臺灣博碩士論文加值系統

一般而言，界面活性劑被歸類在兩性分子之中，其中包含了屬於疏水端的長碳鏈尾巴以及位於頭端各式不同型式的官能基之親水端；而藉由兩性分子種類的不同，所運用的領域也隨之不同，像是催化化學、界面科學、材料科學與生化材料等。除此之外，有些科學家們期望可以從兩性分子中得到更多樣化的物理特性，像是混合其他的添加物、作為發光團或是當作磁性物質等，使得兩性分子在近幾年相當引人注目。
首先，本論文的研究方向是利用Sonogashira coupling 反應，以逐步合成的方式來合成出由本實驗室所研發的新型兩性分子。這個新型的兩性分子在疏水端部分擁有延伸共軛系統且具有不同數目的長碳鏈尾巴，特別的是在親水端部分兩頭分別皆是四級胺鹽的離子性基團；藉由這個螢光雙陽離子兩性分子極易溶於水且可發螢光的特性，分別使用UV light、紫外線/可見光光譜儀以及螢光光譜儀，來探討其光學物理性質。

Surfactant could be classified into the amphiphiles, including for hydrocarbon chain and hydrophilic group can provide multi-function abilities. There are different applications in amphiphiles, such as catalysis chemistry, surface science, material science and biomaterial. In addition, some chemists expect to get more versatile physical characters, to mix other additives, chromophores or magnetic substance, into amphiphiles have been paid much attention in the recent year.
This thesis report that developing our group synthesize novel amphiphiles by Sonogashira coupling reaction and the multi-step synthesis. The fluorescent dicationic amphiphiles possess gradual extension of conjugated hydrocarbon part and hydrophilic group of special quaternary ammonium salts. Because of the amphiphiles have good solubility in water and luminescence, to study the optical characters by UV light, uv-visible spectra, photoluminescence spectrum.

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 序論 1
1.1 兩性分子之簡介 1
1.1.1 界面活性劑的歷史發展 1
1.1.2 界面活性劑的簡介與種類 2
1.2 螢光兩性分子在各領域之應用 3
1.2.1 生化領域 3
1.2.2 界面科學 9
1.2.3 材料科學 12
1.2.3.1 光電材料 12
1.2.3.2 孔洞材料 16
1.3 研究動機 21
第二章 實驗部分 22
2.1 儀器設備 22
2.1.1 紫外線/可見光光譜儀 22
2.1.2 氣相層析儀 22
2.1.3 核磁共振光譜 23
2.1.4 螢光光譜儀 23
2.2 實驗藥品 23
2.3 溶劑純化 23
2.4 實驗過程 24
2.5 實驗步驟 24
2.5.1 diethyl-5- (iodo) isophthaloate之合成 24
2.5.2 Pd(PPh3)4之合成 25
2.5.3 螢光雙陽離子兩性分子之合成架構表326 2.5.4 Different aromatic ring of terminal alkynes (a) 之合成 27
2.5.5 Different aromatic ring of terminal alkynes (b) 之合成 37
2.5.6 雜環型之螢光雙陽離子兩性分子的合成步驟 (A) 46
2.5.7 雜環型之螢光雙陽離子兩性分子的合成步驟 (B) 54
第三章 結果與討論 60
3.1 實驗策略 60
3.2 實驗討論 65
3.2.1 Different aromatic ring of terminal alkynes (a) 65
3.2.2 Different aromatic ring of terminal alkynes (b) 69
3.2.3雜環型之螢光雙陽離子兩性分子 73
3.3 利用紫外線/可見光光譜儀探討螢光雙陽離子兩性分子之性質..77
3.3.1 BBT-6 螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 77
3.3.2 BBT-8 螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 78
3.3.3 BBT-10 螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 79
3.3.4 BTB-6 螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 80
3.3.5 BTB-8 螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 81
3.3.6 BTB-10 螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 82
3.3.7 BBT與BTB系列螢光雙陽離子兩性分子之UV spectra 84
3.4 利用螢光譜儀與UV圖像探討螢光雙陽離子兩性分子之性質87
3.4.1 BBT-6 兩性分子螢光光譜與UV圖像 87
3.4.2 BBT-8 兩性分子螢光光譜與UV圖像 91
3.4.3 BBT-10 兩性分子螢光光譜與UV圖像 96
3.4.4 BTB-6 兩性分子螢光光譜與UV圖像 101
3.4.5 BTB-8 兩性分子螢光光譜與UV圖像 107
3.4.6 BTB-10 兩性分子螢光光譜與UV圖像 111
3.4.7螢光雙陽離子兩性分子BBT與BTB系列之螢光譜 118
3.4.7.1 利用螢光光譜來推測出臨界微胞濃度之範圍 121
第四章 結論 127
參考文獻 128




表目錄

表1-1 不同親水基團的界面活性劑之種類 2
表1-2 各種酸與磷脂類之衍生物的吸收與螢光光譜 5
表1-3 螢光界面活性劑 IIIa 與 IIIb 在多種溶劑下之吸收與螢光譜 12
表2-1 BTB系列螢光雙陽離子兩性分子之合成一覽表 26
表2-2 化合物代碼與頁數之對照表一 27
表2-3 BBT系列螢光雙陽離子兩性分子之合成一覽表 27
表2-4 化合物代碼與頁數之對照表二 27





圖目錄

圖1-1 界面活性劑分子之示意圖 2
圖1-2 合成各種酸與兩性分子之示意圖之ㄧ 4
圖1-3 合成各種酸與兩性分子之示意圖之二 4
圖1-4 各種Dendrimers的單體結構─Phenylene Vinylene-L-Lysine 6
圖1-5 激發與放射光譜(A) compound 1, (B) compound 2, (C) compound 3, (D) compound 4 6
圖1-6 CTAB與CPB兩性分子之結構 7
圖1-7 針對於Gram-positive與Gram-negative bacteria，在不同的陽離子兩性分子下，比較其殺菌的活性分佈圖(A) trimethylammonium headgroups；(B) pyridinium headgroups 7
圖1-8 細菌存活率與暴露在不同兩性分子時間之比較圖(A) E. coli；(B) S. sonnei：1.無任何的兩性分子; 2. P1 (50 μM); 3. CPB (20 μM); 4. P2 (20 μM); 5. P3 (20 μM) 7
圖1-9 T1、P1、T2、P2、T3與 P3陽離子兩性分子之合成圖 8
圖1-10 螢光磁性奈米合成物溶於水之測試圖(a)在ㄧ般日光下(b)經UV燈照
射 9
圖1-11 製備磁性螢光奈米合成物作為發現癌症的顯像試劑之示意圖 9
圖1-12 製備螢光界面活性劑之合成圖 10
圖1-13 在25℃下，界面活性劑compound 3與AOS之表面張力對濃度log值作
圖 10
圖1-14 (b) compound 3 在不同溶劑下之螢光譜圖 (i)乙醇, (ii)去離子水, (iii)甲醇
,(iv)丙酮, (v)正己烷；(d)在不同pH值下之螢光譜圖 (i) 7.26, (ii) 10.52,
(iii) 11.80 10
圖1-15 IIIa 與 IIIb兩分子的合成圖 11
圖1-16 在25℃，界面活性劑 IIIa 與 IIIb與AEO9之表面張力對濃度log值作
圖 11
圖1-17 OPV兩性分子在多種濃度下的水溶液之螢光光譜圖與 CMC分析
圖 13
圖1-18 合成OPV兩性分子 13
圖1-19 OPV-45 兩性分子在水相與薄膜相之SAXS spectra (左邊)；形成薄膜之
示意圖；烷基、OPV與烷氧基(右邊) 13
圖1-20 FL-TPA-(C11)2 and FL-DAN-(C11)2 兩性分子分別在溶液下、分子塗成
薄膜與製成奈米複合薄膜的UV/ Vis吸收與螢光光譜 14
圖1-21 FL-TPA-(C11)2 and FL-DAN-(C11)2 發光團的兩性分子之合成圖 15
圖1-22 (a) compound 7在冷卻至65℃下的光學顯微照相 (b) 由六角圓柱狀轉
變成立方晶相之示意圖 16
圖1-23 1H- imidazole兩性分子與類似1H- imidazole兩性分子之合成圖 16
圖1-24 光學顯微鏡照相 A) composite 2a；螢光顯微鏡照相 B) composite 3a 17
圖1-25 由diacetylenic界面活性劑製成中孔結構的矽材之示意圖 17
圖1-26 利用兩性PPE高分子與矽材互組裝成光學有機/無機複合材料之示意圖 18
圖1-27 兩性PPE在多種環境下之PL光譜 (a) 溶於乙醇溶液、PPE分子製成
膜狀與製成有機/無機複合材料 18
圖1-28 具有噻吩的陽離子界面活性劑之合成圖 19
圖1-29 經 in Situ Polymerization形成具發光性質且有中孔結構材料之示意圖 19
圖1-30 在不同狀況下的螢光放射光譜(A) 1t-PEO, (B) 2t-PEO 和(C) 3t-PEO..20
圖1-31 製備螢光界面活性劑的合成策略 20
圖1-32 (A)利用 X-Ray diffraction (XRD) 測量鍛燒後的複合材料 (I) 1Th, (II)
2Th and (III) 3Th；(B) 2Th 複合材料經鍛燒後之TEM圖 21
圖3-1 Sonogashira reaction 的通式與反應機構 62
圖3-2 合成螢光雙陽離子兩性分子策略ㄧ 63
圖3-3 合成螢光雙陽離子兩性分子策略二 64
圖3-4 Different aromatic ring of terminal alkynes (a)-1化學合成示意圖 65
圖3-5 Different aromatic ring of terminal alkynes (a)-2化學合成示意圖 66
圖3-6 Different aromatic ring of terminal alkynes (a)-3化學合成示意圖 66
圖3-7 Different aromatic ring of terminal alkynes (a)-4化學合成示意圖 67
圖3-8 Different aromatic ring of terminal alkynes (a)-5化學合成示意圖 68
圖3-9 Different aromatic ring of terminal alkynes (a)-6化學合成示意圖 68
圖3-10 Different aromatic ring of terminal alkynes (b)-1化學合成示意圖 69
圖3-11 Different aromatic ring of terminal alkynes (b)-2化學合成示意圖 70
圖3-12 Different aromatic ring of terminal alkynes (b)-3化學合成示意圖 70
圖3-13 Different aromatic ring of terminal alkynes (b)-4化學合成示意圖 71
圖3-14 Different aromatic ring of terminal alkynes (b)-5化學合成示意圖 72
圖3-15 Different aromatic ring of terminal alkynes (b)-6化學合成示意圖 72
圖3-16 雜環型之螢光雙陽離子兩性分子合成示意圖一 73
圖3-17 雜環型之螢光雙陽離子兩性分子合成示意圖二 74
圖3-18 雜環型之螢光雙陽離子兩性分子合成示意圖三 75
圖3-19 雜環型之螢光雙陽離子兩性分子合成示意圖四 76
圖3-20 兩性分子BBT-6之UV吸收光譜圖 78
圖3-21 兩性分子BBT-8之UV吸收光譜圖 79
圖3-22 兩性分子BBT-10之UV吸收光譜圖 80
圖3-23 兩性分子BTB-6之UV吸收光譜圖 81
圖3-24 兩性分子BTB-8之UV吸收光譜圖 82
圖3-25 兩性分子BTB-10之UV吸收光譜圖 83
圖3-26 兩性分子BBT-6、BBT-8與BBT-10之UV吸收光譜圖 84
圖3-27 兩性分子BTB-6、BTB-8與BTB-10之UV吸收光譜圖 85
圖3-28 兩性分子BTB系列與BBT系列之UV吸收光譜圖 86
圖3-29 BBT-6兩性分子在四種濃度下分別照射UV燈及無照射UV燈之圖像 87
圖3-30 BBT-6 兩性分子在濃度2.4 x10-4M與2.4 x10-5M下的光譜圖 88
圖3-31 BBT-6 在4.8 x10-4M、4.8 x10-5M與4.8 x10-6M下的光譜圖 89
圖3-32 BBT-6 兩性分子在濃度9.6 x10-5M與9.6 x10-6M下的光譜圖 90
圖3-33 BBT-6 兩性分子分別在三種不同濃度下的光譜圖 91
圖3-34 BBT-8兩性分子在四種濃度下分別照射UV燈及無照射UV燈之圖像 92
圖3-35 BBT-8 兩性分子在濃度2.3 x10-4M與2.3 x10-5M下的光譜圖 93
圖3-36 BBT-8在濃度4.6 x10-4M、4.6 x10-5M與4.6 x10-6M下的光譜圖 94
圖3-37 BBT-8兩性分子在濃度9.2 x10-5M與9.2 x10-6M下的光譜圖 95
圖3-38 BBT-8 兩性分子分別在三種不同濃度下的光譜圖 96
圖3-39 BBT-10兩性分子在四種濃度下分別照射UV燈及無照射UV燈之圖像 97
圖3-40 BBT-10 兩性分子在濃度下2.2 x10-4M與2.2 x10-5M的光譜圖 98
圖3-41 BBT-10在濃度下4.4 x10-4M、4.4 x10-5M與4.4 x10-6M的光譜圖 99
圖3-42 BBT-10兩性分子在濃度下8.8 x10-5M與8.8 x10-6M的光譜圖 100
圖3-43 BBT-10兩性分子在三種不同濃度下的光譜圖 101
圖3-44 BTB-6兩性分子在四種濃度下分別照射UV燈及無照射UV燈之圖像 102
圖3-45 BTB-6 兩性分子在濃度2.4 x10-4M與2.4 x10-5M下的光譜圖 103
圖3-46 BTB-6在濃度4.8 x10-4M、4.8 x10-5M與4.8 x10-6M下的光譜圖 104
圖3-47 BTB-6兩性分子在濃度9.6 x10-5M與9.6 x10-6M下的光譜圖 105
圖3-48 BTB-6兩性分子在三種不同濃度下的光譜圖 106
圖3-49 BTB-8兩性分子在四種濃度下分別照射UV燈及無照射UV燈之圖像 107
圖3-50 BTB-8兩性分子在2.3 x10-4M與2.3 x10-5M濃度下的光譜圖 108
圖3-51 BTB-8在4.6 x10-4M、4.6 x10-5M與4.6 x10-6M濃度下的光譜圖 109
圖3-52 BTB-8兩性分子在9.2 x10-5M與9.2 x10-6M濃度下的光譜圖 110
圖3-53 BTB-8兩性分子在三種不同濃度下的光譜圖 111
圖3-54 BTB-10兩性分子在四種濃度下分別照射UV燈及無照射UV燈之圖像 112
圖3-55 BTB-10兩性分子在2.2 x10-4M與2.2 x10-5M濃度下的光譜圖 113
圖3-56 BTB-10在4.4 x10-4M、4.4 x10-5M與4.4 x10-6M濃度下的光譜圖 114
圖3-57 BTB-10兩性分子在8.8 x10-5M與8.8 x10-6M濃度下的光譜圖 115
圖3-58 BTB-10兩性分子在三種不同濃度下的光譜圖之一 116
圖3-59 BTB-10兩性分子在三種不同濃度下的光譜圖之二 117
圖3-60 BBT系列的螢光雙陽離子兩性分子之光譜圖 118
圖3-61 BTB系列的螢光雙陽離子兩性分子之光譜圖 119
圖3-62 兩性分子BTB系列與BBT系列的之光譜圖 120
圖3-63 BBT-6螢光兩性分子七種濃度之螢光光譜圖 121
圖3-64 BBT-8螢光兩性分子七種濃度之螢光光譜圖 122
圖3-65 BBT-10螢光兩性分子七種濃度之螢光光譜圖 123
圖3-66 BTB-6螢光兩性分子七種濃度之螢光光譜圖 124
圖3-67 BTB-8螢光兩性分子七種濃度之螢光光譜圖 125
圖3-68 BTB-10螢光兩性分子七種濃度之螢光光譜圖 126

參考文獻


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