小富勒烯(C-,24-，C-,36-)及相關(guān)碳簇的化學(xué)合成.pdf

1、自富勒烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，眾多結(jié)構(gòu)的富勒烯得到了表征。特別是通過(guò)氯等鹵素原子在富勒烯球外的修飾，或者球內(nèi)嵌金屬原子，一些具有相鄰五邊形的非經(jīng)典富勒烯被捕捉，并得到了表征?？v觀這些得到表征的富勒烯結(jié)構(gòu)，其碳數(shù)主要是60以上的高富勒烯。由于具有相鄰五邊形和極大的碳-碳鍵張力，碳數(shù)60以下的小富勒烯，一直被視為是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。而小富勒烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，預(yù)示獨(dú)特的性質(zhì)。在理論研究和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，都有著廣闊的前景。 傳統(tǒng)的富勒烯合成方法，如石墨電弧

2、法，具有合成量少，產(chǎn)物組分復(fù)雜等制約因素。少量特殊結(jié)構(gòu)富勒烯的得到，往往需要經(jīng)過(guò)艱難的高效液相色譜的分離。 設(shè)計(jì)合成富勒烯的前驅(qū)體，再利用真空閃熱(FVP)技術(shù)，定向合成目標(biāo)富勒烯。有望克服傳統(tǒng)合成方法遇到的瓶頸。利用這一方法，目前已合成了眾多的碗狀化合物，C60也得到了合成。但是還沒(méi)有合成小富勒烯的報(bào)道。 本論文利用FVP等方法，致力于小富勒烯的合成。 一、在參考一些課題組FVP裝置的基礎(chǔ)上，自行組裝了一套FV

3、P裝置。 二、利用有機(jī)合成的方法，合成了小富勒烯C24的前驅(qū)體C27H12O3，以C27H12O3為原料，進(jìn)行FVP反應(yīng)。產(chǎn)物的質(zhì)譜信號(hào)顯示，C27H12O3逐個(gè)掉去CO，脫掉三個(gè)CO后，繼續(xù)脫氫。符合C27H12O3生成小富勒烯C24的反應(yīng)路線。 三、利用有機(jī)合成的方法，合成了兩個(gè)小富勒烯D6h-C36的前驅(qū)體C36H30和C36H27Cl3。這兩個(gè)前驅(qū)體含有小富勒烯C36的36個(gè)碳原子，54個(gè)碳-碳鍵中的45個(gè)碳-碳

4、鍵。最后9個(gè)碳-碳鍵的形成將使這兩個(gè)前驅(qū)體轉(zhuǎn)變成D6h對(duì)稱的小富勒烯C36。以這兩個(gè)前驅(qū)體為原料，進(jìn)行LDI-MS和MALDI-TOF-MS表征，都得到了小富勒烯C36的氫化衍生物C36H6。 四、利用有機(jī)合成的方法，合成了碗狀化合物C39H18的前驅(qū)體C39H24和C39H21Cl3，以C39H21Cl3為原料，進(jìn)行FVP反應(yīng)，質(zhì)譜表征觀察到目標(biāo)產(chǎn)物C39H18，以C39H24為原料，進(jìn)行FVP反應(yīng)，質(zhì)譜表征觀察到C39H22