[發(fā)明專利]一種分離金屬富勒烯M@C82

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710946926.3
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109650378B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 王春儒;李杰
• 申請（專利權）人: 北京福納康生物技術有限公司;中國科學院化學研究所
• 主分類號: C01B32/156
• 分類號: C01B32/156
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種使用特定的路易斯酸實現高效、快速、強選擇性地分離純度極高的一種分離金屬富勒烯M@C₈₂及其異構體的方法，該方法不僅能夠簡單快速的實現金屬富勒烯與空心富勒烯的分離，同時通過嚴格控制化學反應動力學，還可以進一步分離得到高純金屬富勒烯異構體。該方法操作簡單、成本低廉、可行性強，適應于大規(guī)模生產金屬富勒烯。

技術領域

本發(fā)明涉及化學領域，進一步涉及一種分離金屬富勒烯M@C₈₂及其異構體的方法。

背景技術

金屬富勒烯是指將金屬離子或含金屬的離子簇內嵌在富勒烯碳籠內的一類特殊分子。金屬富勒烯既具有富勒烯碳籠的物理化學特性，又能表現出內嵌的金屬或團簇優(yōu)異的光、電、磁特性，在能源器件和生物醫(yī)藥領域有著重大的潛在應用價值。

1992年，Gillan等人發(fā)現大多數鑭系金屬可以以M@C₈₂(M＝Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb, Dy,Ho,Er,Yb,Lu)的形式內嵌到富勒烯碳籠當中。金屬富勒烯，如Gd@C₈₂，在MRI造影劑和抗腫瘤藥物領域具有重要的潛在應用價值。隨著在生物醫(yī)藥領域應用的不斷開發(fā)，金屬富勒烯的市場需求大幅度攀升，盡快提高其產量成為了亟待解決的關鍵技術問題。但是，金屬富勒烯的合成產率低，溶解性差，分離純化困難。隨著對電弧放電法的不斷改進，已經大幅度提高了其產率，但是傳統的高效液相色譜分離M@C₈₂存在耗時長、效率低、成本高等缺陷，已經成為制約其產量的關鍵技術瓶頸。為了解決上述問題，Kazuhiko Akiyama等(J.Am.Chem. Soc.2012,134,9762-9767)利用TiCl₄、SnCl₄等路易斯酸能夠可逆地并優(yōu)先與低氧化電位的 La@C₈₂,Ce@C₈₂,Gd@C₈₂等金屬富勒烯反應生成絡合沉淀，從而實現金屬富勒烯與空心富勒烯的分離。然而，發(fā)明人在實際生產中發(fā)現，TiCl₄、SnCl₄等均易潮解，且需要在惰性氣體保護下操作，反應條件十分苛刻，不適于工業(yè)生產。此外，TiCl₄、SnCl₄等對富勒烯的選擇性不強，無法分離得到高純的富勒烯。

本發(fā)明通過大量的實驗驗證，實現了一種高效、快速、強選擇性地分離純度極高的金屬富勒烯分離純化方法，該方法不僅能夠簡單快速的實現金屬富勒烯與空心富勒烯的分離，同時在此基礎上通過嚴格控制化學反應動力學，還可以進一步分離提取高純金屬富勒烯異構體。本發(fā)明的方法操作簡單、成本低廉、可行性強、易于放大，適應于大規(guī)模的分離純化金屬富勒烯M@C₈₂及其異構體。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝路線簡單、可操作性強、成本低廉、高效、快速、強選擇性分離純度極高的金屬富勒烯分離純化方法。此外，由于傳統電弧放電法制備的M@C₈₂通常含有兩個化學性質相對穩(wěn)定的異構體：M@C_2v-C₈₂和M@C_s-C₈₂，本發(fā)明還提供了一種通過嚴格控制化學反應動力學實現特定異構體高度分離的方法。

本發(fā)明的第一方面涉及一種分離金屬富勒烯M@C₈₂的方法，其包括如下步驟：

a)路易斯酸絡合沉淀金屬富勒烯M@C₈₂

向含金屬富勒烯的有機溶劑提取液中加入路易斯酸反應、過濾，收集生成的沉淀及濾液，其中所述沉淀為金屬富勒烯和路易斯酸的絡合物，所述濾液含有空心富勒烯；

b)金屬富勒烯M@C₈₂的提取

用水或堿性溶液洗滌所述沉淀除去殘留的路易斯酸，再加入有機溶劑充分溶解、過濾，所得濾液即為純化后的金屬富勒烯有機溶劑提取液。