60富勒烯23环加成反应的研究进展

C60衍生物研究进展及应用摘要：富勒烯C60自发现以来，以其独特的类似足球的结构引起了人们的普遍关注，尤其是1990年Kratschemer等制备出常规量的富勒烯，极大的推动了对富勒烯的性质和用途的研究及相关领域的发展。

富勒烯衍生物的合成以及其性质的研究也成为了富勒烯化学的热门课题。

本论文对富勒烯及其衍生物的结构性质进行了详细的说明，介绍了生成富勒烯衍生物的一些重要反应，以及富勒烯衍生物在纳米材料、生物医学材料、光学材料、磁性材料等方面的应用。

关键词：富勒烯C60衍生物；研究；结构；性能；应用1 前言纳米科技[1, 2]是上世纪80年代开始逐步兴起的一门多学科交叉的综合性前沿科技，其研究领域涉及物理学、化学、材料学、生物学、电子学等。

而纳米材料正是纳米科技的基础和先导，也是纳米科技领域富有活力、内涵丰富的学科分支。

广义的讲，纳米材料是指材料的三维空间中，至少有一维处于1-100 nm尺寸范围内，或者是由它们作为成分的基本单元所构成的材料，包括纳米微粒(零维材料)，直径为纳米量级的纳米纤维、纳米线、纳米须、纳米带、纳米管、纳米棒(一维材料)，厚度为纳米量级的薄膜、多层膜和片(二维材料)，直径为纳米量级的花和球(三维材料)，以及基于上述低维材料所构成的致密或非致密固体。

自从1985年Kroto、Curl和Smalley等人[3]发现富勒烯以来，富勒烯以其独特的类似足球的结构引起了人们的普遍关注，尤其是1990年Kratschemer等制备出常规量的富勒烯，极大的推动了对富勒烯的性质和用途的研究及相关领域的发展。

短短二十年来，几乎世界上所有著名大学和研究所都有科学家进行了与富勒烯有关的研究，这些研究几乎涉及物理学、化学以及材料科学的各个领域，同时对生物、医学、天文学以及地质学等也产生了巨大冲击，富勒烯及富勒烯族化合物的研究已经成为当前国际上异常活跃的研究领域之一。

富勒烯(Fullerene)是一类新型球状分子，它是以碳原子组成的笼状分子，高度对称。

富勒烯的发现与发展(化学化工学院化学 2013年)摘要：介绍了富勒烯的发现，重点分析了富勒烯的空间结构，比较详尽地阐述了富勒烯在有机溶剂中的溶解性、光学性质、磁性等物理性质，以及氧化还原反应、加成反应、配位反应等化学性质。

综述了富勒烯在科学领域的部分应用和研究进展。

关键词：富勒烯、碳原子簇、C60、富勒烯衍生物长期以来，人们只知碳的同素异形体有三种：金刚石、石墨和无定形碳。

早期，科学家们对非平面的芳香结构产生了浓厚的兴趣，这对富勒烯的发现奠定了一定的基础。

直至，20世纪80年代，富勒烯的研究慢慢地在研究领域中活跃起来。

1.富勒烯的发现1985年英国萨塞克斯大学的波谱学家克罗托（H.W.Kroto）和美国科学家理查德·斯莫利（R.E.Smally）合作，他们用高功率激光轰击石墨，使石墨中的碳原子汽化，用氦气流把气态碳原子送入真空室。

迅速冷却后形成碳原子簇，再用质谱仪检测。

他们解析质谱图后发现，该实验产生了含不同碳原子数的原子簇，其中相当于60个碳原子，质量数落在720处的信号最强，其次是相当于70个碳原子，质量数为840处的信号，说明C60和C70是相当稳定的原子簇分子（图1）。

当时用激光蒸发石墨只能得到极微量的C60，难以满足结构分析的需要。

为寻找合成大量C60的方法，1990年，德国马普核物理所的物理学家克列希默（Kratschmer）等用电弧法制得了毫克级的富勒烯，是以石墨作电极，在氦气中通电，石墨电极蒸发为蒸汽，冷却后得到含有5％～10％C60和C70混合物的烟炱，此烟炱可溶于苯或甲苯中，利用重结晶或液相色谱法将它们分离，得到纯C60和C70，克列希默法每天可获得100 mg的C60。

有了足够量的C60就为研究它们的结构提供了条件。

经红外光谱，紫外可见光谱，电镜扫描，粉末和晶体X射线衍射分析等方法对C60进行结构分析，证实了克罗托等人的推理是完全正确的－－C60是球笼状。

建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒设计的加拿大世界博览会球形圆顶薄壳建筑1.1富勒烯的化学结构的探测C60的结构研究表明，C60是一个由12个五元环和20个六元环组成的球形32面体，它具有精确的五边形和六边形镶嵌结构，每个碳原子以近似于sp2杂化轨道与3个碳原子相连，未参加杂化的p轨道在C60的球面形成大л键，代表了一类特殊的芳香体系。

基于[60]富勒烯的功能衍生物的合成及性质研究本文旨在研究基于60富勒烯（FullereneC60）的功能衍生物的合成方法及其性质，从而为60富勒烯本身及其衍生物在生物医学材料，太阳能电池，纳米技术和光电器件等领域的应用提供服务。

60富勒烯（C 60是一种二维和三维六边形碳结构的含量最高的碳奥氏体，也是当今最为研究的碳基材料之一。

它具有优秀的光电性能，可以有效地吸收可见光和紫外光，具有极高的机械强度，耐热性和耐氧化性，是一种非常重要的材料。

60富勒烯衍生物具有优异的性能，广泛应用于生物传感，药物控释，光学记录和智能膜等领域，是研究人员的热门研究课题。

60富勒烯的衍生物合成方法主要有合成脱氢，烯基氢化，水化，氧化，交联，酯化和硝基化等。

这些反应中的最重要的一种是酯化反应，可以将各种有机醇，醛，酸，酯等转化为60富勒烯衍生物，可以得到具有全新特性的C 60生物。

60富勒烯衍生物具有多种特性，包括良好的光学性能，高分子量，优异的机械性能和良好的光催化活性。

它们在生物传感应用中展现出极强的分子识别能力，可以用来检测和分析特定的有机分子，这在医学检查和临床治疗中有很大的价值。

此外，60富勒烯衍生物也可以用于太阳能电池的制作，可以提高电池的光伏性能，为实现更高的能效提供支持。

同时，60富勒烯衍生物也可以用作高效的纳米技术材料，它们具有极佳的机械强度，热稳定性和耐腐蚀性，可用于制作纳米电子设备。

此外，它们还可用于光学记录和智能膜，可以调节光照强度，防止过度曝光，减少光照损伤，提高照明性能和节能效果。

当今，60富勒烯及其衍生物在生物医学材料，太阳能电池，纳米技术和光电器件等领域的应用正在逐步拓展。

因此，对60富勒烯衍生物的合成及其性质的研究非常重要，可以为更多的新型材料和新型设备提供理论和实验支持。

通过对60富勒烯衍生物合成及其性质的研究，我们可以加强对这些材料和设备的认识，研究其在某些特定领域中的应用，可以为今后更多新型材料和新型设备的研发奠定牢固的基础。

富勒烯的性质，性能以及研究现状2009210309 化院0906 陈青英摘要：本文总结了近十几年的文献资料, 对[C60 ]富勒烯的化学修饰及其功能材料性能研究进行综述.关键词：富勒烯, 化学修饰, 功能材料, 性能Abstract:Three kinds of ［60 ］fullerene-coumarin compounds were synthesized by esterification with thecoumarin derivatives and characterized by 1H NMR， 13 C NMR， FT-IR and MS. Their fluorescence intensitydrastically reduced owing to the competition of excitation light and the fluorescencere-absorption of the coumarin to fullereneRetro-cycloaddition reaction is one of the most important reactions of fullerene derivatives.Many kinds of organofullerenes are not stable under reductive,oxidative or thermal conditions,where the functional addends are removed from the fullerene sphere and lead to the formation of pristine fullerenes.Such addition-retro-addition reaction has shown promising application in the protection/deprotection strategy for the purification and functionalization of fullerenes..Keywords:Fullerene，Coumarin，Fluorescence，fullerene derivatives; retro-cycloaddition reactions; C-H-X hydrogen bonding石墨和金刚石是大家所熟悉的.碳元素的两种同素异形体。

22(32硝基苯基)吡咯烷[3′,4′∶1,2][60]富勒烯的合成与理论分析彭汝芳1,2,金　波1,谭碧生1,楚士晋1(1.西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳621010;2.中国工程物理研究院,四川绵阳621900)摘　要:以C 60、间2硝基苯甲醛和甘氨酸为原料反应合成得到22(32硝基苯基)吡咯烷[3′,4′∶1,2][60]富勒烯(mN PF ),通过正交实验对其合成工艺条件进行研究,得到最佳工艺条件:反应物的计量比为1∶4∶6,温度为100℃,反应时间为24h ,溶剂甲苯体积为80mL ,mN PF 的产率可达82.1%(以消耗的C 60计)。

用紫外光谱、红外光谱、质谱和核磁共振谱等对最终产物进行了表征,采用半经验计算方法P M 3对反应的可行性进行了理论研究。

用差热分析仪测试了mN PF 的热稳定性,结果表明,产物具有良好的热稳定性。

关键词:有机化学;C 60;22(32硝基苯基)吡咯烷[3′,4′∶1,2][60]富勒烯;合成;热稳定性中图分类号:TJ 55;TQ 225.26+ 文献标志码:A 文章编号:100727812(2007)0320022204Syn thesis and Theor itica l Ana lysis of 2-(3-n itrophenyl )Fullerenopyrrol id i nePEN G R u 2fang 1,2,J I N Bo 1,TAN B i 2sheng 1,CHU Sh i 2jin 1(1.Co llege of M aterial Science and Engineering ,Southw est U niversity of Science and T echno logy ,M ianyang Sichuan 621010,Ch ina ;2.Ch ina A cadem y of Engineering Physics ,M ianyang Sichuan 621900,Ch ina )Abstract :A new fullerene derivative 22(32nitrophenyl )fullerenopyrro lidine (mN PF )containing energy 2p roducing group s w as p repared w ith glycine ,m 2nitrobenzaldehyde and [60]fullerene as p ri m ary m aterials ,and the reacti on conditi ons w ere investigated by o rthogonal test .T he op ti m um reacti on conditi ons w ith 82.1%yield (based on con 2sum ed C 60)are :mo lar rati o of C 60,m 2nitrobenzaldehyde and glycine 1∶4∶6,reacti on temperature 100℃,reac 2ti on ti m e 24h ,vo lum e of to luene so lvent 80mL .T he structure of mN PF w as characterized by UV 2vis ,FT 2I R ,1H NM R ,13CNM R and M S .T he feasibility of reacti on w as studied by sem iemp irical calculati ons P M 3m ethod .T hether m al stability of mN PF w as studied by D TA ,show ing that mN PF has good ther m al stability .Key words :o rganic chem istry ;C 60;22(32nitrophenyl )fullerenopyrro lidine ;synthesis ;ther m al stability引　言C 60是由60个碳原子通过大Π键体系构成的对称足球状分子,包含12个五元环和20个六元环,直径为0.71nm ,密度为1.65g c m 3,晶体生成焓∃H Ηf (C )为2280kJ m o l 。

富勒烯化学反应富勒烯是由碳原子构成的球状分子结构，具有许多独特的化学和物理性质。

富勒烯化学反应是指富勒烯分子在化学反应中发生的变化和转化。

这些反应不仅对富勒烯的结构和性质具有重要影响，还为富勒烯的应用提供了丰富的化学基础。

1. 富勒烯的官能化反应富勒烯可以通过与化学试剂发生官能化反应，引入不同的官能团。

这些官能团的引入可以改变富勒烯的溶解性、电荷传输性质以及在材料中的分散性。

常见的官能化反应包括烷基化、醇化、酯化、磺化等。

通过这些反应，可以制备出具有特定功能的富勒烯衍生物，例如富勒烯酸、富勒烯酯等。

2. 富勒烯的环加成反应富勒烯可以通过环加成反应在分子内部形成新的碳碳键，进而形成环状富勒烯衍生物。

这些环加成反应通常是在高温或高压条件下进行的。

其中最著名的是富勒烯的环加成反应，可以得到富勒烯的不同同分异构体。

此外，还可以通过环加成反应制备出具有特定结构和性质的富勒烯衍生物，如碳纳米管等。

3. 富勒烯的光化学反应富勒烯具有良好的光学性质，可以吸收可见光和紫外光。

在光照条件下，富勒烯可以发生光化学反应，如光氧化反应、光还原反应等。

这些反应可以改变富勒烯的电子结构和电荷分布，进而影响其光学性质和光电转换性能。

光化学反应为富勒烯在光电器件、光催化和光敏化学反应中的应用提供了重要的基础。

4. 富勒烯的还原反应富勒烯可以与还原剂反应，发生还原反应。

在还原反应中，富勒烯失去电子，形成富勒烯的负离子或富勒烯的还原衍生物。

这些还原反应可以改变富勒烯的电子结构和电荷传输性质，进而影响其在电子器件和能源存储中的应用。

常见的还原反应包括金属还原、还原剂还原等。

5. 富勒烯的氧化反应富勒烯可以与氧化剂反应，发生氧化反应。

在氧化反应中，富勒烯获得电子，形成富勒烯的氧化衍生物。

这些氧化反应可以改变富勒烯的电子结构和电荷传输性质，进而影响其在电子器件和催化反应中的应用。

常见的氧化反应包括酸性氧化、过氧化等。

总结起来，富勒烯化学反应是指富勒烯分子在化学反应中发生的变化和转化。

science 富勒烯催化‘Science Daily: 富勒烯催化富勒烯是一种由碳原子组成的分子，具有球形或近球形的结构。

由于其独特的形状和化学性质，富勒烯在许多领域，包括纳米材料、催化和电子学方面展示出了巨大的潜力。

近年来，科学家们对富勒烯的催化性质产生了浓厚的兴趣，正在努力探索其在化学合成和能源领域的应用。

一、富勒烯的结构和特性富勒烯是由60个碳原子组成的球状分子，被称为富勒烯C60，是最著名和最普遍研究的富勒烯形式之一。

富勒烯具有高度对称的结构，表面上由20个六元环和12个五元环组成。

富勒烯的碳碳键长度比典型的烯烃或环状烷烃要长，表明富勒烯具有较高的反应性。

二、富勒烯催化反应的基本原理富勒烯作为催化剂的应用主要通过促进反应过程中的活性中间体的生成和转化来实现。

富勒烯能够捕获反应物和催化剂之间的中间体，从而加速反应速率。

此外，富勒烯还能够与反应物发生氢化和脱氢反应，增强或减少反应的选择性。

三、富勒烯催化的化学合成反应1. C-C键的形成富勒烯可以催化碳碳键的形成反应。

它能够在较低温度下促进烯烃和烷基卤化物之间的加成反应，形成新的碳碳键。

这种催化反应在有机合成中具有广泛的应用，可以合成各类重要的有机化合物。

2. 氧化反应富勒烯可以被氧化剂氧化为富勒烯酮。

这种氧化反应可以通过调控富勒烯与氧化剂的反应条件，如温度、反应时间和氧化剂浓度等，来实现选择性氧化。

此外，富勒烯酮也可以被还原成富勒烯，并进一步参与其他反应。

3. 环化和开环反应富勒烯可以催化烃类化合物的环化和开环反应。

在环化反应中，富勒烯作为催化剂能够降低反应的活化能，加速反应速率。

而在开环反应中，富勒烯作为催化剂可以促进烃类化合物的裂解，生成更简单和活性的化合物。

四、富勒烯催化在能源领域的应用1. 电池技术富勒烯可以作为电池材料的催化剂，提高电池的能量密度和循环寿命。

通过富勒烯的催化作用，电池反应的活性中间体可以更快地形成和转化，提高电池的反应速率和能量转化效率。

富勒烯（C60）研究与应用现状化工与材料学院富勒烯（C60）研究与应用现状（辽宁省大连市甘井子区轻工苑1号大连工业大学化工与材料学院116034）摘要：富勒烯发现至今只有短短20年时间,由于其独特的结构和物理、化学性质,吸引了众多科学家的目光,因此在这20 年中,使得C60化学得到了很大的发展.文章综述了富勒烯的几种合成方法，并阐述了目前常用的应用现状，最后对其未来的发展作了展望。

关键词富勒烯；合成方法；应用引言富勒烯的发现始于1985 年Kroto 等【1】在高真空环境下激光溅射石墨的研究。

利用这种方法只能产生数以千计的富勒烯分子,根本无法进行富勒烯详细的性质表征研究, 当然更谈不上应用。

1990年,Krastchmer 等【2】发明了低压氦气环境下石墨电极电弧放电法合成富勒烯,能够得到克量级的C60 产物。

由于富勒烯特殊的结构和性能,在材料、化学、超导与半导体物理、生物等学科和激光防护、催化剂、燃料、润滑剂、合成、化妆品、量子计算机等工程领域具有重要的研究价值和应用前景。

1991 年富勒烯被美国《科学》杂志评为年度分子,富勒烯被列为21 世纪的新材料。

此后,科学家经过不断的探索和研究,发明了更多生产富勒烯的方法,例如连续石墨电极放电法、激光配合高温石墨棒蒸发法【3】、引入铁磁性金属催化剂法【4、5】、高温等离子体石墨蒸发法【6、7】,苯高温火焰燃烧法【8-10】等。

而且富勒烯在日常生活中的应用越来越广泛, 因而富勒烯产品在未来社会具有很好的发展前景。

2.富勒烯的合成方法2.1水下放电法水下放电法【11】将电弧室中的介质由惰性气体换为去离子水, 采用直流电弧放电, 以碳纯度为99%、直径6mm的碳棒做阳极, 直径为12mm的碳棒做阴极, 放入2. 5L 的去离子水中至其底部3mm的位置, 在电压为16 ～17V、电流为30A的条件下拉直流电弧, 产物可在水表面收集。

水下放电法不需要传统电弧法的抽气泵和高度密封的水冷真空室等系统,免除了复杂昂贵的费用, 可进一步降低反应温度, 能耗更小, 并且产物在水表面收集而不是在整个有较多粉尘的反应室。

富勒烯的性质，性能以及研究现状2009210309 化院0906 陈青英摘要：本文总结了近十几年的文献资料, 对[60 ]富勒烯的化学修饰及其功能材料性能研究进行综述.关键词：富勒烯, 化学修饰, 功能材料, 性能Abstract:Three kinds of ［60 ］fullerene-coumarin compounds were synthesized by esterification with the coumarin derivatives and characterized by 1H NMR，13 C NMR，FT-IR and MS. Their fluorescence intensity drastically reduced owing to the competition of excitation light and the fluorescence re-absorption of the coumarin to fullerene Retro-cycloaddition reaction is one of the most important reactions of fullerene derivatives.Many kinds of organofullerenes are not stable under reductive,oxidative or thermalconditions,where the functional addends are removed from the fullerene sphere and lead to the formation of pristine fullerenes.Such addition-retro-addition reaction has shown promising application in theprotection/deprotection strategy for the purification and functionalization of fullerenes..Keywords:Fullerene，Coumarin，Fluorescence，fullerene derivatives; retro-cycloaddition reactions; C-H-X hydrogen bonding石墨和金刚石是大家所熟悉的.碳元素的两种同素异形体。