富勒烯研究文献报告

富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展作者：文丽君来源：《中国新技术新产品》2011年第19期摘要：富勒烯及其衍生物因其独特的结构及物理化学性质，为科学研究带来了许多契机。

本文主要综述它们在抗氧化和神经保护、抑制生物酶活性和抗HIV病毒、光动力学治疗、肿瘤治疗及疾病诊断方面的应用，并对其研究与应用进行展望。

关键词：富勒烯；衍生物；医药领域中图分类号：R913 文献标识码：A富勒烯C60因其独特的三维共轭结构赋予了它独特的物理化学性质，为科学研究带来了许多契机，被誉为21世纪的明星分子。

去年曾有科技新闻报道:日本学者野入英世和中村荣一等成功地向动物体内植入可运载基因的富勒烯(C60),以用于医学治疗。

该研究成果拉开了开发低毒高功能基因植入法的序幕。

对富勒烯及其衍生物的生物活性研究结果表明它们在抗氧化活性和细胞保护作用、抑制HIV 酶和抗病毒作用、药物载带、肿瘤治疗和疾病诊断、抗菌活性等医药领域存在巨大的潜在应用价值。

一、富勒烯及其衍生物的抗氧化与神经保护作用富勒烯表面有大量的共价双键，极易与游离基反应，被喻为"吸收游离基的海绵"。

正是由于这一特性，一些富勒烯衍生物可以作为生物系统中的自由基清除剂和水溶性的抗氧化剂。

Chiang等[1～3]报道了富勒醇对胃癌病人血液中自由基的清除作用；还能清除黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶在水溶液中产生的超氧自由基；证实六磺酸基富勒烯清除自由基抑制血浆中脂质过氧化，可以预防动脉粥样硬化并抑制粥样斑块增生。

Dugan[4]报道用羧基化富勒烯治疗超氧化歧化酶基因编码缺失的肌萎缩侧索硬化症转基因小鼠模型，治疗组不仅症状比对照组晚出现10天以上，而且生存期增加了8天以上；Ali[5]等人指出有些C60富勒烯衍生物在生物医学上的抗自由基作用似乎跟超氧化歧化酵素(SOD)类似，但作用比SOD优越。

Takada[6]等人研究发现C60富勒烯可直接与自由基作用，且捕捉自由基分子的速度明显比β-胡萝卜素快很多。

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。

具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究报告具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究报告一、引言富勒烯是一种由单层碳原子以五元环或六元环形式堆积而成的球形或椭球形分子。

因其独特的结构和物理化学性质，富勒烯在材料科学、电子学、生物医学等领域具有广泛的应用潜力。

近年来，富勒烯碳纳米材料在生物医药领域的应用研究取得了显著进展，本报告将对其研究成果进行综述和展望。

二、富勒烯碳纳米材料的生物医药应用1.药物载体：富勒烯碳纳米材料具有优良的生物相容性和载药能力，可用于药物输送。

通过对药物分子的包覆和保护，富勒烯碳纳米材料能够增加药物的水溶性和稳定性，降低毒副作用，提高药物的疗效和生物利用度。

2.肿瘤治疗：富勒烯碳纳米材料具有显著的光热转化性能，可在近红外光照射下产生热能，诱导肿瘤细胞凋亡。

通过联合光热疗法和化疗药物，富勒烯碳纳米材料可实现肿瘤的靶向治疗，提高治疗效果。

3.基因治疗：富勒烯碳纳米材料可作为基因载体，高效地将目的基因导入细胞内，实现基因的表达和调控。

这为遗传性疾病、肿瘤和其他疾病的基因治疗提供了新的途径。

4.抗菌消炎：富勒烯碳纳米材料具有广谱抗菌和抗炎作用，可有效抑制细菌的生长和炎症反应。

这为感染性疾病的治疗提供了新的解决方案。

三、研究展望随着富勒烯碳纳米材料研究的深入，其在生物医药领域的应用前景广阔。

未来研究方向包括：1.提高富勒烯碳纳米材料的制备效率和产量，降低生产成本，推动其在临床试验和实际应用中的广泛应用。

2.深入研究富勒烯碳纳米材料的生物相容性和安全性，评估长期使用的潜在风险和副作用，确保其在临床应用中的安全性。

3.开发新型的富勒烯碳纳米药物载体和药物释放系统，实现药物的精准输送和控释，提高治疗效果和降低毒副作用。

4.拓展富勒烯碳纳米材料在其他领域的应用，如神经保护、组织工程和再生医学等，为生物医药领域提供更多创新的治疗方案。

5.加强富勒烯碳纳米材料的法规监管和研究伦理建设，确保研究工作的规范性和可持续性。

以脱油沥青为碳源制备纳米洋葱状富勒烯的研究文献综述引言20世纪是人类科学技术发展最迅猛的100年，碳科学也不例外。

金刚石、石墨与无定形碳是为人们所熟悉的三种以单质存在的碳的同素异形体。

元素周期表中的6号元素“碳”是一个奇特的元素。

其中石墨为平面六角层状结构，层中每个碳原子以sp2杂化轨道与三个相邻的碳原子形成三个相同的σ键，而各个碳原子垂直于该平面的P z轨道相叠形成离域π键，因此石墨表现出明显的各向异性。

金刚石的每个碳原子以sp3杂化轨道与相邻的四个碳原子成键，呈四面体结构。

由于C-C键贯穿于整个晶体结构，使得金刚石表现出极高的硬度和熔点。

无定形碳是由石墨层状结构的碎片相互大致平行堆积的，间或有碳按四面体成键方式相互键联而成的无序结构，其存在形式有焦炭、木炭、炭黑和玻璃炭等。

【44】但仅由单质碳构成的物质远非如此，1985年在碳元素家族增加了C60等富勒烯族，1991年又发现了纳米碳管等。

这种与通常意义上的碳同素异形体(金刚石和石墨)结构完全不同的新奇的高稳定结构，对科学界，乃至整个社会产生了重大的影响。

所有的碳质材料均具有生物相容性，不会对包括人在内的所有生物体造成伤害，其制品在废旧破损之后可转变为CO2，参与地表的正常循环，不产生任何有毒残留物。

因此，碳质材料是一种可循环耐用且对环境友好的材料，也是易于加工且在加工成制品时所需能耗低的材料。

同素异性体中的纳米碳管则有可能进一步将碳元素的独特性能发挥到极至。

像所有的自然界规律一样，有关碳的研究和认识远没有完结，随着科技的飞速发展和科学家们的不懈努力，新型的具有特殊功能的碳纳米材料不断问世，这又反过来促进了我们对这种新型碳单质的深入研究。

1.1纳米状洋葱富勒烯的发现1980年日本NEC公司的电镜专家Iijima教授用高分辨透射电子显微镜(HRTEM )研究电弧放电法（真空、无保护气氛）制备碳膜时，观察到间距约0.34nm的同心圆环，且其最内层直径约为0.71 nm，这就是通过片层石墨的弯曲、闭合产生的纳米洋葱状富勒烯（nano onion-like fullerenes:NOLFs ），但当时此项工作未受到重视。

富勒烯及其衍生物的发展及研究——文献综述摘要：富勒烯是无机化学研究中十分重要的一个领域。

近年来，对富勒烯的结构、衍生物、在各方面的应用等都有了新的突破，而本文则是以文献综述的形式，通过阅读文献对近五年来有关富勒烯及其衍生物的发展及研究进行总结描述。

关键词：富勒烯物理性质化学性质应用前言：1985年，人类在相继发现了石墨、金刚石之后，Kroto等发现了富勒烯，即C60，更以其独特的物理、化学性质引起了科学界普遍的关注。

Ｃ60是含有众多双键具有独特笼型结构的三维芳香化合物．它的６０个位于顶点上的碳原子组成了球形３２面体，其中有１２个面是五边形，２０个面是六边形［１］．这种结构类似于日常生活中所见到的足球，因此也被称作“足球烯”。

这种特殊的结构使它具有特殊的超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等优异的性质．在超导材料、光电导材料、化妆品、纳米粒子材料、生物医学等领域应用前景广阔。

内嵌式富勒烯的研究更是近来有关富勒烯研究的热门课题。

1.富勒烯的性质1.1物理性质Ｃ60是非极性分子，外观呈深黄固体，随厚度不同颜色可呈棕色到黑色．密度为1.678ｇ／ｃｍ，不导电，但具有良好的非线性光学性质、光电导性，是很好的光电导材料，熔点＞553Ｋ，易升华，易溶于含有大∏键的芳香性溶剂中，磁流中性，但是其五元环有很强的顺磁性，而六元环具有较为缓和的介磁性；分子中的60个碳原子是完全等价的．由于球面的弯曲效应、五元环的存在，使得碳原子的杂化方式介于sp2和sp3杂化之间，从立体构型来看，Ｃ60具有点群对称性，分子价电子数高达240个。

[2]1.2化学性质1.2.1亲核反应—与金属的反应C60与金属的反应主要分为两类一种是金属被置于C60碳笼的内部; 另一种是金属位于C60碳笼的外部。

（1）C60碳笼内配合物生成反应: C60碳笼为封闭的中空的多面体结构, 其内腔直径为7. 1 A,内部可嵌入原子、离子或小分子形成新的团簇分子 , C60+ A C60 ( A)。

富勒烯化学及其应用研究富勒烯是一种由碳原子组成的分子结构，具有特殊的球状形态。

它的发现不仅在化学领域引起了巨大的轰动，也在材料科学、医学和能源学等领域展现出了巨大的潜力。

富勒烯化学及其应用研究成为了目前热门的研究领域之一。

富勒烯最早由理论化学家理查德·斯莱尔提出，但直到1985年，科学家们才成功地合成出了第一个富勒烯分子。

这个突破性的发现为富勒烯化学的研究奠定了基础。

富勒烯的结构稳定，具有很高的电子亲和力和离域性，使得它在化学反应和材料制备方面有着广泛的应用潜力。

一方面，富勒烯化学为我们提供了一种全新的材料制备方法。

由于富勒烯的结构独特，它可以被改变和调控，使其具有不同的性质和应用。

通过在富勒烯分子结构中引入不同的官能团或掺杂物，可以得到具有特定性质的富勒烯衍生物。

这些衍生物在纳米材料、光电材料、催化剂和药物等领域都有着广泛的应用。

另一方面，富勒烯化学还为我们提供了一种全新的理论框架和研究方法。

富勒烯的电子结构与传统的有机分子有着很大的不同，电子的共享性较低，具有较高的电子亲和力。

这些特性使得富勒烯衍生物成为了研究电子传输、能量转换和光电效应等现象的理想模型。

通过研究富勒烯和其衍生物的电子结构、能级分布和电子传输规律，可以为材料科学和能源学提供新的理论基础和设计思路。

除了在材料科学领域的应用，富勒烯在医学领域也展现出了巨大的潜力。

研究人员发现，富勒烯具有较低的毒性和良好的生物相容性，可以在药物传输、疾病诊断和治疗等方面发挥重要作用。

通过将药物包裹在富勒烯衍生物中，可以提高药物的稳定性和靶向性，减少副作用并增强疗效。

此外，富勒烯在抗氧化、抗炎和抗肿瘤方面的作用机制也引起了研究人员的兴趣。

富勒烯化学及其应用研究不仅对学术界具有重要意义，也对工业界和经济发展有着重要的影响。

随着对新材料、新能源和新医药的需求不断增加，富勒烯化学为解决这些问题提供了新的思路和研究方向。

研究人员在富勒烯衍生物的合成方法、结构设计和性能调控等方面取得了重要的突破，为相关领域的发展提供了关键支持。

富勒烯的研究进展摘要：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：无机富勒烯碳纳米管结构富勒烯C90生物富勒烯硅富勒烯电弧法芳烃分步凝聚相Abstract: the fullerenes found so far only a short span of 20 years, because of its unique structure and physical and chemical properties, attracted the attention of many scientists, so in these 20 years, makes the C60 chemical got great development. The article summarizes the several synthetic methods of fullerenes, and expounds the present situation of the application of commonly used at present, finally made a prospect for its future development.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。