十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) (CAS 57-09-0) — 性质与应用完整指南
十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) (CAS 57-09-0) — 性质与应用完整指南
类别: 阳离子表面活性剂 | 分子式: C19H42BrN | 分子量: 364.45 g/mol
文章类型: 产品简介
目标关键词: CAS 57-09-0, 十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)
字数: ~1800
最后更新: 2026-06-20
SEO/GEO 目标: "57-09-0 应用", "购买十六烷基三甲基溴化铵 (ctab)", "十六烷基三甲基溴化铵 (ctab) 性质"
什么是十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)？
十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) (CAS 57-09-0) 是一种季铵盐阳离子表面活性剂，分子式为 C19H42BrN，分子量为 364.45 g/mol [SRC-001]。IUPAC 名称为十六烷基三甲基溴化铵。CTAB 由一个长的疏水性 C16 烷基尾链和一个亲水性三甲基铵头基组成，这赋予其两亲性，使其能在临界胶束浓度 (CMC) 以上驱动胶束形成 [SRC-001]。
CTAB 广泛用作纳米材料合成中的结构导向剂、分子生物学中的细胞裂解试剂、相转移催化剂以及药物制剂中的防腐剂/消毒剂 [SRC-004]。其形成棒状胶束的能力使其在各项异性纳米颗粒合成中具有独特价值。
物理和化学性质
| 性质 | 数值 | 来源 |
|---|---|---|
| CAS 号 | 57-09-0 | [SRC-001] |
| 分子式 | C19H42BrN | [SRC-001] |
| 分子量 | 364.45 g/mol | [SRC-001] |
| IUPAC 名称 | 十六烷基三甲基溴化铵 | [SRC-001] |
| 外观 | 白色至类白色结晶粉末 | [SRC-002] |
| 熔点 | ~237 °C (分解) | [SRC-002] |
| 密度 | ~0.99 g/cm³ | [SRC-002] |
| 水溶性 | ~36 g/L at 25 °C (高度可溶) | [SRC-002] |
| 临界胶束浓度 (CMC) | ~0.9 mM in water at 25 °C | [SRC-004] |
| pH (1% 水溶液) | 5.0–7.5 | [SRC-002] |
| 闪点 | 不适用 (固体) | [SRC-002] |
| 折射率 | 不适用 (固体) | — |
| 蒸气压 | 室温下可忽略不计 | [SRC-002] |
| 表面张力 (在 CMC 时) | ~36 mN/m | [SRC-004] |
| 阳离子电荷密度 | 每个分子带一个正电荷 | [SRC-001] |
| XLogP | 不可用 (离子化合物) | [SRC-001] |
| TPSA | 0 Ų (季铵盐) | [SRC-001] |
作用原理
CTAB 通过其两亲性分子结构发挥 阳离子表面活性剂 的功能。长的 C16 烃尾链提供疏水性，而三甲基铵头基则带有永久正电荷 [SRC-004]。
在低于 CMC (~0.9 mM) 的水溶液中，CTAB 以单个单体形式存在。高于 CMC 时，分子自组装成 球形胶束，疏水尾链向内，阳离子头基向外。在更高浓度 (>20 wt%) 或存在抗衡离子时，CTAB 会形成 棒状胶束 和 六方液晶相 —— 这是其在介孔材料合成中发挥结构导向作用的基础 [SRC-004]。
在 金纳米棒合成 中，CTAB 具有双重功能：(1) 作为软模板，形成棒状胶束以导向各项异性生长；(2) 作为稳定剂，通过阳离子头基的静电排斥作用防止纳米颗粒聚集 [SRC-004]。Br⁻ 抗衡离子也起着关键作用，它选择性地吸附在特定的晶面上，促进沿纵轴的生长。
在 DNA 提取 中，CTAB 的阳离子头基与 DNA 带负电的磷酸骨架结合，形成不溶的 CTAB-DNA 复合物并从溶液中沉淀出来，而多糖和多酚则在高盐缓冲液中保持可溶 [SRC-005]。
关键应用
代表性方案：通过种子介导生长合成金纳米棒
目标: 使用 CTAB 作为结构导向剂合成具有可调长径比的金纳米棒。
材料:
- CTAB (CAS 57-09-0), ≥99% 纯度: 7.304 g (20 mmol) [SRC-002]
- 四氯金(III)酸三水合物 (HAuCl4·3H2O): 0.079 g (0.20 mmol)
- 硝酸银 (AgNO3): 0.034 g (0.20 mmol)
- L-抗坏血酸: 0.035 g (0.20 mmol)
- 硼氢化钠 (NaBH4): 0.006 g (0.16 mmol)
- 去离子水: 总计 200 mL
故障排除:
- 球形颗粒而非棒状: CTAB 浓度太低，或温度太高。保持 25–30 °C。
- 产率低: 抗坏血酸已降解 —— 需新鲜配制。
- 聚集: CTAB 稳定作用不足。将 CTAB 浓度提高至 0.12 M。
处理与储存
- GHS 危害: H302: 吞咽有害 [97% 的 ECHA 通知]；H315: 造成皮肤刺激 [45.6%]；H318: 造成严重眼损伤 [91.7%]；H335: 可能引起呼吸道刺激 [38.9%]；H373: 长期或反复接触可能损害器官 [34.9%]；H400: 对水生生物毒性极大 [95%]；H410: 对水生生物毒性极大并具有长期持续影响 [26.1%] [SRC-001]
- 信号词: 危险 [SRC-001]
- 象形图: GHS05 (腐蚀性, 用于 H318), GHS07 (感叹号, 用于 H302/H315/H335/H373), GHS09 (环境, 用于 H400/H410) [SRC-001]
GHS 验证说明 (2026-06-20): CTAB GHS 分类已根据 PubChem CID 5974 ECHA C&L 清单 (823 条通知) 进行验证。原始条目错误地将 GHS06 (骷髅) 分配给 H302 —— H302 (急性毒性 4 类) 应使用 GHS07，而非 GHS06。补充了原始条目遗漏的 H335 (呼吸道刺激, 38.9%) 和 H400 (水生急性毒性, 95%)。H410 的出现比例为 26.1% (并非某些供应商可能标明的 100%)。 [SRC-001]
- 储存: 在 2–8 °C 下储存于密闭容器中。防潮 (具吸湿性)。CTAB 在正常条件下稳定，但在约 237 °C 以上分解。 [SRC-002]
- PPE: 丁腈手套、带侧护罩的安全护目镜、实验服和闭趾鞋。处理大量或产生粉尘时，请使用呼吸防护。在通风良好的通风橱中操作。 [SRC-002]
法规与合规
化学品名录: CTAB (CAS 57-09-0) 已列入主要化学品名录，包括 TSCA (美国)、EINECS/EC 200-311-3 (欧盟)、ENCS (日本)、IECSC (中国)、KECL (韩国) 和 AICS (澳大利亚) [SRC-001]。
GHS 分类: 根据 ECHA C&L 清单数据 (823 条通知) 在各司法管辖区协调一致。国家实施 (EU CLP、US OSHA HazCom 2012、中国 GB 30000) 可能有额外要求 [SRC-001]。
环境法规: CTAB 被归类为对水生生物毒性极大 (H400/H410)。大多数司法管辖区禁止将其排入水道。含 CTAB 的废水在排放前必须进行处理。欧盟 REACH 注册要求 >1 吨/年 [SRC-001]。
运输信息: 大多数数量不被归类为危险品运输 (散装运输请与供应商核实)。 [SRC-002]
出口管制: 标准研究和工业化学品 —— 无已知特定出口管制。 [SRC-004]
常见问题解答
为什么 CTAB 对金纳米棒合成至关重要，而对球形纳米颗粒则不然？
CTAB 在存在适当抗衡离子时，高于其第二临界胶束浓度会形成 棒状胶束。这些胶束充当软模板，将金晶体的生长限制在一个维度上。此外，CTAB 和 Br⁻ 离子选择性地吸附在生长中金晶体的 {100} 晶面上，促进沿 [110] 轴的生长。球形金纳米颗粒可以用柠檬酸盐合成 (无定向模板)，但各项异性棒需要 CTAB 独特的胶束形态 [SRC-004]。
CTAB 和 SDS 在 DNA 提取方面有何区别？
CTAB 是一种 阳离子 表面活性剂，通过与带负电的磷酸骨架发生静电相互作用结合 DNA，在高盐条件下引起选择性沉淀。SDS 是一种 阴离子 表面活性剂，通过破坏膜来裂解细胞，但不能选择性地沉淀 DNA。对于富含多糖和多酚的植物组织，CTAB 提取是首选，因为 CTAB-DNA 沉淀会使这些污染物留在溶液中，而基于 SDS 的方法则需要额外的纯化步骤 [SRC-005]。
CTAB 可以用其他十六烷基三甲基铵盐替代吗？
CTAB (溴化物盐) 是最常用的形式。CTAC (氯化物盐) 可在某些应用中替代，但会产生不同的胶束形态，并可能在金合成中产生较短的纳米棒。抗衡离子 (Br⁻ 与 Cl⁻) 会影响胶束曲率和晶面结合。对于 DNA 提取，两种盐都有效，但已发表的方案绝大多数指定使用 CTAB [SRC-004]。
如何安全处置 CTAB 废物？
CTAB 对水生生物毒性极高 (H400/H410)。切勿倒入下水道。 将所有含 CTAB 的废物 (溶液、固体、受污染的 PPE) 收集到指定的危险废物容器中。如果当地法规允许，可用活性炭中和。对于大量废物，请咨询有资质的危险废物处理承包商。将 CTAB 废物纳入您所在机构的化学品卫生计划 [SRC-002]。
胶束形成需要多少浓度的 CTAB？
CTAB 在纯水中 25 °C 时的临界胶束浓度 (CMC) 约为 0.9 mM (~0.03 wt%)。高于此浓度，会形成球形胶束。在浓度 >20 wt% 或存在盐时，会出现棒状胶束和液晶相。对于金纳米棒合成，典型的 CTAB 浓度为 0.05–0.1 M (远高于 CMC)。对于 DNA 提取，标准浓度为 2% (~55 mM) [SRC-004]。
CTAB 用于药品安全吗？
CTAB 被批准用于浓度高达 0.1% 的外用消毒剂、润喉糖和漱口水。然而，较高浓度下 摄入不安全 (H302)，并会导致严重的眼损伤 (H318)。药物制剂必须符合地区药典标准。由于细胞毒性问题，CTAB 不应在肠胃外或眼科制剂中使用 [SRC-002]。
购买渠道
十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) (CAS 57-09-0) 目前未列在 CoreyChem 产品目录中。请联系 sales@coreychem.com 寻求采购协助。 [SRC-003]
我们的采购团队可以协助从全球合格的制造商处进行采购。请在提交询价时提供 CAS 号、所需数量和期望纯度，以便获得最快回复。