[发明专利]一种N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成方法

说明书

本发明公开了一种N‑烃基‑2,5‑未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成方法，属于富勒烯衍生物的合成技术领域。本发明合成方法的具体工艺为：以[60]富勒烯和多聚甲醛、伯胺为原料，在一定温度下一步反应生成N‑烃基‑2,5‑未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物。本发明合成方法具有原料便宜易得、合成工艺简单、底物使用范围广且产物单一等优点，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成方法。

背景技术

富勒烯吡咯烷是研究最为广泛的一类富勒烯衍生物，它在药物合成、光控场效应晶体管、有机太阳能电池等领域均有应用。富勒烯吡咯烷的合成方法有很多，主要有Prato反应及新开发的基于醛和胺的反应等，但是这些已知的方法在制备特定结构的富勒烯吡咯烷则仍有较大困难。如因N-取代氨基酸的种类有限，Prato反应不易获得N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷。到目前为止，只有少数课题组报道了N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷的合成。

Suk Hyun Lim等于2016年报道了[60]富勒烯与N-三甲基硅甲基-N-苯甲胺发生光化学反应生成2-取代的富勒烯吡咯烷及N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷。

并将该反应的二级胺扩展为以下范围：

2017年Airat R.Tuktarov等报道了Ti(O-i-Pr)₄催化的[60]富勒烯与原位生成的1,3,5-六氢三嗪化合物反应生成N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物(式2)。

以上报道的方法有其自身的局限性，Suk Hyun Lim报道的方法产物选择性差，产物收率低且反应体系复杂，Airat R.Tuktarov报道的方法催化剂难以获得，因此亟待开发合成该类物质的新方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供了一种原料便宜易得、合成工艺简单、底物使用范围广且产物单一的N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物，以[60]富勒烯和多聚甲醛、伯胺为原料，一步反应生成N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物，合成反应方程式为：

其中，伯胺R-NH₂为选自以下物质：

优选的，[60]富勒烯、多聚甲醛和伯胺的摩尔比为1：(5～20)：(10～25)。

更优选的，[60]富勒烯、多聚甲醛和伯胺的摩尔比为1：15：25。

优选的，所述反应的加热温度为160～180℃。

更优选的，所述反应的加热温度为180℃。

优选的，所述合成反应的具体操作为：首先，在圆底烧瓶中加入[60]富勒烯、多聚甲醛和伯胺，再加入邻二氯苯并用超声仪超声使反应物完全溶解，然后将盛有反应混合物的圆底烧瓶置于180℃油浴中加热反应，反应完成后将反应混合物先通过短硅胶柱粗滤，去除不溶性物质，溶剂减压蒸出，之后残留物用层析柱层析分离，以二硫化碳为洗脱剂，首先被分离出的是未反应的[60]富勒烯，然后即是N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物。

与现有合成N-烃基-2,5-未取代的[60]富勒烯吡咯烷衍生物的合成方法相比，本发明具有以下突出优点：