キラルカチオン性ジェミニ界面活性剤の自己組織化とキラル認識

カイラルカチオン性ジェミニ界面活性剤1,4-ビス（ドデシル-N、n-ジメチルアンモニウム臭化）-2,3-ブタンジオール（12-4（OH）2-12）ラセメート、メソマー、および2つのエナンチオマーが合成され、自己自己が合成されました。水溶液のアセンブリは、張力測定、導電法、1H NMR、小角中性子散乱、極低温透過型電子顕微鏡、および極低温走査型走査型電子顕微鏡によって比較的調査されています。スペーサーのキラリティは、キラルセンターのヒドロキシル基間の水素結合相互作用により、さまざまな自己組織化挙動を誘導します。スペーサーの立体化学は、界面活性剤のヘッドグループからの対イオンの放出と、空気界面の分子パッキングにほとんど影響しません。臨界ミセル濃度（CMC）は、ラセミート> enantiomer>メソマーの順に減少します。CMCの上では、エナンチオマーの凝集体は小さな球状ミセルから濃度が増加するロッド状およびワームのようなミセルに通過しますが、メソマーとラセミテート凝集体は球形ミセルからロドのようなミセルと血小板様凝集体に変化します。違いは、メソマーとラセミート分子が主に-OHグループ間に分子間水素結合を形成するが、エナンチオマー分子は支配的に分子内水素結合を形成するためかもしれません。さらに、エナンチオマーによって形成されたキラルミセルは、ビリルビン（BR）エナンチオマーに対してエナンチオセレクション能力を示すことがわかった。認識能力はミセル構造によって調整できます。つまり、ロドリのようなミセルは、小さな球状ミセルまたはワームのようなミセルよりも優れており、異なるキラルの空洞を所有し、BRの形状と位置を制御します。これらの結果は、キラルジェミニ界面活性剤の凝集体を使用して生物膜のキラル認識を模倣できることを示しています。

Chiral cationic gemini surfactants 1,4-bis(dodecyl- N, N-dimethylammonium bromide)-2,3-butanediol (12-4(OH)2-12) including racemate, mesomer, and two enantiomers were synthesized and their self-assembly in aqueous solution has been comparatively investigated by tensiometry, conductometry, 1H NMR, small-angle neutron scattering, cryogenic transmission electron microscopy, and cryogenic scanning electron microscopy. The chirality at spacer induces different self-assembly behaviors due to the hydrogen-bonding interaction between the hydroxyl groups at the chiral centers. The stereochemistry of the spacer has little effect on the release of the counterions from the surfactant headgroups and on the molecular packing at the air-water interface. The critical micelle concentration (CMC) decreases in the order of racemate > enantiomer > mesomer. Above the CMC, the aggregates of enantiomers transit from small spherical micelles to rodlike and wormlike micelles with increasing concentration, whereas the mesomer and racemate aggregates transform from spherical micelles to rodlike micelles and platelet-like aggregates. The differences may be because the mesomer and racemate molecules mainly form intermolecular hydrogen bonds between the -OH groups, but the enantiomer molecules dominantly form intramolecular hydrogen bonds. Furthermore, it was found that the chiral micelles formed by the enantiomers exhibit enantioselection ability for bilirubin (BR) enantiomers. The recognition capability can be adjusted by the micellar structure, i.e., the rodlike micelles are better than either small spherical micelles or wormlike micelles, which might possess different chiral cavities, controlling BR shape and location. These results demonstrate that the aggregates of chiral gemini surfactants can be used to mimic the chiral recognition in biological membrane.