[发明专利]一种富勒烯吡咯烷衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种N-甲基-2-(4-硝基苯乙 烯基)-3，4-富勒烯吡咯烷衍生物，并进一步公开其制备方法。

背景技术

1985年，美国R.F.Crul、R.E.Smallay和英国H.W.Kroto等科学家在 用高能激光脉冲向石墨时，意外发现一系列以C60为代表的碳离子簇，后来 将这称之为富勒烯或足球烯，由此富勒烯作为碳元素的第三种同素异形体 脱颖而出。后来受到建筑设计师巴克明斯富勒(BuckminsterFuller)设计的 拱形圆屋顶的启发，Kroto等人终于确定了C60与拱形圆顶类似的封闭球形 笼状结构，这与C60的“稳定”性质相吻合。

富勒烯是碳的第三种同素异形体，其独特的三维球状空间结构和众多 的双键赋予了它一些特殊的光、电、磁等物理及化学性质，在光调制、光 开关、光电转换等光电器件和通讯等领域有着潜在的应用前景；并且富勒 烯是天然的纳米尺寸的分子，有着独特的性质，尤其是高度对称的三维立 体结构，在发光材料中引入富勒烯分子有可能使其结构的有序性更趋于完 美，而使物理化学性质和性能得到较大的改善。富勒烯更是因其特殊的结 构在化学、生物学、材料学、医学等领域显示出广泛的应用前景，其中最 具代表性的是C60在抗HIV病毒、抑制癌细胞增殖、清除自由基、抗菌、 抗氧化、致使DNA裂解等方面具有独特的生物学活性。然而C60在极性 溶剂中的溶解性较差，靶向性不理想，限制了其在生物医学领域的应用。 因此，制备具有特殊光、电性能，良好溶解性及靶向特异性的C60衍生物， 对今后探索其生物活性及拓展富勒烯基新材料具有重要的意义。

因C60分子具有缺电子芳香烃的一些性质，它能发生环加成反应，亲核、 亲电加成，自由基加成，包合反应，聚合反应，光化学反应，氧化还原反 应等。[2+3]环加成反应是合成富勒烯衍生物的一个经典反应，其中1,3-偶极 子是多种多样的，如叶立德类化合物、重氮化合物以及其它1,3-偶极子。甲 亚胺叶立德是一类常见的1,3-偶极子，它的产生方法多种多样，由醛或酮与 α-氨基酸加热缩合脱羧形成甲亚胺叶立德是其中最常用的方法，即α-氨基酸 与醛反应经脱羧和失水后可制得甲亚胺叶立德。MicheleMaggini最早报道 了这类反应，利用肌氨酸、甲醛和C60在甲苯中回流，制得N-甲基富勒烯吡 咯烷衍生物。也有更多的报道显示通过选择不同的醛、酮或氨基酸可以将 生物活性基团或具特殊物理和电学性质的分子引入富勒烯，合成多种C60 吡咯烷衍生物，大大扩展了富勒烯衍生物的产品多样化发展。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种N-甲基-2-(4-硝基苯 乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷衍生物，并进一步公开其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的富勒烯吡咯烷衍生物为N-甲基-2- (4-硝基苯乙烯基)-3，4-富勒烯吡咯烷，具有如下所示的结构：

本发明还公开了一种制备所述富勒烯吡咯烷衍生物的方法，包括如下 步骤：

(1)取对硝基苯甲醛和乙醛混匀，并加入氢氧化钾-甲醇溶液进行反应， 当反应温度降到0-5℃时，加入氢氧化钾-甲醇溶液继续反应；

将反应混合物冷却至5℃以下固化，加入乙酸酐并加热，随后倒入热水 中并加入浓盐酸，水浴加热后静置至析出晶体，抽滤并洗涤，在质量分数 30％的乙酸水溶液中重结晶，得到黄色晶体，即为3-(4-硝基苯基)丙烯醛；

(2)在惰性气体保护下，取富勒烯溶于新蒸甲苯中，得到富勒烯混合 溶剂；随后向所述混合溶剂中分别加入步骤(1)中得到的3-(4-硝基苯基) 丙烯醛和肌氨酸混匀，控制反应温度110-130℃反应至溶液开始由紫色变为 红褐色；并继续向反应液中通入氩气，使其冷却至室温；并继续反应至溶 液颜色不再变化；

将反应液过滤、浓缩，并进行硅胶柱层析分离，得到反应浓缩液；

以石油醚淋洗反应浓缩液以除去未参加反应的富勒烯C60，再用体积 比为1:4-6的甲苯-石油醚混合洗脱剂淋洗残留的C60，再以体积比为1:1的 甲苯-石油醚混合洗脱剂淋洗出棕黑色产物带，得到产物浓缩液；

对所述产物浓缩液进行固液分离，并以甲醇清洗固体物质，随后真空 干燥处理，得到棕黑色粉末状目标产物；