Tween80_AEO20体系胶束形成的分子间相互作用
高分子化学(第五版)潘祖仁版课后习题答案 (2)讲解
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。
答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。
在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。
如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平X表示。
均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。
低聚物的含义更广泛一些。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。
选择其常用4. 举例说明和区别：缩聚、聚加成和逐步聚合，加聚、开环聚合和连锁聚合。
偶极相互作用
3n
（3.1) 1 3n 3V ( )xi x j x k 高阶项 6 i , j ,k 1 xi x j x k
势能函数主要决定于第三项：
现今使用的大部分分子力场都是上述的四组分模 型。下式就是一个该模型的简单例子，
N
ki ki Vn 2 2 E (r ) ( Ri Ri ,0 ) (i i ,0 ) (1 cos(n )2 bonds 2 angles 2 torsions 2 12 6 q q ij ij i j 4 ij r r 4 r i 1 j i 1 ij ij 0 ij
分子力学求解的是经典力学方程，即牛顿 （Newton）方程，分子力学方法能获得分子的平 衡结构、振动光谱、热力学性质等，不能求得体 系与电子结构有关的其他性质。
分子力学方法所能计算的体系比较大，是目前模 拟蛋白质、核酸等生物大分子结构和性质以及配 体－受体相互作用的常用方法，因其计算速度快， 现已在生命科学和材料科学等领域中得到了广泛 的应用。
N N
四、势能函数
1.键的伸缩振动能
当化学键进行伸缩振动时，能量变化可由以键长为变 量的莫尔斯（Morse）势函数表示：
De 是势能阱的深度；a / 2De ，其中 为折合 质量， k / 为键的振动频率， k 是键的振动常数；
Es De 1 exp[c(R R0 )]
材料和药物分子 设计和模拟
中南大学化学化工学院
一、分子力学方法 Molecular Mechanics
全国大学生化妆品配技术模拟题库及答案
全国大学生化妆品配技术模拟题库及答案1、化妆品生产用水要求使用()A、去离子水B、无菌纯水C、蒸馏水D、以上都行答案：B2、下列物质中,()加入香波体系会降低香波的泡沫性能。
A、AESB、6501C、甜菜碱型表面活性剂D、硅油答案：D3、()是保持容貌年轻的关键因素。
A、表皮层B、真皮层C、皮下组织D、皮肤附属器答案：B4、关于维生素C下列说法错误的是()。
A、具有很强的清除自由基的功能B、不易被皮肤吸收C、受热会变色D、具有很强的抑菌效果答案：D5、螺旋藻不具有以下那种作用()。
A、保湿作用B、美白作用C、祛除粉刺D、祛除红血丝答案：D6、表面张力g与温度T变化关系是:T升高,g()。
A、降低B、升高C、不变D、先升高后降低答案：A7、下列对磨砂膏的作用说法不正确的是()。
A、增加皮肤毛细血管的微循环B、促进皮肤新陈代谢C、使皮肤有明显的光洁感D、收细毛孔答案：D8、玫瑰苷属于下面的那种色素()。
A、有机合成色素B、无机颜料C、动植物天然色素D、珠光色素答案：C9、从下列标准中选出必须制定为强制性标准的是()。
A、国家标准B、分析方法标准C、食品卫生标准D、产品标准答案：C10、在成品贮存与出入库卫生要求中,()不正确。
A、产品贮存应有管理制度,内容包括与产品卫生质量有关的贮存要求,规定产品必须得贮存条件,确保贮存安全。
B、未经质检的成品入库,应有明显的待检标志经检验的成品,分开贮存,且产品出库先进先出。
C、定期将出货记录、销售记录按品名和数量进行汇总,记录至少应保存至超过化妆品有效期半年。
D、仓库应设立退货区用于储存退货产品,退货经检验后,方可纳入到合格或不合格品区,不合格要及时处理并做好记录。
答案：B11、在稳态简单剪切流场中可获得材料的()。
A、流变曲线B、黏弹性指标C、复黏度D、黏度答案：A12、要使10g棕榈仁油完全皂化,需要加入()g氢氧化钠。
(棕榈仁油的皂化值取250)。
A、1.79B、3.5C、2.5D、25答案：A13、流变学是研究物质或材料()规律的科学,是化学、力学和工程学交叉的边缘学科。
高分子化学课后习题答案
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。
答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。
在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。
如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平X表示。
均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。
低聚物的含义更广泛一些。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。
选择其常用分子量，计算聚合度。
聚合物结构式（重复单元）聚氯乙烯-[-CH2CHCl-]- n聚苯乙烯-[-CH2CH(C6H5)-]n涤纶-[-OCH2CH2O•OCC6H4CO-]n尼龙66（聚酰胺-66）-[-NH(CH2)6NH•CO(CH2)4CO-]n聚丁二烯-[-CH2CH=CHCH2 -]n天然橡胶-[CH2CH=C(CH3)CH2-]n聚合物分子量/万结构单元分子DP=n 特征量/万塑料聚氯乙烯聚苯乙烯5~1510~3062.5104800~2400960~2900(962~2885)足够的聚合度，才能达到一定强度，弱极性要求较高聚合度。
海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟：什么是海藻糖
July [Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30(7),1239-1246 doi:10.3866/PKU.WHXB2014051511239海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟白姝1,2常颖1刘小娟1刘夫锋1,2, *2(1天津大学化工学院生物工程系, 系统生物工程教育部重点实验室, 天津300072;摘要:天津化学化工协同创新中心, 天津300072)虽然海藻糖已经广泛用于蛋白质稳定性研究, 但海藻糖稳定蛋白质的作用机理尚不清晰. 本文利用全原子分子动力学模拟研究了20种常见氨基酸和海藻糖之间的分子机理. 结果表明, 所有氨基酸, 尤其是极性和带电氨基酸, 均优先与水分子结合. 相反, 仅有疏水性氨基酸与海藻糖发生相互作用, 尤其是芳香族和疏水性氨基酸的侧链更易于和海藻糖接触. 所有氨基酸的主链与水分子接触的趋势一致. 虽然氨基酸和海藻糖与水之间均形成氢键, 但氨基酸和海藻糖之间的氢键相互作用要弱于氨基酸和水之间的氢键相互作用. 上述分子模拟的结果对于海藻糖稳定蛋白质作用机理的解析及高效蛋白质稳定剂的理性设计具有非常重要的理论指导意义. 关键词:海藻糖; 中图分类号:渗透剂;分子动力学模拟;蛋白质稳定性; 氢键O641Interactions between Trehalose and Amino Acids by Molecular Dynamics SimulationsBAI Shu 1,2CHANG Ying 1LIU Xiao-Juan 1LIU Fu-Feng 1,2, *(1Key Laboratory of Systems Bioengineering of the Ministry ofEducation, Department of Biochemical Engineering, School ofChemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, P . R. China ; 2Collaborative InnovationCenter of Chemical Science and Engineering (Tianjin ) , Tianjin 300072, P . R. China )Abstract:Although trehalose is used as a protein stabilizer, the mechanism by which this stability is induced is not fully understood at present. In this study, we investigated the interactions between trehalose and all 20common amino acids using all-atom molecular dynamics simulations. It is found that all the amino acids exhibit a preference for contact with water, especially the polar and charged amino acids. Conversely, only the hydrophobic amino acids were found to have a slight preference for contact with trehalose molecules. This tendency is most pronounced in the case of contact between trehalose and aromatic or hydrophobic side chains, whereas the backbones of each amino acids all show similar propensities for contact with water. Furthermore, hydrogen bonds between amino acids and trehalose were found to be significantly weaker than those between amino acids and water, although both trehalose and water can interact with the amino acids via hydrogen bonds.These findings are important with regard to the exploration of the molecular mechanism of protein stability induced by trehalose and the rational design of highly efficient protein stabilizers. Key Words:Trehalose; Osmolyte;Hydrogen bondMolecular dynamics simulation;Protein stability;Received:March 4, 2014; Revised:May 14, 2014; Published on Web:May 15, 201 ?Corresponding author.Email:fufengliu@;Tel:+86-22-27406590.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20906068)and China Postdoctoral Science Foundation (2013M530115,2012T50241).国家自然科学基金(20906068)和中国博士后科学基金(2013M530115,2012T50241) 资助项目Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica1240Acta Phys. -Chim. Sin. 2014V ol.301引言海藻糖是自然界生物体普遍存在的一种非还原性二糖, 它是由两分子吡喃环葡萄糖通过α, α-1,1糖苷键连接形成, 化学性质非常稳定. 1,2海藻糖具有不同于其它双糖的独特而卓越的生物学保护特性, 其能够在极端恶劣(高温、极端pH 、高渗透压和干燥等) 的条件下有效地保护生物大分子结构不被破坏, 从而维持生物体的生命过程. 3-6因此, 海藻糖常作为蛋白质药物、酶等生物大分子的高效稳定剂. 7-9此外, 海藻糖还可以抑制折叠中间体的聚集沉淀从而作为蛋白质复性添加剂用于蛋白质的复性领域. 10虽然海藻糖已广泛应用于蛋白质折叠和聚集的研究领域, 11,12但关于海藻糖与生物大分子之间的相互作用机理尚存在很多争议. 目前主要有以下三种假说来解释海藻糖与生物大分子之间的作用机制:玻璃态假说, 水替代假说和优先排阻假说. 13,14玻璃态假说认为在极端条件下海藻糖易于在蛋白质周围形成玻璃态,从而起到保护蛋白质不被极端环境损害. 15而水替代假说却认为在恶劣环境下海藻糖能够替代蛋白质周围的水分子并和蛋白质之间形成大量的氢键, 从而保护蛋白质的结构和功能. 16与之相反, 优先排阻假说却认为蛋白质不直接与海藻糖发生相互作用, 而是优先与水结合, 从而使海藻糖分子从蛋白质的溶剂化层中排阻. 因此, 相对溶液主体, 蛋白质表面水分子增多而海藻糖减少, 使得生物大分子周围的海藻糖浓度比溶液中的低, 从而使蛋白质优先水化, 其表面张力增加, 化学势升高, 是热力学不利的过程. 进一步研究表明, 其化学势的增加与蛋白质的溶剂暴露区域成正比. 由于变性态的蛋白质所暴露的溶剂面积更大, 因此海藻糖分子的加入使变性态蛋白质的化学势升高的程度相比自然状态的更大. 从而使天然态蛋白质结构在海藻糖溶液中更稳定. 优先排阻学说是目前最被大家所接收的一种假说.为了从原子和分子角度上解析海藻糖稳定蛋白质的作用机理, 本研究选择常见的20种氨基酸为目标分子, 利用全原子分子动力学模拟解析海藻糖与20种常见氨基酸之间的相互作用. 众所周知, 蛋白质都是由20种常见氨基酸通过肽键连接起来的. 当海藻糖与蛋白质的残基发生相互作用时, 这些残基的N 和C 端都与它们相邻的氨基酸连接. 因此, 为了与实际情况类似, 本研究将20种常见氨基酸的两端都用最简单的氨基酸——甘氨酸封闭, 从而形成三肽分子. 但在海藻糖和水分子与氨基酸残基作用分析过程中, 本文仅分析了海藻糖和水与中间残基氨之间的相互作用. 希望如此处理可以使解析出的海藻糖和氨基酸之间的作用机理更具有代表性. 此外, 相对于利用整个蛋白质为目标分子, 这样处理还可以排除蛋白质的序列和结构(如二级结构和三级结构) 对海藻糖和残基之间作用的影响. 本研究首先计算了海藻糖与水和这些氨基酸之间的接触数来衡量海藻糖同极性、疏水性残基、肽骨架或氨基酸侧链之间的相互作用. 并根据模拟数据计算得到了海藻糖与这些氨基酸之间的接触系数C TW . 最后, 计算了海藻糖分子或水分子同氨基酸残基间氢键键能.2计算方法1体系构建海藻糖分子的三维结构文件从GlycoSciences 数据库(中获得, 其化学结构式和三维模型如图1所示. 本研究中使用的海藻糖的力场参数(包括原子的电荷) 选用文献17中报道的参数. 而所有三肽(GXG,其中X 代表常见的20种氨基酸) 的初始构象均利用SYBYL 软件中的Biopolymer/Build模块构建.首先将三肽放入一个立方体盒子(6nm×6nm×6nm) 中, 然后将10个海藻糖分子随机放入该盒子, 并与三肽保持一定的距离. 随后将盒子中加满水, 并去除与三肽或海藻糖重叠的水分子. 采用三次能量最小化模拟优化该体系:首先, 固定三肽和海藻糖分子的结构和位置不变,仅让水分子的结构和位图1海藻糖结构式Fig.1Structure of trehalose(a)chemical structure, (b)three-dimensional (3D)modelNo.7白姝等:海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟1241置发生变化; 其次, 仅固定三肽分子的结构和位置, 使海藻糖和水分子的结构和位置发生变化; 最后, 使所有的分子都可以自由运动. 表1所示为三肽在海藻糖溶液中模拟系统的详细信息.本研究中海藻糖溶液的浓度为0.07mol ?L -1, 海藻糖浓度的选择主要基于作者早期的研究结果. 18在利用分子动力学(MD)模拟研究海藻糖对多肽构象转换的结果表明海藻糖溶液浓度对多肽的构象转换影响很大. 当多肽在0.07mol ?L -1浓度的海藻糖溶液中, 海藻糖分子能够促进多肽的构象转换, 而在较高浓度的海藻糖溶液中, 反而会抑制多肽的构象转换. 基于此, 本研究中海藻糖溶液的浓度也选择了0.07mol ?L - 由于本模拟中盒子体积和海藻糖分子个数固定不变, 而短肽的体积是变化的, 因此盒子中水分子的数量是不相同的. 例如, Gly 体系中水分子数量最多为6989, 而Leu 和Glu 体系中水分子最少为698 其他体系中水分子的个数均介于它们之间. 从这些数据可以看出, 水分子数量的差别很小, 仅约为模拟体系中水分子的0.1%.此外, 相对于三肽的体积来说, 盒子体积足够大. 因此, 氨基酸与水分子和海藻糖分子之间的接触数主要由氨基酸的物理化学性质(如, 疏水性和带电性等) 所决定. 综上所述, 我们认为模拟体系中水分子数量的微小表1模拟系统的参数差别(小于0.1%)对海藻糖和水分子与氨基酸之间的接触数基本没有影响. 2体系构建本研究采用GROMACS 0.5分子动力学模拟软件, 19水分子采用SPC 模型, 20GROMOS 96力场用来描述体系内分子之间的势能. 21范德华作用利用Lenard-Jones 函数来计算, 非键截断距离设定为4nm, 非键作用原子列表每4个步长更新一次; 采用LINCS 算法对形成有化学键的原子之间的相对距离进行固定. 22长程静电相互作用利用PME 方法进行计算, 23格点宽度设为0.12nm; 采用Verlet 蛙跳算法对每一步的运动方程进行求解, 经过积分得到新的时刻各原子的坐标, 步长设为2fs. 在计算过程中采用周期性边界条件对于利用有限的计算单元模拟溶液系统, 消除边界条件是必要的. 所有MD 模拟均在等温等压系综下进行, 温度为300K, 通过v-rescale 方法24控制温度, 时间常数设为0.1ps. 压力为01×105Pa, 压力控制采用Berendsen 方法, 压力耦合常数为0.5ps. 所有分子动力学模拟计算均在曙光TC2600刀片服务器(每刀片包括4路4核的AMD Opteron 8347HE CPU 和8G 内存) 上完成(Dawning,中国天津). 3模拟分析1接触数接触数是指分子间发生作用的原子接触个数, 该参数常被用来表征两分子之间相互作用的强弱. 25本研究中分子之间的接触数由GROMACS 软件自带的g_mindist程序完成. 当两个原子间的间距小于0.35nm 时, 才认为原子间相互接触, 视作一个接触数. 2接触系数由于这20种氨基酸含有不同的原子个数, 因此模拟系统中海藻糖和水分子原子总数差异较大, 因此为了准确量化每种氨基酸分子同海藻糖或水分子结合作用的相对大小, 本研究又定义了氨基酸的接触系数C TW :C N X -T M WTW=(1)X -W T其中, N X-T 和N X-W 分别代表氨基酸X 同海藻糖分子或水分子的原子接触数. M T 代表海藻糖分子的总原子数, 其为3 M W 代表水的总原子数.C TW 数值越大, 表明该氨基酸和海藻糖分子的结合作用更强. 分子动力学轨迹的显示分析和构象1242Acta Phys. -Chim. Sin. 2014V ol.30图均用Visual Molecular Dynamics (VMD)(软件完成. 3氢键键能计算氢键键能的计算利用GROMACS 0.5软件自带的g_hbond程序计算. 首先, 计算每种氨基酸同海藻糖或水分子之间的氢键距离随模拟时间的变动. 然后利用经验公式(2)估算出氢键键能(E ):E=23×103exp[-36d (H?A)](2)其中, d (H?A) 表示供体上的氢原子和受体原子之间的距离. 值得注意的是, 通过公式(2)计算得到的是孤立氢键的能量, 是仅通过氢键供体和受体之间的距离估算的氢键键能, 并不十分精确. 也就是说, 它们不同于蛋白质溶液中实际的氢键能量. 但利用该方法计算氢键能量非常简单, 且已有大量研究证明该方法可以用于表示分子之间的氢键强弱. 26-28因此本研究也用它来衡量这些氨基酸和水和海藻糖之间形成氢键的强弱.3结果与讨论1海藻糖、水和氨基酸整体的接触数首先分别计算氨基酸-海藻糖以及氨基酸-水之间的接触数来表征氨基酸分子与海藻糖和水分子之间的作用力的强弱以及氨基酸的优先作用倾向. 众所周知, 接触数越大, 表明分子间的结合作用越强. 反之, 分子间的结合作用越弱. 图2所示为海藻糖和水分别与这20种常见氨基酸的接触数. 从图2可以看出, 所有氨基酸和水之间的接触数均远大于其和海藻糖之间的接触数. 这说明这些氨基酸主要和水分子优先结合, 而对海藻糖分子优先排阻. 其中, 酪氨酸、精氨酸、谷氨酸、苏氨酸、脯氨酸和组氨酸与海藻糖之间的接触数均为零, 即这些氨基酸和图2氨基酸与海藻糖和水之间的接触数Fig.2Number of contacts between amino acids andtrehalose andwater海藻糖之间没有任何直接作用. 这主要是因为这些氨基酸的侧链均为极性基团, 它们会优先和水分子作用而对海藻糖分子排阻. 而脯氨酸侧链虽然为疏水性基团, 但是其侧链原子与骨架C 、N 原子共同形成了一个五元环, 从而产生较大的空间位阻, 从而与海藻糖之间没有直接作用, 因此其与海藻糖之间的接触数也为零.从图2可以看出, 在20种常见氨基酸中, 色氨酸和苯丙氨酸与海藻糖之间的接触数最大, 表明它们与海藻糖有较强的相互作用. 主要原因是这两种氨基酸均为非极性氨基酸, 且侧链均带有苯环, 从而和海藻糖的六圆环发生相互作用. 图3为色氨酸和苯丙氨酸与海藻糖相互作用的示意图. 从该图可以看出, 色氨酸和苯丙氨酸侧链上的苯环和海藻糖分子的六圆环平行堆叠(如图3中椭圆所标示), 从而使色氨酸和苯丙氨酸与海藻糖的作用力较其它氨基酸强. 另外, 虽然这些色氨酸和苯丙氨酸之间的接触数远大于其它氨基酸, 但氨基酸-海藻糖之间的接触数也小于这些氨基酸和水分子之间的接触数. 即, 这些氨基酸也优于和水分子发生相互作用.从图2可以看出, 所有氨基酸均与水分子接触, 且与水分子的接触数均大于它们与海藻糖之间的接触数. 其主要原因是所有氨基酸均含有极性主链―NH ―CO ―. 其中, 酪氨酸、精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸和赖氨酸等极性氨基酸, 它们和水分子的接触数均大于60. 在所有氨基酸中, 脯氨酸和水分子的接触数是最小的, 主要原因除了脯氨酸为疏水性氨基酸之外, 还与其结构特殊有关. 脯氨酸特殊的环状结构使其缺少极性基团―NH,因此脯氨酸和水分图3海藻糖与色氨酸(a)和苯丙氨酸(b)之间直接相互作用示意图Fig.3Snapshots of the direct interaction between trehalose and tryptophane (a)and phenylalanine (b)The benzene rings of tryptophane and phenylalanine are stacked withthe ring of trehalose, which are marked by elliptical ring.No.7白姝等:海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟1243子的接触数在20种常见氨基酸中是最小的.综上所述, 所有氨基酸与水分子的接触数均大于它们和海藻糖分子之间的接触数. 色氨酸和苯丙氨酸与海藻糖之间的接触数远大于其他的氨基酸与海藻糖之间的接触数, 但其与水分子之间的接触数也大于其与海藻糖之间的接触数. 此外, 酪氨酸、精氨酸、谷氨酸、天冬氨酸和赖氨酸等极性氨基酸和水分子的接触数最多.2海藻糖和水分别与氨基酸骨架和侧链之间的接触数为了进一步解析氨基酸的骨架和侧链分别与海藻糖和水之间相互作用, 我们又分别计算了20种常见氨基酸的骨架和侧链分别与海藻糖和水之间的接触数, 如图4和图5所示.图4所示为氨基酸的主链和侧链与海藻糖之间的接触数. 从图4可以看出, 所有氨基酸骨架和海藻糖的接触数均很小, 最大不超2个. 海藻糖主要和氨基酸的侧链接触. 这说明与氨基酸侧链相比, 其骨架和海藻糖的作用较小. 众所周知, 所有氨基酸的骨架原子完全一致, 但图4显示各氨基酸骨架和海藻糖的接触数存在一些差别. 这说明这些氨基酸的侧链结构会影响它们的骨架和海藻糖的结合作用. 此外, 由于甘氨酸无侧链, 故侧链对应的接触数为零. 酪氨酸、精氨酸、谷氨酸、苏氨酸、脯氨酸和组氨酸无论是骨架还是侧链, 与海藻糖接触数均为零, 故其整体与海藻糖没有任何作用, 与图2结果相符.在其它氨基酸中, 大部分侧链和海藻糖的接触数都大于其骨架和海藻糖的接触数, 这说明氨基酸的侧链在氨基酸和海藻糖的结合作用中贡献较大, 是氨基酸和海藻糖的主要作用位点. 尤其是, 色氨酸和苯丙氨酸的侧链与海藻糖的接触数最大, 结合图4氨基酸的主链和侧链与海藻糖之间的接触数Fig.4Number of contacts between backbone and sidechain of amino acids and trehalose 作用最强. 这主要是因为其侧链均为非极性基团, 且带有苯环, 更易与海藻糖结合(图3所示). 从图4可以看出, 天冬酰胺和谷氨酰胺的侧链和海藻糖的接触数有较大差异. 例如, 天冬酰胺的侧链和海藻糖的接触数为25, 而谷氨酰胺的侧链和海藻糖的接触数为10.5 主要原因为谷氨酰胺的侧链比天冬酰胺的侧链多一个亚甲基, 从而使谷氨酰胺的侧链的疏水性比天冬酰胺高, 从而极大提高了侧链和海藻糖的亲和作用.综上所述, 侧链是氨基酸和海藻糖的主要作用位点, 而氨基酸的骨架和海藻糖之间的作用却较弱. 尤其是非极性、芳香族氨基酸的侧链和海藻糖的作用最强.图5所示为水分子与氨基酸主链和侧链之间的接触数. 从图5可以看出, 所有氨基酸骨架和水的接触数由于侧链类型、空间结构等的不同, 略有差异, 但最大不超过1 除疏水性氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、胱氨酸、丝氨酸和脯氨酸之外, 其余氨基酸侧链和水的接触数均大于其骨架和水的接触数. 例如, 酪氨酸的侧链和水分子之间的接触数最大, 可达到8 这说明骨架和水的结合作用对于氨基酸和水分子之间的作用影响差别不大. 相反, 对于大部分氨基酸, 侧链是氨基酸和水分子的主要作用位点. 由于天冬酰胺的侧链比谷氨酰胺的侧链少一个亚甲基, 从而使其侧链的亲水性要好于谷氨酰胺的. 因此它和水分子的接触数(368)要稍大于谷氨酰胺的侧链和水分子之间接触数(315).综上所述, 侧链是除了疏水性氨基酸之外的氨基酸和水分子的主要作用位点, 比骨架和水分子之间的作用力要强. 此外, 骨架对侧链和海藻糖的结合作用也有一定影响.图5氨基酸的主链和侧链与水分子之间的接触数Fig.5Number of contacts between backbone andside chain of amino acids andwater1244Acta Phys. -Chim. Sin. 2014V ol.303氨基酸的接触系数考虑到模拟系统中海藻糖和水原子总数的差异对接触数会有所影响, 进一步引入C TW 来分析每种氨基酸分别与海藻糖和水分子的结合倾向. 图6所示为每种氨基酸的接触系数C TW .从图6可以看出, 色氨酸和苯丙氨酸的接触系数最大, 分别为41和3 其次为谷氨酰胺和半胱氨酸, 它们的接触系数均大于20. 蛋氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、异亮氨酸、丙氨酸, 甘氨酸和缬氨酸的接触系数大于10. 酪氨酸、精氨酸、谷氨酸、苏氨酸、脯氨酸和组氨酸因为其与海藻糖间的接触数都为0, 故对应的C TW 值为零. 此处以主链的接触系数作为比较标准是因为优先排阻学说认为蛋白质的优先排阻主要是由蛋白质的主链所引起的. 因此, 海藻糖与主链接触数很少, 而水分子与主链的接触数相对于各氨基酸基本相同, 所以20种常见氨基酸主链的接触系数的平均值为6 基于上述分析, 若各氨基酸的接触系数小于68表明该氨基酸更易于与水分子结合, 而对海藻糖分子进行排阻. 从图6可以看出所有氨基酸对应的接触系数均远小于68, 即这些氨基酸均和水分子优先结合, 而对海藻糖优先排阻. 综上所述, 海藻糖的优先排阻主要由氨基酸的主链和侧链相互作用的结果.基于以上分析, 本研究结果支持优先排阻学说. 当蛋白质在自然状态时, 蛋白质的疏水氨基酸会在疏水相互作用影响下发生疏水塌缩, 而亲水性氨基酸侧链会分布在蛋白质的表面, 因此这些亲水性的侧链会优先和水分子发生相互作用, 而对海藻糖优先发生排阻作用. 当变性状态的蛋白质在海藻图6氨基酸的接触系数(C TW )Fig.6Contact coefficient (C TW ) for each amino acidThe color characterizes the amino acids:black bar, charged; bar filledwith slashes, polar; gray bar, aliphatic; bar filled with dots,aromatic; white bar, apolar糖溶液中, 这些氨基酸和水分子之间的亲合作用均比它们和海藻糖之间的作用更强, 即这些氨基酸更易于和水分子发生相互作用, 而排阻海藻糖分子, 从而造成蛋白质对海藻糖分子的排阻. 当然, 蛋白质在海藻糖溶液中, 海藻糖和水与氨基酸之间的相互作用比本研究体系要复杂. 蛋白质的序列、二级和三级结构都会对海藻糖和水与氨基酸残基之间作用有影响. 将来在研究海藻糖对蛋白质稳定性的影响过程中, 考虑利用二级结构内禀倾向性受溶剂调控的分析方法详细研究海藻糖对蛋白质结构稳定性的影响机制. 29此外, 由于氨基酸在蛋白质分子中的环境与本文选择的三肽系统有显著区别, 为了更真实地了解海藻糖对蛋白质的稳定性的影响. 作者将在后期研究中开展海藻糖稳定蛋白质的作用机理. 考虑到蛋白质分子体系的复杂性, 为了在更大的构型空间上取样，将采用更为有效的构象采样方法——副本交换分子动力学方法来研究海藻糖对蛋白质稳定性的分子机理. 30,314氢键键能从图1可以看出, 海藻糖含有8个羟基, 因此氢键是氨基酸和海藻糖与水分子之间的主要作用力之一, 对氨基酸和海藻糖与水之间的结合作用具有重大贡献. 下面通过计算海藻糖和水与氨基酸之间整体氢键键能的平均值来衡量常用20种氨基酸和海藻糖分子间氢键作用的强弱(表2). 从表2可以看出, 所有氨基酸和水分子间的氢键键能均远大于氨基酸和海藻糖间的氢键键能. 例如, 所有氨基酸和水分子之间氢键键能的平均值为245kJ ?mol -1, 而所有氨基酸和海藻糖分子之间的氢键键能的平均值仅为85kJ ?mol - 另外, 氨基酸同水分子间的氢键键能最大为酪氨酸和水分子之间的氢键, 其键能为30.76kJ ?mol -1, 最小键能为赖氨酸和水分子之间的氢键, 其键能为20.75kJ ?mol - 而氨基酸和海藻糖间的氢键键能最大的为天冬氨酸和海藻糖分子之间的氢键, 它们的键能仅为127kJ ?mol - 其中, 谷氨酸、组氨酸、脯氨酸、苏氨酸、酪氨酸和缬氨酸无论是主链还是侧链, 和海藻糖间的氢键键能均为零, 即这些氨基酸和海藻糖之间没有氢键作用, 这与图4的结果一致. 而谷氨酸、组氨酸、脯氨酸、苏氨酸、酪氨酸和缬氨酸和水分子之间均发生氢键作用. 而带电氨基酸(天冬氨酸, 谷氨酸, 赖氨酸和精氨酸) 和极性氨基酸(丝氨酸, 苏氨酸和酪氨酸) 的主链和侧链均和水分子有氢键.而这些带电和极性氨基No.7白姝等:海藻糖和氨基酸之间相互作用的分子动力学模拟1245表2氨基酸的主链和侧链与海藻糖和水之间氢键键能的平均值Table 2Average values of energies of hydrogen bonds between each amino acid including its backbones andside chains and trehalose and watermolecules酸的侧链和水的氢键键能大于主链和水的氢键键能. 也就是说, 这些氨基酸的侧链更易与水形成氢键, 侧链上的极性基团是氨基酸和水的主要作用位点. 与之相反, 其他氨基酸的侧链和水的氢键键能均小于它们主链和水的氢键键能, 也就是说这些氨基酸主要是通过主链和水发生氢键作用. 因此, 氢键是氨基酸和水的主要结合力. 此外, 水比海藻糖更易形成氢键, 且极性氨基酸侧链的极性基团和主链是氨基酸和水的主要作用位点.酸之外的所有氨基酸和水分子的主要作用位点. 非极性芳香氨基酸的侧链和海藻糖的作用较极性氨基酸侧链和海藻糖的作用强, 而和水分子的作用却较极性氨基酸侧链和水分子的作用弱; 氨基酸和海藻糖和水之间均形成氢键, 但海藻糖-氨基酸之间的氢键弱于氨基酸和水之间的氢键, 极性氨基酸侧链的极性基团和主链是氨基酸和水的主要作用位点. 其中, 谷氨酸、组氨酸、脯氨酸、苏氨酸、酪氨酸和缬氨酸和海藻糖间的氢键键能均为零. 综上所述, 仅从氨基酸残基角度分析, 本研究结果支持海藻糖和蛋白质之间的作用机理为优先排阻学说. 但需要进一步说明的是, 由于本研究中选用的三肽与实际溶液中的蛋白质结构差别较大, 在随后的研究工作中, 我们会继续研究蛋白质的骨架、侧链和整个蛋白质与海藻糖相互作用的机理, 希望基于这些研究可以对海藻糖稳定蛋白质的作用机理有新的认。
物理化学(第五版傅献彩)第12_化学动力学基础2
k
=ν
K
≠ c
=
kBT h
f fA
≠'
fBC
exp
−
E0 RT
一般基元反应 k 的计算式为
k
=
kBT h
f ≠' ΠfB
exp
−
E0 RT
常温
kBT ≈ 1013 s−1 h
36
A (单原子) + B(单原子) ‡ˆˆˆ†ˆ[ALB]≠ (双原子)
( ) k = kBT ( ) ( ) h
25
势能面
Ep
OT ≠
rAB
A+RBC
D
P
rBC
AB+C
A+B+C
26
R点：是反应物A+BC分子的基态。随A原子靠近， 势能沿RT 升高，到T点形成活化络合物 随C原子离去，势能沿TP线下降
P点：是生成物AB+C分子 的基态
D点：是离解为A，B，C原 子时的势能
OEP一侧是原子间 的相斥能，很高
f
3 t
fr2
≠
f
3 t
A
f
3 t
B
exp
−
E0 RT
1个振动自由度用于活化络合物的分解
37
A
(
N
，非线型多原子分子
A
)
+
B
(
N
，非线型多原子分子
B
)
‡ˆˆˆ†ˆ[ALB]≠ ( NA + NB,非线型多原子分子)
( ) k = kBT
( ) ( ) h
高分子物理第二章习题及解答
第二章2.1聚合物的晶态和非晶态结构2.1.1内聚能密度例2－1 根据高聚物的分子结构和分子间作用能，定性地讨论表2-3中所列各高聚物的性能。
表2-3线形高聚物的内聚能密度高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚乙烯259 62聚异丁烯272 65天然橡胶280 67聚丁二烯276 66丁苯橡胶276 66聚苯乙烯305 73高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚甲基丙烯酸甲酯347 83聚醋酸乙烯酯368 88聚氯乙烯381 91聚对苯二甲酸乙二酯477 114尼龙66 774 185聚丙烯腈992 237解：（1）聚乙烯、聚异丁烯、天然橡胶、聚丁二烯和丁苯橡胶都有较好的柔顺性，它们适合于用作弹性体。
其中聚乙烯由于结构高度对称性，太易于结晶，从而实际上只能用作塑料，但从纯C－C单键的结构来说本来应当有很好的柔顺性，理应是个橡胶。
（2）聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯的柔顺性适中，适合用作塑料。
（3）聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙66和聚丙烯腈的分子间作用力大，柔顺性较差，刚性和强度较大，宜作纤维。
可见一般规律是内聚能密度<70卡/厘米3的为橡胶；内聚能密度70～100的为塑料；>100的为纤维。
2.1.2 比容、密度、结晶度例2－2 由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×103kg·m-3，和ρa=1.335×103kg·m-3，内聚能ΔΕ=66.67kJ·mol-1(单元)．今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样，重量为2.92×10-3kg，试由以上数据计算：(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度；(2)涤纶树脂的内聚能密度．解(l) 密度结晶度或(2) 内聚能密度文献值CED＝476(J·cm-3)例2－3 试从等规聚丙烯结晶（α型）的晶胞参数出发，计算完全结晶聚丙烯的比容和密度。
gromacs文件介绍and一些杂知识
（1）gromacs(GMX) 各种文件格式详细，可以查阅GROMACS 手册第5章第6小节，以下为简要介绍。
CPT文件：该文件为模拟断点文件（check point，.cpt）。
该文件为模拟过程固定时间间隔产生，保存模拟系统所有信息。
该文件一部分可以在能量文件（.edr）找到，一部分可以在双精度轨迹文件（.trr）中找到。
如果模拟不幸因为外界条件中断（如断电，模拟人发脾气砸电脑等），可以使用该文件重新在断点处开始模拟，以节省模拟时间。
同时也可以依靠该断点文件开始，并延长模拟计算（见tpbconv）。
EDR文件：系统能量文件（energy，.edr）。
该文件记录模拟输入文件中定义的能量组的各种相互作用能量等。
EPS文件：封装文件格式（.eps），并不是GROMACS自身文件格式，可以当图片打开。
LINUX系统下一般已经有默认打开程序，WINDOWS要安装其他打开程序（可以GOOGLE以下）。
GROMACS的DSSP和罗麽占陀罗图等通过xpm2ps处理后都是这个文件格式。
习惯就好。
G87文件：分子坐标文件（.g87）。
该文件记录并只记录原子坐标和速度，不含原子序号。
并只记录常压强模拟系统的盒子信息。
G96文件：分子坐标文件（.g96）。
GROMOS96程序的分子坐标文件，模拟程序以15.9的C语言格式写入，精度较高，但是会比较大。
包含有文件头，时间步，原子坐标，原子速度，以及盒子信息等。
GRO文件：分子坐标文件（.gro）。
GROMACS的最主要分子坐标文件，明白这个文件，就基本明白使用GROMACS了。
该文件类型的各个文本列字数固定，C语言的写入格式为："%5d%5s%5s%5d%8.3f%8.3f%8.3f%8.4f%8.4f%8.4f"。
具体固定文本列有：残基序号，5位数；残基名称，5字母；原子名称，5字母；原子序号，5为数；原子坐标三列，X，Y，Z坐标各8位数，含3个小数位；速度同坐标，速度单位为nm/ps（km/s）。
高分子化学习题解答
第一章绪论思考题1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。
答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。
在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。
在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。
在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。
如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。
聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。
聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平X表示。
均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以n2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。
答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。
聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule的术语。
从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。
根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。
多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。
齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。
低聚物的含义更广泛一些。
3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。
选择其常用分子量，计算聚合度。
聚合物结构式（重复单元）聚氯乙烯-[-CH2CHCl-]- n聚苯乙烯-[-CH2CH(C6H5)-]n涤纶-[-OCH2CH2O OCC6H4CO-]n尼龙66（聚酰胺-66）-[-NH(CH2)6NH CO(CH2)4CO-]n聚丁二烯-[-CH2CH=CHCH2 -]n天然橡胶-[CH2CH=C(CH3)CH2-]n聚合物分子量/万结构单元分子DP=n 特征量/万塑料聚氯乙烯聚苯乙烯5~1510~3062.5104800~2400960~2900(962~2885)足够的聚合度，才能达到一定强度，弱极性要求较高聚合度。
第一章__高分子链的结构 011022
第一章高分子链的结构10学时概述§1.1 高分子链的近程结构高分子链的化学结构高分子链的立体化学结构§1.2 高分子链的远程结构高分子链的构象与柔顺性高分子链构象的统计理论和柔性的定量描述掌握内容：1、高分子结构特点、各层次结构的主要内容及链结构与性能的关系2、构象、构型、柔顺性和链段等基本概念及定量描述3、影响柔顺性的因素，并能根据分子结构判断柔顺性的大小理解内容：1、几何算法、高斯统计法计算几种均方末端距的假设、计算过程2、静态柔顺性与动态柔顺性概述1 高聚物的特点：①分子量很大。
比小分子高出好几个数量级。
②链式结构：由很大数目的结构单元（103-105）以共价键相连接而构成。
③链的柔顺性：主链有一定的内旋转自由度，并由于热运动，链的形状可以不断改变。
（产生非常多的构象：DP=100的PE，构象数1094。
）④分子量和分子尺寸的多分散性。
各个分子的分子量和结构都存在或多或少地差异。
所以，高分子的分子量和分子尺寸只能是某种意义上的统计平均值。
我们只能通过某种测量手段知道这种统计平均值。
⑤由于分子量很大，所以分子间的相互作用对凝聚态结构和物理性能有着重要影响。
⑥物质结构的多层次性。
如链结构、凝聚态结构、织态结构等许多层次。
凝聚态的有序程度变化很大，依赖于加工条件。
2. 高分子结构的层次：物质的结构：指在平衡态分子中原子之间或平衡态分子间在空间的几何排列。
Short-range structure（1）高分子链的近程结构：又称化学结构或一级结构，指的是单个分子的结构和形态，它研究的是单个分子链中原子或基团的几何排列情况。
近程结构研究的范围为高分子的构造和构型。
指的是单个高分子内结构单元的化学结构（构造）和立体化学结构（构型）。
Long-range structure（2）高分子链的远程结构：又称二级结构。
研究的是分子的大小和形态，链的柔顺性和分子的构象。
例如：是伸直链、无规线团还是折叠链、螺旋链等。
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第２４卷第４期 ２Ｏ】１年ｌ２月 聊城大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉ ｉａｏｃｈｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．） ＶＯｌ＿２４ ＮＯ．４
Ｄｅｃ．２０１ｌ
Ｔｗｅｅｎ８０／ＡＥＯ２０体系 胶束形成的分子问相互作用 汤晓露 王仲妮 周 武 （山东师范大学化学化工与材料科学学院，农药医药中间体清洁生产教育部工程技术中心，山东济南２５００１４） 摘 要 用ｗｉｌｈｅｌｍｙ吊片法研究了油烯基聚氧乙烯（２０）醚（ＡＥＯ 。）／Ｔｗｅｅｎ８０混合体系的平衡 表面张力．探讨了温度对其平衡表面张力的影响，计算了混合体系的表面活性（ｃＭｃ，）， ，Ｆｍ ， Ａ 。 ，ｐＣ 。），并进一步用Ｃｌｉｎｔ和Ｒｕｂｉｎｇｈ理论探讨该混合体系在胶束形成过程中的分子问相互 作用参数 ，分子交换能￡ ．结果表明：在一定条件下，ＡＥＯ 。和Ｔｗｅｅｎ８０混合体系表面活性得 到提高，且混合胶束形成过程中产生较强烈的相互作用．其在２５℃时所有配比都有协同效应，在 ３０℃和３５℃下，当ｏ【Ａ ＜０．５０时混合体系与理想模型相比表现为负偏离，其 和ｅ 分别在一 １．８４一一１２．４７和一０．５１ ｋＪ／ｍｏｌ一一５．３２ ｋＪ／ｍｏｌ之间． 关键词 表面活性剂混合体系，表面张力，表面活性剂相互作用参数（Ｂ），分子交换能（￡ ） 中图分类号０６４７．２ 文献标识码Ａ 文章编号 １６７２—６６３４（２０１１）０４—００７６—０５
表面活性剂在溶剂中会自发形成多种聚集体结构，由于组份不同会导致其微观性质的变化，因此单一 组份的表面活性剂通过复配后表面活性、形成聚集体的能力等往往表现出极大的不同口］．控制组份就可以 控制混合体系的性质，因而对于混合表面活性剂的相互作用的研究，无论是在理论上还是应用上都有着极 大的意义． 油烯基聚氧乙烯（２０）醚（ＡＥＯ 。）和Ｔｗｅｅｎ８０在分子结构上具有相同的疏水链和相同的聚氧乙烯个 数，而且都具有良好的渗透和增溶能力，加之其较低的毒性，使其在药物、食品、日用品等领域表现出极大 的优势．Ｋｂｉｒ－ｕｄ—Ｄｉｎ¨２］，Ｊａｖｅｄ Ｒ．Ａｋｂａｒ＿３ 等人研究了Ｔｗｅｅｎ８０在２５。Ｃ和３Ｏ。Ｃ下平衡表面张力值与溶液 浓度对数的关系．在相行为方面ＡＥＯ。。在离子液体中的聚集体形成已经研究，体系存在六角状液晶和立 方状液晶 等多种具有良好黏弹性的聚集体，在药物载体方面有着极高的应用前景．关于Ｔｗｅｅｎ８０形成 囊泡 ］，溶致液晶 也有相关文献报道．但迄今为止，未见有关ＡＥＯ。。在表面张力方面的文献报道， Ｔｗｅｅｎ８０／ＡＥＯ 。两种非离子表面活性剂的相互作用更是未知．本文主要研究ＴｗｅｅｎＳ０／ＡＥＯ 。两种表面 活性剂在不同温度下的表面活性及其胶束形成的相互作用的性质和大小．所得结果对于Ｔｗｅｅｎ８０／ＡＥＯ 复配体系的深入研究及其在药物，食品载体等方面都提供了有益的信息．
１ 实验 １．１实验药品 Ｔｗｅｅｎ８０（分析纯，上海展云化工），聚氧乙烯（２Ｏ）油基醚（纯度＞９９ ），由Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ 提供所有药品使用前未经进一步处理，水为二次蒸馏水．
收稿日期：２０１１－０６—１９ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（３１０７１６０３） 通讯作者：王仲妮，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｏｎｇｎｉｗ＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ 第４期 汤晓露等：Ｔｗｅｅｎ８Ｏ／ＡＥ０ｚ。体系胶束形成的分子间相互作用 ７７ ＨＯ（ＣＨ ＣＨ Ｏｈ （ＯＣＨ：ＣＨ０２ｏＯＨ ｘＯＨ （ＣＨ２ＣＨ。）ｙ一一ＯＯＣＣ Ｈｔ ＣＨ＝ＣＨＣｓＨ ，
２）ｚＯＨ
Ｔｗｅｅｎ ８０：Ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｓｏｒｂｉｔａｎ ｍｏｎｏｏｌｅａｔｅ 图１所用表面活性剂的结构式 １．２实验方法 利用ｗｉｌｈｅｌｍｙ吊片法通过ＳＴ－１表面张力仪测定体系２５℃、３０℃、３５℃下的平衡表面张力．通过稀释 高浓度的表面活性剂和混合表面活性剂溶液作为原溶液，搅拌，平衡一定的时间，测定表面张力值，直至表 面张力值在１５ ｒａｉｎ内不再变化，所有实验测定均在恒温条件（±０．Ｏ２℃）下进行．
２结果与讨论
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￡一５。。’’ｉ 一４’ ’’ｉ 一３’ ’。。－６：０１’。’ ｃ／ｍｏｌ·Ｌ一１ 图２单一组份的表面张力等温线（ａ）：ＡＥＯ （ｂ）：Ｔｗｅｅｎ８０
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●ａ＝０．１０ １．ａ＝Ｏ．１９ ◆ａ＝０．４１ ａ＝Ｏ．６０ ＾ａ＝０．７０ 青 ＝０．７９
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图３ ２５℃时各混合体系在水中表面张力等沮线 １Ｅ一 ０ １Ｅ— ０ ～～ 。～： 薯 ３ｏ℃‘ ～ ：～ ．～． ：３ ５ 一 ．～～ ：℃～ ＿ ＾ ～ Ｊ 。１ 。 · ｌ·２５℃’ ｌ·３０℃ Ｉ▲３５￣Ｃ 以ＥＯ” 图４各混合体系ＣＭＣ—ｅｔ Ｅｏ 系
（虚线：Ｃｌｉｎｔ理想模型，散点：实验所得ＣＭＣ） ７８ 聊城大学学报（自然科学版） 第２４卷 ２．１混合体系表面活性 ＡＥＯｚ。、Ｔｗｅｅｎ８０单一组份在２５℃、３０℃、３５℃时平衡表面张力值（ ）与溶液浓度的关系曲线见图２一 图３，各混合体系的表面性质ＣＭＣ， ｃＭｃ，／－＇ｍ ，ｐＣ 。，Ａ 列于表１，计算方法与前期工作相同 ．由图２—３ 知在我们所测范围中，单一组份的ＣＭＣ，７ｃＭｃ值随着温度的升高逐渐降低，但ＡＥＯ。。的７ 变化值很小， 受温度影响不明显．混合体系的ＣＭＣ在ａ 叽 ＜０．５时随着温度升高而降低，而丫。Ｍ 受温度影响在 ＡＥＯ 。摩尔分数低时不明显，当ａ ＞０．６０时随温度的升高而降低，这与单一组份性质明显不同．在 ３０℃、３５℃下 。， ≈Ｏ．３时有最小临界胶束浓度，而２５℃则有ａ 一０．４１、０．７９两处较小值．值得关注 的是当ａ 一０．４１三个温度下的ＣＭＣ值相差很小，此时温度对于临界胶束浓度的影响可以忽略． 由表中ｐＣ。。值可知ＡＥＯ。。降低表面张力的效率要强于ＴｗｅｅｎＳ０，还可以看出两种表面活性剂的ｐＣ 。 值最小都出现在３Ｏ。Ｃ时，不同的是ＡＥＯｚ。的最大ｐＣ 。值出现在３５℃，Ｔｗｅｅｎ８０则是在２５。Ｃ时降低表面张 力的效果最好．对于混合体系当ａ ＜０．３０时随着温度的升高，ｐＣ 。值逐渐降低，当ａ ＞０．３０时则是 逐渐增大的．由此推测，混合体系降低表面张力的效率随温度的变化规律与单一组份所占的摩尔分数有 关．从表１中可以看出，温度为２５℃下在ａ 一０．７９时Ａ 。 突然下降，此时Ａ…到达最小值．随着升高到 ３Ｏ℃、３５℃时，Ａ 。 最小值分别移动到ａＡ 一０．３０和０．１９处． 表１ ＴｗｅｅｎＳ０／ＡＥＯ 。体系表面性质及分子问相互作用
Ｔ（℃）０／ＡＥＯ２０
２５℃
３Ｏ℃ ３５℃
０ ０．１０ ０．１９ ０．４１ Ｏ．６Ｏ Ｏ．７０ ０．７９ １ ０ ０．１０ Ｏ．１９ ０．３０ ０．４１ ０．５０ ０．６０ ０．９０ １ ０ ０．１０ ０．１９ Ｏ．３Ｏ ４１ ５Ｏ ７９ ０．９Ｏ １ ＣＭＣ×１０ ３Ｏ．７ １２．４ ５．６５ Ｏ．８８ ２．５４ １．９６ ０．９３ ４．７３ ２１．７ ３．０ ４．９２ ０．５８ ０．７４ １１．５ １３．０ ６．２３ １．７４ １２．７ １．４１ ０．４１ ０．３４ ０．６８ ５．５Ｏ ４．０ ３．９５ １．４３ ＹｃＭｃ ｍＮ·ｍ＿。 ４０．１ ３７．１ ３９．０ ３８．４ ３８．１ ３７．４ ３７．４ ３８．Ｏ ３８．２ ３７．６ ３８．８ ３８．３ ３７．１ ３６．９ ３７．１ ３６．２ ３７．９ ３７．２ ３８．５ ３８．９ ３９．１ ３７．２ ３６．２ ３６．０ ３５．６ ３６．７ ｐＣ２０ 工１ｍ ×１Ｏ ｍｏ１．ｃｍ ＴｗｅｅｎＳ０／ＡＥＯ２ｏ ６．２８ ７．３Ｏ ８．５３ ７．Ｏ５ ７．５Ｏ ８．７７ ６．４３ ７．９５ ６．Ｏ１ ６．５５ ６．７４ ６．３４ ７．０９ ７．９９ ８．５６ ６．９７ ７．７１ ６．Ｏ６ ６．５５ ５．８６ ６．２１ ７．２２ ７．６Ｏ ７．１１ ７．５０ ９．３２ Ｏ．５５ ０．５９ Ｏ．４３ ０．７９ Ｏ．６２ ０．５０ １．０６ Ｏ．５４ Ｏ．６８ ０．７８ Ｏ．６２ １．０５ Ｏ．８２ ０．４９ ０．４３ ０．６９ Ｏ．５８ ０．７２ ０．７７ １．３７ １．１４ ０．７７ ０．５７ ０．６８ ０．６３ Ｏ．４４ Ａ… （Ａ２） ３００．９３ ２８Ｏ．１２ ３８７．２１ ２０９．２１ ２６７．Ｏ６ ３２９．５９ １５６．７ｌ ３０９．３３ ２４４．２８ ２ｌ２．９６ ２６７．９２ １５８．２Ｏ ２０２．５８ ３３９．Ｏ１ ３８６．３ｌ ２４０．７４ ２８６．４０ ２３Ｏ．７１ ２１５．７３ １２１．２５ ｌ４５．７１ ２１５．７３ ２９１．４３ ２４４．２８ ２６３．６７ ３７７．５３ ０．４６ Ｏ．５４ ０．５６ Ｏ．６５ Ｏ．６５ ０．６３ Ｏ．５１ ０．６４ ０．５７ ０．６０ １．８４ ４．Ｏ１ １Ｏ．３１ ５．７４ ６．５７ １０．２５ ４．４１ １．２１ ９．４２ ７．７３ Ｏ．５１ —６．７４ Ｏ．５３ —１０．２１ ０．５６ 一ｌＯ．６６ ０．６０ —１２．４７ Ｏ．７６ １．６５ ４．２６ ２．３７ ２．７１ ４．２３
１．８５ Ｏ．５１ ３．９５ ３．２４
２．８８ ４．３６ ４．５５ ５．３２
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