| 研究課題/領域番号 |
22500727
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪市立工業研究所 |
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研究代表者 |
懸橋 理枝 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 研究員 (70294874)
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| 研究分担者 |
東海 直治 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 研究員 (40416300)
山村 伸吾 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 研究員 (00416299)
前田 悠 九州大学, 理科研究科, 名誉教授 (20022626)
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| キーワード | 界面活性剤 / ピリジルアミンオキシド / アミドアミンオキシド / 臨界ミセル濃度 / 可溶化 / 水素結合 / プロトン化 / 分子間相互作用 |
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| 研究概要 |
1. 1分子中にアミンオキシド基とピリジル基の2つのプロトン化部位を有するアルキルピリジルアミンオキシド(PAO)の3種類の位置異性体について、臨界ミセル濃度(cmc)、ミセルサイズ、及び油溶性色素Sudan IIIの可溶化量のプロトン化度(α)依存性を調べた。αはPAO1分子に結合したプロトンの数とする(0〓α〓2)。3-ピリジル体では、単純な長鎖アルキルアミンオキシド(AO)と同様、陽イオン種と非イオン種が1:1の組成(α〓0.5)でcmcが最小、ミセルサイズが最大であるにも関わらず、色素の可溶化量は最小となり、陽イオン種-非イオン種間の強い分子間相互作用(水素結合等)の存在が示唆された。低温透過電子顕微鏡観察によりα〓0.5での紐状ミセル形成も確認された。一方、2-ピリジル体ではα〓0.2でcmcは最小、ミセルサイズは最大となり、可溶化量も大きかった。2-ピリジル体の分子間相互作用は3-ピリジル体に比べ弱いと考えられる。BlankschteinらはAOについて、分子間水素結合形成を考慮せずにミセル形成の自由エネルギーを計算した場合、αが0.2-0.3でcmcは極小となることを報告しており、今回の2-ピリジル体の結果はそれとよく一致した。水素イオン滴定及びUV吸収スペクトルから、2-ピリジル体では2個目のプロトンが極めて結合しにくいこともわかっており、これらの結果から2-ピリジル体での分子内水素結合の形成が示唆された。今回、分子の化学構造を適切にデザインし、分子間相互作用を調節することで、種々の溶液物性を制御できることが明らかとなった。
2. 水素結合部位としてアミド基をAOに導入し、アミド基の数、アミド基間及びアミド基-アミンオキシド基間のスペーサー長が溶液物性に及ぼす効果を調べた。アミド基の数や位置は、cmcや可溶化能に影響した。特にcmcは、スペーサーの炭化水素鎖長が4以上で減少した。スペーサー長によりアミド基が疎水部に含まれるか親水部として作用するのかが決まるためと考えられる。
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