[发明专利]富勒烯环丙烷衍生物的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及富勒烯环丙烷衍生物的制备方法，特指一种以富勒烯和卤代活泼亚甲基化合物为原料，以二甲亚砜和碱为催化剂，在有机溶剂中反应生成富勒烯环丙烷衍生物的方法。

背景技术

自从富勒烯被发现和成功分离以来，对富勒烯的化学修饰就已经引起了各国学者的广泛关注，并通过各种不同的方法制备得到了大量的富勒烯衍生物，这些衍生物在材料科学和生命科学等领域有着潜在的应用价值。富勒烯环丙烷衍生物是其中最具有代表性的一类衍生物之一。目前，制备富勒烯环丙烷的方法有两种，包括：富勒烯与溴代活泼亚甲基化合物的的Bingle反应和富勒烯与卡宾的环加成反应。其中Bingle反应是制备亚甲基富勒烯最常用的手段。而利用Bingle反应制备富勒烯环丙烷衍生物的方法中，反应条件要求较高。一是需要加像氢化钠、DBU等强碱性物质，二是反应的时间很长。因此，需要一种原料价廉易得、产率高、反应时间短、操作简单的方法，这样会更适合大规模生产的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应时间短、产率高、操作简单、更适合大规模生产富勒烯环丙烷衍生物的合成方法。

本发明的技术方案是，以富勒烯和卤代活泼亚甲基化合物为原料，以二甲亚砜和碱为催化剂，在有机溶剂中反应生成富勒烯环丙烷衍生物。其合成路线为：

式中，环FL为富勒烯，X为卤代活泼亚甲基化合物，R¹和R²独立地为任意的具有强吸电子能力的有机侧链；

合成步骤为：

在容器中依次加入富勒烯、卤代活泼亚甲基化合物、碱和有机溶剂，超声波超声至富勒烯完全溶解在有机溶剂中，然后加入催化剂二甲亚砜反应。反应结束后，先用水洗除去二甲亚砜，然后减压除去有机溶剂，残余物用二硫化碳溶解，用洗脱剂进行硅胶柱层析分离纯化，即得产物。

所述富勒烯为富勒烯C₆₀或富勒烯C₇₀。

所述卤代活泼亚甲基化合物可为R¹CH(R²)F，R¹CH(R²)Cl，R¹CH(R²)Br，R¹CH(R²)I之一，R¹和R²独立地为任意具有强吸电子能力的有机侧链。

按摩尔比，反应原料卤代活泼亚甲基化合物：富勒烯为1：(0～10)，优选的，反应原料有机卤化物：富勒烯为1：1。

所述碱可为任意无机或有机Lewis碱，所述碱最好为Na₂CO₃、K₂CO₃、MgCO₃、NaHCO₃、KHCO₃中的一种；

按摩尔比，碱：富勒烯为1：0～10；优选的，碱:富勒烯为1：1。

所述催化剂二甲亚砜用量，按体积比，有机溶剂：二甲亚砜为1：0.01～2。

所述有机溶剂为苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯、氯苯、氟苯、溴苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯中的一种。

所述反应温度为-30～60℃，优选25℃；反应时间为0.1～300分钟，优选为10分钟。

所述硅胶柱层析步骤中，硅胶的目数为200～400目，优选300～400目；所述洗脱剂为由任意体积比的甲苯和二硫化碳、甲苯和二氯甲烷、二硫化碳和二氯甲烷、甲苯和乙酸乙酯、二硫化碳和乙酸乙酯、甲苯和石油醚、甲苯和正己烷、二硫化碳和石油醚或二硫化碳和正己烷等组成的混合溶剂。

与现有合成富勒烯环丙烷衍生物的合成方法相比，本发明具有以下突出优点和技术效果：

1.可广泛应用于各种卤代活泼亚甲基化合物与富勒烯的反应；

2.反应时间短，并且具有较高的产率；

3.操作简单，不需要超低温或超高温；

4.所用催化剂二甲亚砜价格低廉，容易获得，而且可回收利用；

5.多种有机溶剂均可以高效完成反应。

具体实施方式

以下将用实施例更详细地描述本发明，实施例仅仅在于说明本发明，而不是对其进行限制。

实施例1：制备富勒烯环丙烷衍生物F1