[發(fā)明專利]非獨(dú)立五元環(huán)富勒烯C50H10及其合成方法與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110046087.2
• 申請日: 2011-02-24
• 公開（公告）號: CN102173404A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝素原;鄧林龍;陳建華;梁華;謝素蘭;黃榮彬;鄭蘭蓀
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: C01B31/00
• 分類號: C01B31/00;C01B31/02
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種富勒烯，尤其是涉及一種非獨(dú)立五元環(huán)富勒烯氫化物C₅₀H₁₀及其合成方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

1985年，Smally、Curl和Kroto等人(H.W.Kroto，J.R.Health，S.C.O’Brien，R.F.Curl，R.E.Smalley，Nature，1985，318，162-163)在激光蒸發(fā)石墨的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)了C₆₀，從此揭開了富勒烯研究的序幕。C₆₀等富勒烯具有籠狀的結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的性質(zhì)，使得它在超導(dǎo)材料、非線性光學(xué)材料、太陽能電池、催化劑、固體潤滑材料、氣體存儲、傳感器、火箭發(fā)動機(jī)燃料、半導(dǎo)體和微機(jī)械及生物醫(yī)藥等方面顯示出潛在的應(yīng)用前景。

Kroto(H.W.Kroto，Nature，1987，329，529-531)于1987年提出，在常見的由五元環(huán)和六元環(huán)組成的富勒烯分子結(jié)構(gòu)中，五元環(huán)之間各不相鄰，都被六元環(huán)將它們彼此隔開，這被稱為“獨(dú)立五元環(huán)”(Isolated?Pentagon?Rule)規(guī)則，簡稱IPR規(guī)則。根據(jù)此規(guī)則，可將富勒烯分為IPR富勒烯(常規(guī)富勒烯)和non-IPR富勒烯(非獨(dú)立五元環(huán)富勒烯)。IPR富勒烯很穩(wěn)定，但其種類和數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于non-IPR富勒烯。Non-IPR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?yàn)橐环矫嬖S多non-IPR富勒烯是合成IPR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(jī)理非常重要；另一方面non-IPR富勒烯的同分異構(gòu)體數(shù)目比IPR富勒烯多得多，若能夠通過某種方式對富勒烯進(jìn)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；更重要的是，Non-IPR富勒烯還具有不同尋常的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，所以non-IPR富勒烯的合成和分離方法非常重要。

Non-IPR富勒烯由于化學(xué)活性高，需要對其進(jìn)行修飾方能使其穩(wěn)定，得到穩(wěn)定的衍生物。根據(jù)穩(wěn)定化方法的不同，可以將non-IPR富勒烯衍生物分為外接基團(tuán)non-IPR富勒烯和內(nèi)嵌金屬non-IPR富勒烯。

在外接基團(tuán)non-IPR富勒烯中，常用于捕獲活潑的non-IPR富勒烯的原子和基團(tuán)有Cl，H，CF₃等。高飛等(F.Gao，S.Y.Xie，R.B.Huang，L.S.Zheng，Chem.Commun.，2003，21，2676-2677)采用改進(jìn)的和Hoffman石墨電弧放電法，即在He氣氛中引入Cl₂或CCl₄，合成了大量的具有新奇結(jié)構(gòu)的non-IPR富勒烯。2004年，本申請的發(fā)明人謝素原等(S.Y.Xie，F(xiàn).Gao，X.Lu，R.B.Huang，C.R.Wang，X.Zhang，M.L.Liu，S.L.Deng，L.S.Zheng，Science，2004，304，699-699)分離表征了C₅₀Cl₁₀，這是第一個(gè)明確表征的non-IPR富勒烯。此后，分離表征的其它non-IPR富勒烯氯化物包括：^#1809C₆₀Cl₈、^#1804C₆₀Cl₁₂、^#540C₅₄Cl₈、^#913C₅₆Cl₁₀、^#864C₅₆Cl₁₂、^#1911C₆₄Cl₄、^#4169C₆₆Cl₆、^#4169C₆₆Cl₁₀、^#11188C₇₂Cl₄。其它研究組表征的外接基團(tuán)的non-IPR富勒烯衍生物有：C₂₀H₂₀(H.Prinzbach，A.Weiler，P.Landenderger，F(xiàn).Wahl，J.Worth，L.T.Scott，M.Gelmont，D.Olevano，B.V.Issendorff，Nature，2000，407，60-63)，^#1911C₆₄H₄(C.R.Wang，Z.Q.Shi，L.J.Wan，X.Lu，L.Dunsch，C.Y.Shu，Y.L.Tang，H.Shinohara，J.Am.Chem.Soc.，2006，128，6605-6610)，^#18917C₇₆Cl₂₄(I.N.Ioffe，A.A.Goryunkov，N.B.Tamm，L.N.Sidorov，E.Kemnitz，S.I.Troyanov，Angew.Chem.Int.Ed.，2009，48，5904-5907)。