[發(fā)明專利]含相鄰五元環(huán)富勒烯的合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810070685.1
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101234761A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃榮彬;朱峰;廖照江;錢卓真;譚元植;韓曉;謝素原;鄭蘭蓀
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B1/00;B82B3/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種富勒烯，尤其是涉及一種采用宏量合成含相鄰五元環(huán)富勒烯氯化衍生物的方法。

背景技術(shù)

富勒烯是一類由五元環(huán)和六元環(huán)組成的空心碳籠。其中五元環(huán)為固定數(shù)目12個，而六元環(huán)的數(shù)目不限。1987年，因發(fā)現(xiàn)富勒烯而獲得諾貝爾化學(xué)獎的Kroto教授提出了穩(wěn)定富勒烯的“獨立五元環(huán)規(guī)則”(H.W.Kroto，The?stability?of?the?fullerenes?C_n，with?n＝24，28，32，36，50，60?and?70.Nature?1987，329，529-531)，他認(rèn)為相鄰五元環(huán)會帶來較大的彎曲能，所以穩(wěn)定的富勒烯碳籠應(yīng)該不含相鄰的五元環(huán)。這一規(guī)則因與實驗結(jié)果相符合而在富勒烯研究領(lǐng)域被當(dāng)作公理使用。符合“獨立五元環(huán)規(guī)則”的富勒烯被稱之為常規(guī)富勒烯，反之，不符合“獨立五元環(huán)規(guī)則”的富勒烯則被稱之為非常規(guī)富勒烯。

非常規(guī)富勒烯盡管結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定，但是在富勒烯研究中卻非常重要。因為一方面許多非常規(guī)富勒烯是合成常規(guī)富勒烯的前體和中間產(chǎn)物，研究其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對于了解富勒烯的形成機理非常重要；另一方面非常規(guī)富勒烯的同分異構(gòu)體數(shù)目是常規(guī)富勒烯的近100倍，若能夠通過某種方式對富勒烯進行修飾使其穩(wěn)定下來，則無異于打開了一座新材料寶庫的大門；而且，由于非常規(guī)富勒烯球體上的相鄰五元環(huán)，導(dǎo)致高彎曲率和增強的應(yīng)力，其固體會具有不同尋常分子間作用力和電子性質(zhì)(C.Piskoti，J.Yarger?&?A.Zettl，C36，a?newcarbon?solid，Nature.1998，393，771-774)。

在合成非常規(guī)富勒烯(non-IPR?Fullerene)上，由于其結(jié)構(gòu)上的不穩(wěn)定，化學(xué)衍生是重要手段。就目前已知的衍生化穩(wěn)定反應(yīng)和其對應(yīng)得非-IPR產(chǎn)物，可以將非常規(guī)富勒烯的衍生化反應(yīng)分為兩大類：(1)endo-絡(luò)合配位，得到內(nèi)嵌金屬富勒烯；(2)exo-加成，得到富勒烯外球面加成物。

在這些已知的非-IPR產(chǎn)物中，C₅₀Cl₁₀，Sc₂@C₆₆和Sc₃N@C₆₈的結(jié)構(gòu)已經(jīng)過明確表征，La₂@C₇₂，Sc₂@C₇₂，Sc₂C₂@C₆₆，C₃₆H₆，C₅₀Cl₁₂，C₅₀Cl₁₀，C₅₄Cl₈，C₅₆Cl₁₀等也已經(jīng)闡述過。當(dāng)然，還有更大數(shù)量的非經(jīng)典富勒烯還沒有宏量合成出來，甚至在質(zhì)譜上都沒有檢測到。這亟需一種可行的方法來捕獲合成這些結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定的富勒烯。

理論預(yù)測C₆₀有1812個異構(gòu)體，除I_h?C₆₀以，其它異構(gòu)體均含有不同數(shù)量的相鄰五元環(huán)，因此能量都比除I_h?C₆₀要高，由于從拓樸學(xué)上推算，不可能只存在一對相鄰五元環(huán)，所以，含兩對相鄰五元環(huán)的C_2v?C₆₀(#1809)是除I_h?C₆₀外最穩(wěn)定的一種C₆₀的異構(gòu)體(S.J.Austin，P.W.Fowler，D.E.Manolopoulos，F(xiàn).Zerbetto，The?Stone-Wales?map?for?C₆₀.[J]，Chem.Phys.Lett.1995，235，146-151)。