CN109270035B - 一种荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉化学分析技术领域，具体为一种荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法。本发明方法采用n‑B18H22为荧光探针物质，发现阴离子表面活性剂SDS能增强n‑B18H22的荧光。在最佳条件下,荧光强度与SDS的浓度分别在0‑8.2×10‑3mol/L及8.2×10‑3mo/L‑3.27×10‑ 2mol/L范围内分段成良好的线性关系，曲线的拐点对应的表面活性剂浓度即为其临界胶束浓度(CMC)，据此，建立了本发明的测定CMC的简单荧光方法。结果表明由该法测定的CMC与已报道值符合，说明方法的可行性与准确性。

Description

一种荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法
技术领域
本发明涉化学分析技术领域，具体涉及一种n-B18H22测定SDS临界胶束浓度的方法。
背景技术
临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)是表面活性剂的一个重要参数，由于表面活性剂的一些理化性质在胶束形成前后会发生突变，因而可以通过测定溶液的物理性质随表面活性剂浓度变化的转折点测定CMC，常用的方法有毛细管电泳、表面张力法、电导率法、荧光探针法、光散射法、量热法、分光光度法、离子选择电极法、极谱法等。荧光光谱分析速度快、操作简单，已经应用于CMC的测定，但现有的荧光光谱测定方法缺陷：灵敏度低，干扰性明显，这通常与荧光物质的选择和测定机理有关。
发明内容
鉴于此，有必要针对上述问题提供一种荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法，采用n-B18H22为荧光探针物质。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法，其中荧光探针物质为n-B18H22。
进一步的，所述n-B18H22的结构式为：
进一步的，所述n-B18H22的制备方步骤包括：
(1)在烧瓶中，加入B10H14、无水苯和二乙硫醚，在氮气环境中回流至反应无气体生成；将溶液冷却至室温，在加入乙醚和正戊烷的过程中，产品结晶析出；过滤晶体，并用乙醚充分洗涤，得到白色晶体[(C2H5)2S]2B10H12；
(2)称取第(1)步产物，加甲醇，在氮气环境中回流；通过减压蒸馏，得到白色固体；加入乙醚和正戊烷重结晶，得到白色晶体(C2H5)2SB9H13；
(3)称取第(2)步产物，加乙醇，室温25℃，将混合物置于温度设置为35℃的水浴装置中，升温加热到35℃的过程中可全部溶解，用10％的四甲基铵水溶液调节溶液pH值，明显大于9。有白色固体析出，将混合物冷却至0℃，过滤，用冰乙醇、乙醚洗涤产物。得到白色固体(CH3)4NB9H12；
(4)称取第(3)步产物，加入无水甲苯，超声处理形成悬浊液，再加入碘和无水甲苯，室温下充分搅拌至碘的颜色消失，反应有沉淀生成；过滤出沉淀，得到黄色固体；在室温下，用真空泵抽气，对产品除杂；最后得到n-B18H22浅黄色固体，熔点178-181℃。
进一步的，所述荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法，步骤包括：
(1)以0为待测样品最小浓度组浓度，用稀释液配置若干组(优选8组)不同浓度的待测样品溶液，备用；
(2)分别取相同体积的(1)中所配置的各组待测溶液，并分别往各组待测溶液中加入等量的n-B18H22，并调整各组n-B18H22浓度至一致；
(3)将(2)中的各组混合液分别放置在超声波浴槽中超声1h，放置30min后在室温下分别测其荧光光谱；
(4)将(3)中所测得的荧光强度值和对应的待测样品的浓度值做成I-c直线型线性图，取两直线的交点所对应的浓度值，即为该待测物质的临界胶束浓度值。
进一步的，所述步骤(2)中加入n-B18H22后，使其浓度为8.96x10-4mol·L-1。浓度太低，荧光强度较弱；浓度太高，溶解不完全，且造成浪费。
本发明有益效果：
本发明方案中，合成得到n-B18H22之后，研究了n-B18H22和SDS的相互作用。结果表明阴离子表面活性剂SDS能增强n-B18H22的荧光。在最佳条件下,荧光强度与SDS的浓度分别在0-8.2×10-3mol/L及8.2×10-3mo/L-3.27×10-2mol/L范围内分段成线性关系,据此,建立了一种简单的测定SDS临界胶束浓度的方法。
n-B18H22是所有硼烷材料中唯一具有荧光的物质。基于n-B18H22在光电材料、医学及材料处理等方面的巨大应用潜力，相关科学家对其兴趣越来越浓厚，有关报道也在不断增加。
鉴于本发明荧光物质的增敏机理，本发明中荧光强度增幅一改变即出现拐点，干扰因素的影响小，荧光拐点明显，所测得的CMC值更接近于SDS的实际CMC值。
附图说明
图1水介质中SDS表面活性剂胶束化过程n-B18H22的荧光行为；其中，曲线A对应浓度0、曲线B对应浓度2x10-3mol·L-1；曲线C对应浓度4.2x10-3mol·L-1；曲线D对应浓度6.1x10-3mol·L-1；曲线E对应浓度8.2x10-3mol·L-1；曲线F对应浓度16.5x10-3mol·L-1；曲线G对应浓度24.7x10-3mol·L-1；曲线H对应浓度32.7x10-3mol·L-1。
图2为n-B18H22在SDS水溶液中的I-c曲线。
具体实施方式
为了更好的说明本发明技术方案所要解决的问题、采用的技术方案和达到的有益效果，现结合具体实施方式进一步阐述。值得说明的是，本发明技术方案包含但不限于以下实施方式。
本发明实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购等途径获得的常规产品。
试剂和仪器
F-4600荧光光谱仪(日本HITACHI公司)，超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，电子天平(0.1mg，北京赛多利斯仪器系统公司)，超纯水仪(英国ELGA)，十硼烷(河南万象化工有限公司，AR)。其它试剂均为分析纯。
实验条件
荧光实验条件：起始波长367nm，终止波长650nm，扫描电压400v，扫描间隔0.5nm，扫描速度1500nm·min-1，激发狭缝10.0nm，发射狭缝10.0nm，采用四通比色皿，进行激发谱的测量。实验得到最佳激发波长为360nm。后续实验皆采用该激发波长激发荧光。
实施例一本发明n-B18H22测定SDS临界胶束浓度
1.1 n-B18H22的合成
本发明所使用的n-B18H22是由B10H14合成的。具体步骤如下：
(1)在50mL的圆底烧瓶中，加入2.0g B10H14、5mL无水苯和6mL二乙硫醚，在氮气环境中回流至反应无气体生成。将溶液冷却至室温，在加入乙醚和正戊烷的过程中，产品结晶析出。过滤晶体，并用乙醚充分洗涤，得到白色晶体[(C2H5)2S]2B10H12。
(2)称量第(1)步产物204.50g，加甲醇18mL，在氮气环境中回流1h。通过减压蒸馏，得到白色固体。加入乙醚和正戊烷重结晶，得到白色晶体(C2H5)2SB9H13。
(3)称量第(2)步产物1.80g，加乙醇21mL，室温25℃，将混合物置于温度设置为35℃的水浴装置中，升温加热到35℃的过程中可全部溶解，用10％的四甲基铵水溶液调节溶液pH值，明显大于9。有白色固体析出，将混合物冷却至0℃，过滤，用冰乙醇、乙醚洗涤产物。得到白色固体(CH3)4NB9H12。
(4)称量第(3)步产物1.20g，加入7mL无水甲苯，超声处理形成悬浊液，再加入0.873g碘和10mL无水甲苯，室温下充分搅拌(约40min)至碘的颜色消失，反应有沉淀生成。过滤出沉淀，得到黄色固体。在室温下，用真空泵抽气12h，对产品除杂。最后得到n-B18H22浅黄色固体，熔点178-181℃。
1.2 n-B18H22和SDS相互作用的测定
配置一系列浓度为的0、2x10-3、4.2x10-3、6.1x10-3、8.2x10-3、16.5x10-3、24.7x10-3、32.7x10-3mol·L-1的SDS溶液，往这八种SDS溶液中加入同等量的n-B18H22，使其浓度为8.96x10-4mol·L-1，将上述溶液在超声波浴槽中超声1h：超声频率40KHz、超声功率100、超声电压220V，连续超声；放置30min后在室温下测其荧光光谱。
1.3测定结果
1.3.1 n-B18H22在SDS处于不同浓度溶液时的荧光光谱
本实验选择的激发波长分别为360nm。参见图1为n-B18H22在不同表面活性剂水溶液中的荧光发射谱。
从图1中可以看出，与纯水溶液中的光谱比较,添加的SDS并不影响光谱的特征发射,荧光发射波长均在440nm附近，但其荧光强度却在生成胶束前后发生了不同程度的改变。总体来说，随着SDS浓度的增加,n-B18H22荧光强度也随之增加。但在临界胶束浓度前后，增大的倍数不一样。SDS浓度低于实际CMC时,n-B18H22的荧光强度增幅度较大；而当SDS浓度大于其临界胶束浓度后，SDS在溶液中形成胶束，n-B18H22与胶束结合,其荧光强度增幅随表面活性剂浓度增大的趋势变缓。n-B18H22荧光特性的变化表明其所处环境的变化。胶束增敏光度分析的发展极大地改善了光度分析方法，表面活性对荧光分子的影响有多种增敏机理,均与胶束形成有关。本发明的荧光增强的机理如下：胶束形成前,表面活性剂分子中的烷基链在水溶液中绕曲,产生一个疏水性微环境,为低极性的n-B18H22提供一个“增溶”位,并对其起一定的保护作用,减小其运动自由度,减弱水分子和表面活性剂亲水基团对n-B18H22周围环境极性的影响，从而保护电子激发态,激发态的荧光分子碰撞猝灭几率减小，使得荧光量子效率增大，强度增强，达到增溶与增敏的双重作用，胶束的形成只是这些作用的延伸与加强。SDS浓度大于CMC之后，n-B18H22的荧光强度增幅趋缓，这归因SDS形成胶团后，n-B18H22的反式双环结构与SDS胶束内部环境的相溶性低，使得n-B18H22分子不能够有效进入胶核之故。
因此，n-B18H22的荧光强度随SDS浓度变化呈典型的折线。n-B18H22的荧光增强的拐点即与SDS在溶液中形成胶束相对应。
1.3.2表面活性剂CMC的测定
参见图2为n-B18H22的荧光强度(I)随表面活性剂浓度(c)的变化曲线，可以看出，随着SDS浓度的增大，n-B18H22的荧光强度先是陡峭地上升，在SDS浓度达到8.0×10-3mol·L-1后上升明显趋缓，曲线出现明显的突变点，突变点对应的SDS的浓度即为其临界胶束浓度，从图2中可得到突变点浓度为7.9×10-3mol.L-1，该值与文献报道的SDS的CMC(8.3×10- 3mol·L-1)一致。利用探针分子的荧光强度随表面活性剂浓度c变化的突跃点来表征CMC是一种比较成熟的方法，本发明所用方法所得CMC与其它方法一致，证明了方法的可靠。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法，，其特征在于，所述方法中的荧光探针物质为n-B18H22，所述n-B18H22结构式为：
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述n-B18H22的制备方步骤包括：
(1)在烧瓶中，加入B10H14、无水苯和二乙硫醚，在氮气环境中回流至反应无气体生成；将溶液冷却至室温，在加入乙醚和正戊烷的过程中，产品结晶析出；过滤晶体，并用乙醚充分洗涤，得到白色晶体[(C2H5)2S]2B10H12；
(2)称取第(1)步产物，加甲醇，在氮气环境中回流；通过减压蒸馏，得到白色固体；加入乙醚和正戊烷重结晶，得到白色晶体(C2H5)2SB9H13；
(3)称取第(2)步产物，加乙醇，升温溶解，用10％的四甲基铵水溶液调节溶液pH值大于9；有白色固体析出，将混合物冷却至0℃，过滤，用冰乙醇、乙醚洗涤产物；得到白色固体(CH3)4NB9H12；
(4)称取第(3)步产物，加入无水甲苯，超声处理形成悬浊液，再加入碘和无水甲苯，室温下充分搅拌至碘的颜色消失，反应有沉淀生成；过滤出沉淀，得到黄色固体；在室温下，用真空泵抽气，对产品除杂；最后得到n-B18H22浅黄色固体。
3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述荧光探针法测定表面活性物质临界胶束浓度的方法，步骤包括：
(1)以0为待测样品最小浓度组浓度，用稀释液配置若干组不同浓度的待测样品溶液，备用；
(2)分别取相同体积的(1)中所配置的各组待测溶液，并分别往各组待测溶液中加入等量的n-B18H22，并调整各组n-B18H22浓度至一致；
(3)将(2)中的各组混合液分别放置在超声波浴槽中超声1h，放置30min后在室温下分别测其荧光光谱；
(4)将(3)中所测得的荧光强度值和对应的待测样品的浓度值做成I-c直线型线性图，取两直线的交点所对应的浓度值，即为该待测物质的临界胶束浓度值。
4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述步骤(2)中各组n-B18H22浓度均为8.96x10-4mol·L-1。
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CN103232483B (zh) * 2013-04-15 2016-02-24 中国科学院化学研究所 二吡咯硼烷类化合物（bodipy）及其制备方法和应用
CN103411961B (zh) * 2013-07-15 2016-01-06 南方医科大学 一种测定表面活性剂临界胶束浓度灵敏的荧光点亮探针法
CN104193666B (zh) * 2014-07-30 2017-07-11 南方医科大学 一种1,3‑二取代马来酰亚胺化合物及其作为表面活性剂临界胶束浓度荧光探针的应用
CN104897628B (zh) * 2015-04-28 2018-04-10 扬州大学 一种荧光探针在测定表面活性剂临界胶束浓度上的应用
CN106546564B (zh) * 2016-09-27 2019-05-21 南方医科大学 五取代四氢嘧啶化合物在滴定法测定表面活性剂临界胶束浓度中的应用
CN106866716B (zh) * 2017-04-28 2019-01-08 南京大学 一种碳硼烷衍生物及其制备方法及用途

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