[发明专利]C70富勒烯衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及富勒烯衍生物领域，特别涉及C₇₀富勒烯衍生物及其制备方法。

背景技术

富勒烯是继金刚石、石墨和线性碳之后人类发现的碳元素的第四种晶体形态，以球状、椭圆状或管状结构存在。富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只含有六元环，但富勒烯结构中存在五元环。富勒烯种类很多，包括C₆₀、C₇₀、C₂₈、C₃₂、C₂₄₀、C₅₄₀、C₇₈、C₈₂、C₈₄、C₉₀和C₉₆等，其中C₆₀和C₇₀是最常见的，也是能够量产的富勒烯。

1985年Robert Curl等人制备了C₆₀。1989年，德国科学家Huffman和Kraetschmer的实验证实了C₆₀的笼型结构，从此物理学家所发现的富勒烯被科学界推向一个崭新的研究阶段。C₇₀是继C₆₀之后含量第二丰富的富勒烯分子，它具有D_5h对称性，并且有八种不同的C-C键(Taylor J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，1990，1423～1425)。C₇₀负离子富含电子，能与亲电试剂反应，丰富了富勒烯化学反应的内容。

富勒烯的化学修饰是富勒烯研究领域的重点(Hirsch，Fullerenes：Chemistry and Reactions；Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA：Weinheim，Germany，2005)。到目前为止，人们已经合成了大量的功能化富勒烯衍生物，它们在有机太阳能电池(Kim，Science，2007，317：222～225)，生物医药(Nakamura.Acc Chem Res.2003，36：807～815)等方面具有潜在的应用价值。而且，科研人员发现C₇₀衍生物在太阳能电池的转换效率上要优于C₆₀衍生物(Troshin，Chem.Sus.Chem.2011，4：119～124)，因此研究C₇₀富勒烯衍生物的合成方法具有重要的意义。

2008年，高翔等(J.Org.Chem.2008，73：3159～3168)公开了以C₆₀的三负离子为反应起始物，利用电化学方法制备含有噁唑啉环的C₆₀富勒烯衍生物的方法。由于C₆₀是全对称分子，因此产物中噁唑啉环在生成的衍生物中不存在选择性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供C₇₀富勒烯衍生物及其制备方法，所述C₇₀富勒烯衍生物具有区域选择性，反应时间短。

本发明提供了一种C₇₀富勒烯衍生物，具有式(A)或式(B)结构：

本发明提供了一种C₇₀富勒烯衍生物的制备方法，包括以下步骤：

a)在惰性气体保护下，对C₇₀进行还原电位电解，得到C₇₀^2-或C₇₀^3-；

b)所述步骤a)得到的C₇₀^2-或C₇₀^3-与氧气和苯甲腈反应，得混合溶液；

c)将所述步骤b)得到的混合溶液进行氧化处理，得到具有式(A)结构的C₇₀富勒烯衍生物；

优选的，所述步骤a)中，所述还原电位电解以饱和甘汞电极作为参比电极，电压为-0.8V～-1.5V。

优选的，所述步骤a)中，所述还原电位电解在含有电解质的苯甲腈中进行。

优选的，所述步骤a)中，所述电解质为四丁基氯化铵或四丁基高氯酸铵。

优选的，所述步骤c)中，所述氧化处理的电压为0V。

本发明还提供了一种C₇₀富勒烯衍生物的制备方法，包括以下步骤：