通过改变联结基团和烷基链的长度以及他们的性质可以控制合成具有中孔结构的材料,ｎ-ｓ-ｌ[ＣｎＨ2ｎ+1(ＣＨ3)2Ｎ+(ＣＨ2)5Ｎ+(ＣＨ3)2ＣｍＨ2ｍ+1],2Ｂｒ-(表示为ｎ-ｓ-ｍ,ｎ≠ｍ,这儿ｍ=1)溶液的中间体作为模板,可合成一种三维(3Ｄ)的六角笼状结构。例如立方(Ｐｍ3ｎ)硅结构(ＳＢＡ-1)可以由烷基三乙二胺类的极性头基较大的表面活性剂,在酸性溶液中制得,可得到直径为ｎｍ的连续孔结构。ＳＢＡ-2是一种规则的中孔硅材料,由原来的一般易溶液晶体系得不到这种结构的材料,ＱｉｓｈｅｎｇＨｕｏ等用二价的双子表面活性剂ｎ-ｓ-1(ｎ-ｓ-ｍ,ｍ=1如12-3-1,16-3-1,16-6-1,18-3-1)作为模板合成出了这种结构,ｃｒｙｏ-ＴＥＭ图片可以看出它在不同的方向上均生成这种规则排列的小孔,实验表明,它具有球状的表面活性剂-硅紧密排列的六角状(Ｐ63/ｍｍｃ)的空间对称结构,煅烧后这种中孔网状结构仍保留,孔的稳定性较好。双子表面活性剂ｎ-ｓ-1有大的极性头基和电荷密度,倾向于形成球状的胶束聚集体,例如在室温下13-3-1/水体系会形成六角状和层状相。双子表面活性剂ｎ-ｓ-1/水两组分体系溶液会形成Ｐｍ3ｎ相结构从而可以用作模板制备Ｐ63/ｍｍｃ结构的中孔硅结构。ＱｉｓｈｅｎｇＨｕｏ等已经用具有不同长度烷基链的ｎ-ｓ-1结构的双子表面活性剂,制得了具有不同单孔和笼尺寸的ＳＢＡ-2结构的材料。和单链普通表面活性剂一样,有机助溶剂的加入,能控制表面活性剂水溶液体系中间相结构,从而可控制合成中孔硅体材料。加入非极性助溶剂,会渗透进入胶束的疏水核心使胶束溶胀,曲率变小,例如16-3-1在加入ＴＭＢ/四乙基原硅酸盐(ＴＥＯＳ)比为1.1时,其ＳＢＡ-2和没有ＴＭＢ时的胶束大小和形状均不一样。合适的极性助溶剂会进入胶束的疏水-亲水区(首先是一些碳原子),从而这部分的体积增大,促使其形成更低曲率的表面活性剂分子聚[集体例如从球状变为枝状(ｒｏｄ)],如16-3-1水溶液体系中,不加助溶剂,和加入正戊醇,分别可以制得ＳＢＡ-1(ｃｕｂｉｃ)和ＳＢＡ-3(ｈｅｘａｇｏｎａｌ)型的结构。

通常双子表面活性剂ｍ-ｓ-ｍ可以看作双链二价的表面活性剂,两个极性头基由联结基团(ＣＳＨ2Ｓ+1)通过化学键连接而被限制在胶束的表面,两个疏水链位于两端,相应的ａ0为胶束表面离子头基的面积,1为表面活性剂烷基链“尾巴”的长度会随着ｓ值的改变而有很大的变化,因此其胶束和以此为模板的中间相也会发生很大的变化。通常这些以表面活性剂溶液的中间相为模板的结构和其中间相的变化是一致的。ｓ值较小的ｍ-ｓ-ｍ双层相结构可以作模板形成ＭＣＭ-41的六角状结构,12-12-12在室温下即可形成ＭＣＭ-41结构(而12-12-12溶液在整个浓度变化范围内都没有形成易溶的液晶相);16-12-16在室温100℃可合成ＭＣＭ-48,16-12-16倾向于形成立方(Ｉａ3ｄ)相,其联结基团长度ｓ=12已经足够长,从而部分进入疏水胶束核心,但因为它和离子头基联在一起,不能完全进入,但这种渗入缩短了有效链的长度,从而使材料的孔径变小。通过调节联结基团的长度,应用双子表面活性剂可以得到可控的构型。通过两种表面活性剂的混合可以平均其排列常数得到不同的构型。

目前,已经通过这种方式得到了易溶液晶中间相结构:ＭＣＭ-41(ｈｅｘａｇｏｎａｌ)、ＭＣＭ-48(ｃｕｂｉｃＩａ3ｄ)、ＭＣＭ-50(ｌａｍｅｌｌａｒ)、ＳＢＡ-1(ｃｕｂｉｃＰｍ3ｎ)和ＳＢＡ-2。同时也提醒我们,通过调节表面活性剂的分子结构还可以合成其他笼状和孔道结构的中孔结构固体,这在催化和分子筛等领域有广泛的应用。一般情况下,由表面活性剂溶液形成的中间体结构的尺寸都是纳米级的,所以这也是合成纳米材料的一种有效手段,是目前热门课题之一。

3双子表面活性剂的分离作用

双子表面活性剂由于其特殊的结构因素,具有一定的分离作用。ＫａｎｇｍｉｎＣｈｅｎ等对1,3-双十二烷基-Ｎ,Ｎ-二甲基溴化胺-2-丙醇(Ｇｅｍｉｎｉ-Ｃ12);1,3-双十四烷基-Ｎ,Ｎ-二甲基溴化胺-2-丙醇(Ｇｅｍｉｎｉ-Ｃ14);十二烷基三甲基溴化胺(ＣＴＡＢ)和十四烷基溴化胺(ＴＴＡＢ)4种表面活性剂对17种二氢麦角毒素,酸式-生物碱及其氧化物的分离进行了研究。
数据显示,对于分子较大的生物碱(7～17),双子表面活性剂的ｋ'值要明显的小于相应的单链的普通表面活性剂。双子表面活性剂因为2-丙醛联结基团上连有两个季铵盐链,刚性较大,产生较大的空间位阻,阻碍生物碱的自由分配,不能进入胶束相,同时也使表面活性剂的烃基部分的疏水性质受到限制,可有效地将生物碱和麦角毒素分离开。

相同条件(ｐＨ=3.0,50ｍｍｏｌ·Ｌ-1的磷酸盐缓冲溶液,表面活性剂浓度为20ｍｍｏｌ·Ｌ-1)下,4种表面活性剂对17种二氢麦角毒素的谱图结果表明,在该浓度下,只有双子表面活性剂Ｇｅｍｉｎｉ-Ｃ12可以将17种样品完全分离。而Ｇｅｍｉｎｉ-Ｃ14在浓度为40ｍｍｏｌ·Ｌ-1时可以将17种样品完全分离。但在所研究的条件下,单链的普通表面活性剂均不能将样品完全拆分。这说明双子表面活性剂对某些样品的分离效果要明显优于普通的单链表面活性剂,这在生物分析和化学拆分上有很大的用途。不同的胶束体系的ｋ'值可由双子表面活性剂胶束的极性和不同结构来解释,但具体的机理还有待于进一步的研究。