法 84
3.3 結果與討論 84
3.3.1 分析物在環糊精存在下的遷移行為 84
3.3.2 分析物在環糊精和十二烷基硫酸鈉同時存在下遷移行為的探討 86
3.3.3 β-CD 濃度對分析物的遷移行為的影響 90
3.3.4 分析物與β-CD 之結合常數 90
3.3.5 探討加入β-環糊精對十二烷基硫酸鈉濃度函數圖形變化的影響 92
3.3.6 ��-CD-SDS錯合物的化學計量 94
3.3.7 ��-CD對SDS之臨界微胞濃度的影響 94
3.3.8 分析物與β-CD/SDS結合常數的測定 95
3.4 結論 96
3.5 本文參考文獻 97
3.6 本章圖表 102
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