[发明专利]氚代平面碳形态

说明书

相关申请的交叉引用

本发明依赖于且要求2010年6月15日提交的第61/354781号美国临时申请的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明公开了一种氚代平面碳形态如碳纳米管和石墨烯，及其生产方法和用途。本发明提供了一种具有特定的化学计量控制的氚标记的平面碳形态。

背景技术

人们对平面碳形态的兴趣越来越浓厚，特别是单壁和多壁碳纳米管。碳纳米管是由Ijima在1991年使用电弧放电反应首次合成的。目前研究的大部分重点在于制造称为石墨烯的薄单分子碳片。这些和其他平面碳形态是人们极大兴趣的主体，尤其是由于其机械强度、导体性能或半导体性能，以及热性能。

这些物质未来的商业应用在电子行业至健康科学和医学范围可能是广泛多样的。然而，平面碳形态的制造和使用目前产生几个未知的问题，包括环境的影响、生产设施中螯合产品的能力，以及这些材料在体内的药代动力学、药效动力学、生物分布、和毒理学。特别令人感兴趣的是在偶然给药或治疗给药、或接触平面碳形态后，有机体中平面碳形态的生物分布。一些体外研究表明，吸入碳纳米管可以呈现对肺部更大的风险。同样，在体内的研究表明，碳纳米管可能导致广泛的肺部炎症，从而可能导致纤维化。此外，平面碳形态的功能化和修饰以提高这些材料的生物相容性，这实际上可能增加了与这些材料相关的毒性。

遗憾的是，对生物分布、药效动力学等的研究是难于进行的，且通常依靠平面碳形态基的大量修饰如通过广泛的标记，这可能导致与平面碳形态相关的碳形态在其未修饰的状态中的实际性能的改变。因此，需要一种简单且直接标记的平面碳形态及其生产方法。

发明内容

本发明下述提供的说明是为了便于理解本发明的一些创新的独特技术特征，而不旨在是完整的描述。可以通过将全部说明书、权利要求、附图、和摘要作为一个整体来获得对本发明各方面的充分了解。

氚代平面碳形态是提供了一种与一个或多个氚原子共价连接的平面碳形态。氚是可以选择为侧链成员(如C³H₂OH、O³H)、其他共价连接侧链或配体，或直接连接所述平面碳形态的碳骨架。氚代平面碳形态选择性地具有在或超过0.5Ci/matom的特定活性。氚代平面碳形态选择性地采取现有技术中已知的任何平面碳形态的形态。示例为碳纳米管(单壁或多壁)或石墨烯。

本发明还提供了一种用于生产氚代平面碳形态的方法。一些具体实施方式包括使用还原剂将一个或多个表面羰基基团还原为表面氚代醇，所述还原剂包括³H。还原剂可以选择为氚代乙硼烷或氚代氢化铝锂，用于还原平面碳形态上的羧酸。可以选择使用合适的有机溶剂，可选为无水的。

在其他的具体实施方式中，用于生产氚代平面碳形态的方法包括使用氚给体如氚代水处理金属化的平面碳形态。可选地，该方法包括在适于平面碳形态表面上的氢的取代反应的条件下，通过平面碳形态与金属给体反应将平面碳形态金属化。可以选择使用芳基或烷基金属强碱。示例的金属包括Li、Be、Mg、Al、Ti、和Tl。

本发明还提供了一种在测量平面碳形态的生物或环境归趋中采用氚代平面碳形态的方法，该方法采用从主体或从环境得到的样品。样品可以为，例如，环境样品、制作样品、生物样品、医学样品以及其他疑似含有平面碳形态的样品，如碳纳米管和/或石墨烯。具体示范性的环境样品包括空气样品、土壤样品、水样、植物样品、动物样品及组织样品。

在一些具体实施方式中，提供了一种在测量或检测平面碳形态的生物归趋中采用氚代平面碳形态的方法，如主体与平面碳形态接触后，检测平面碳形态的一种或多种药理特性如吸收、分布、代谢、排泄或生物分布。

附图说明

图1是根据一个具体实施方式的酰基功能化平面碳形态的部分标记反应的示意图。

具体实施方式

以下描述的特定的具体实施方式仅仅是示范性质的，绝不是旨在限制本发明的范围、其应用、或用途，当然，这是可以变化的。本发明描述了相关的非限制性的定义以及文中包括的术语。设计这些定义和术语的目的不是作为对本发明的范围或实践的限制，而是仅仅用于说明和描述的目的。

本文所述的标记过的平面碳形态在例如诊断性研究、环境研究、和生物分布的研究中是有用的。