一、结构

十六烷基三甲基溴化铵（Cetyltrimethylammonium bromide, CTAB），也称为鲸蜡基三甲基溴化铵（Cetyl源自鲸蜡油，指十六烷基）。它是一种典型的季铵盐型阳离子表面活性剂。

其化学结构由三部分组成：

1. 亲水头基：一个带永久正电荷的季铵阳离子基团 [N⁺(CH₃)₃]。这是其作为阳离子表面活性剂的核心特征。

2. 疏水尾链：一个由16个碳原子组成的直链烷基 (C₁₆H₃₃-)。这个长链烷基是其疏水性的来源。

3. 抗衡离子：一个溴离子 (Br⁻)，用于平衡季铵阳离子的正电荷。

化学式： C₁₉H₄₂NBr
简写式： CH₃(CH₂)₁₅N(CH₃)₃Br 或 C₁₆TAB
CAS号： 57-09-0

结构式：

               Br⁻
                |
[CH₃-(CH₂)₁₅ - N⁺ - CH₃]
                |
               CH₃

二、特性

CTAB具备阳离子表面活性剂的通用特性，且因其16碳的链长，在许多方面表现尤为突出：

1. 两亲性：分子同时具有亲水头和疏水尾，能吸附在界面（如气-液、油-水界面），显著降低表面张力。

2. 形成胶束：在水溶液中，当浓度超过其临界胶束浓度（CMC） 时，CTAB分子会自组装形成球状、棒状等结构的胶束。其CMC值较低，约为 0.9 - 1.0 mM（25°C）。这意味着它形成胶束的效率很高。

3. 杀菌性：带正电的头基能强烈吸附于带负电的细菌、真菌等微生物的细胞膜上，破坏膜结构，导致细胞死亡，因此具有很好的杀菌消毒能力。其杀菌效果通常优于碳链更短的TTAB。

4. 柔软与抗静电性：能吸附在带负电的织物纤维表面，使纤维变得柔软光滑，并消除静电。

5. 化学稳定性：季铵盐结构对酸、碱都比较稳定，不易水解。

6. 相容性：可与大多数非离子和两性离子表面活性复配，但与阴离子表面活性剂混合会产生沉淀。

7. 物理形态：常温下为白色或浅黄色粉末或蜡状固体。易溶于热水和乙醇，在冷水中溶解度较小。

三、主要应用

CTAB的应用极其广泛，覆盖了从工业到科研的多个领域：

1. 纳米材料合成（最关键的应用之一）

   • 软模板剂：这是CTAB最著名的应用。它在溶液中形成的胶束可以作为“纳米反应器”或结构导向剂，引导合成具有特定形貌的纳米材料。

     • 金纳米棒（GNR）合成：CTAB是合成金纳米棒不可或缺的试剂，其胶束结构引导金原子沿一个方向优先生长，形成棒状结构。

     • 介孔二氧化硅材料（如MCM-41）：CTAB作为结构模板剂，其胶束阵列决定了最终材料规整的孔道结构。

     • 其他如合成纳米片、纳米立方体等也常用到CTAB。

2. 生物化学与分子生物学

   • 细胞裂解与DNA/RNA提取：CTAB是经典的CTAB法的核心试剂，用于从植物组织或富含多糖多酚的样品中提取高质量的总DNA。其原理是：CTAB在高温高盐条件下与核酸形成可溶性复合物，而与多糖、蛋白质等杂质分离，随后在低盐条件下沉淀出核酸。

   • 蛋白质电泳：用作样品缓冲液成分，帮助疏水膜蛋白溶解。

3. 消毒剂与杀菌剂

   • 用于配制医疗器械消毒液、家用和工业用杀菌剂、洗手液等。它对多种细菌和真菌有效。

4. 个人护理与化妆品

   • 洗发水与护发素：作为主要调理剂，其阳离子头基能吸附在带负电的头发损伤部位，抚平毛鳞片，提供优异的抗静电性和柔顺感。

   • 化妆品乳化剂：用于膏霜、乳液等产品，帮助稳定油相和水相。

5. 纺织工业

   • 织物柔软剂：主要成分之一，使织物触感柔软蓬松。

   • 抗静电剂：用于化纤织物的处理。

6. 分析化学

   • 胶束电动色谱（MEKC）：作为缓冲添加剂，其形成的胶束作为“准固定相”，用于分离中性分子。

7. 相转移催化剂（PTC）

   • 用于有机合成中，促进水相和有机相之间的反应，提高反应速率和产率。

总结：CTAB vs. TTAB

注意事项：
CTAB具有一定的毒性和刺激性，对眼睛、皮肤和呼吸道有刺激作用。它对水生生物有毒性，使用时需做好防护，并按规定处理废液。在生物学应用中，后续需要彻底去除CTAB，以免干扰后续实验（如酶促反应）。