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Gemini表面活性剂,作为一种新型的表面活性剂,在最近几十年得到了广泛的关注。因其结构上的特殊性,Gemini表面活性剂较传统表面活性剂具有更好的性质：如较高的表面活性,较低的临界胶束浓度,丰富的聚集行为以及较低的Krafft点。由于表面活性剂在科学研究和实际应用上的广泛应用,合成一些新的具有特殊结构的Gemini表面活性剂已经成为化学,生物,材料领域的研究的热点话题。本文通过对分子结构进行调控,合成了两大类以五元杂环为头基的Gemini表面活性剂：以吡咯烷为头基的阳离子型Gemini表面活性剂和以酰亚胺为头基的pH敏感型的Gemini表面活性剂。通过表面张力,电导率,荧光探针,动态光散射,冷冻透射电镜,扩张流变技术对它们的溶液和界面性质进行了系统的研究。本论文主要分为以下六个部分：(1)论文的第一部分概述了Gemini表面活性剂的发展,合成,特性以及应用。发现了合成新型Gemini表面活性剂的必要,为本论文的开展提供了理论依据。(2)论文的第二部分合成了两大系列的以五元杂环为头基的Gemini表面活性剂：以吡咯烷为头基的阳离子型Gemini表面活性剂和以酰亚胺为头基的pH敏感型的Gemini表面活性剂。并且通过核磁共振(NMR),高分辨率质谱(ESI-MS),偏光显微镜(POM)和元素分析(EA)等方法对它们的结果进行了表征。结果表明,合成的产物均为目标产物且具有非常高的纯度。(3)论文的第三部分采用表面张力,电导率,荧光探针等方法考察了不同疏水尾链长度的吡咯烷型Gemini表面活性剂Cn-4-nPB(n=10,12,14,16)的表面活性和胶束化性质。通过对Cn-4-nPB和m-s-m型(CsH2s+1-α,ω-(CmH2m+1N+(CH3)2)2)Gemini表面活性剂比较,发现以杂环为头基的Gemini表面活性剂Cn-4-nPB具有更高的表面活性。同时发现改变疏水尾链对Gemini表面活性剂的胶束化也有着比较大的影响：当疏水尾链为n=10,12,14时,胶束化过程以熵驱动作为主导驱动；当连接疏水尾链增加到16时,胶束化过程则以焓驱作为主导驱动。(4)论文的第四部分采用表面张力,电导率,荧光探针,动态光散射,冷冻透射电镜等方法考察了不同连接基团长度的吡咯烷型Gemini表面活性剂C12-s-12PB(s=3,4,6,8,10,12,14,16)的表面活性和胶束化性质。通过比较,发现其与m-s-m型Gemini表面活性剂变化规律不同的地方：极限吸附面积随着连接基团长度增加而增加。并基于Gibbs吸附公式运用局限性,对此进行了详细的阐述。通过表面张力、电导率、荧光探针、紫外可见分光光度、动态光散射和冷冻透射电镜的测试方法从多方面论证了C12-14-12PB和C12-16-12PB溶液中预胶束和双拐点现象。通过电导率研究通过获得热力学参数的分析,发现疏水尾链和连接基团中CH2基团在胶束化时的贡献是不同的。(5)论文的第五部分采用π-A等温线和扩张液滴技术对C18-s-18PB (s=3,8,12)表面活性剂的界面单分子膜及其粘弹性进行了研究。π-A等温线的研究结果表明,不同连接基团长度的C18-s-18PB的单分子膜都处在液态扩张膜。扩张液滴技术的研究结果表明,表面活性剂的连接基长度,外界扰动频率和表面压均对界面膜的扩张粘弹性有着重大的影响。(6)论文的第六部分采用pH滴定,表面张力,荧光探针等方法研究了疏水尾链和pH对酰亚胺为头基的Gemini表面活性剂Di-CnPO的表面活性和胶束化性质的影响,进而研究了pH诱导溶液聚集体结构的转变。