富勒烯及其衍生物的发展及研究

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1、富勒烯及其衍生物的发展及研宄文献综述摘要：富勒烯是无机化学研究屮十分重要的一个领域。近年来，对富勒烯的结构、衍生物、在各方面的应用等都有了新的突破，而本文则是以文献综述的形式，通过阅读文献对近五年来有关富勒烯及其衍生物的发展及研究进行总结描述。关键词：富勒烯物理性质化学性质应用前言：1985年，人类在相继发现了石墨、金刚石之后，Kroto等发现了富勒烯，即C6G,更以其独特的物理、化学性质引起了科学界普遍的关注。C6fl是含有众多双键具有独特笼型结构的三维芳香化合物.它的60个位于顶点上的碳原子组成了球形32面体，其中有12个面是五边形，20个面是六边形[1

2、].这种结构类似于日常生活屮所见到的足球，因此也被称作“足球烯”。这种特殊的结构使它具有特殊的超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等优异的性质.在超导材料、光电导材料、化妆品、纳米粒子材料、生物医学等领域应用前景广阔。内嵌式富勒烯的研究更是近来有关富勒烯研究的热门课题。1.富勒烯的性质1.1物理性质C6。是非极性分子，外观呈深黄固体，随厚度不同颜色可呈棕色到黑色.密度为1.678g/cm,不导电，但具有良好的非线性光学性质、光电导性，是很好的光电导材料，熔点>553K,易升华，易溶于含有大n键的芳香性溶剂中，磁流中性，但是其五元环有很强的顺磁性，而六元环具有较为

3、缓和的介磁性；分子中的60个碳原子是完全等价的.由于球面的弯曲效应、五元环的存在，使得碳原子的杂化方式介于sp2和sP3杂化之间，从立体构型来看，C6a具有点群对称性，分子价电子数高达240个。[2]1.2化学性质1.2.1亲核反应一与金属的反应与金属的反应主要分为两类一种是金属被置于C6。碳笼的内部；另一种是金属位于C6。碳笼的外部。(1)C6U碳笼内配合物生成反应：C6。碳笼为封闭的中空的多面体结构，其内腔直径为7.1A,内部可嵌入原子、离子或小分子形成新的团簇分子，A—>C6o(A)o其主要包含物种类为金属、惰性气体及部分极性分子(如LiF)，其中金属

4、包含物研宄最为广泛。Smalley等人现已发现如K、Na、Ba、Sr、Ho、Th等碱金属、碱七金属、绝大多数稀有金属均可与C6。形成C6o(A)。(2)破笼外键合反应：能与C6。键合的金属有：V、Fc、Co、Ni、Rh、Cu、La、Yb、Ag1.2.2加成反应由于C6。的不饱和性，Ceo可以与胺类、磷化物等发生加成反应，在格氏试剂作用下还可以与CHJ反应，生成烷基化物。1.发展及应用1.106。纳米材料IT前，一维、二维、三维C6n纳米材料的制备方法都较为完善，。近年，Shrcstha等更是利用液-液界而沉积法(LLIP)和表面活性剂协助自组装方法，将06。

5、溶解于丁醇/苯体系屮，通过表面活性剂双甘汕单月桂酸酯协助白组装，形成貌较为规则的一维C6D纳米棒和纳米管［4］。研宂表明，由于富勒烯C6。纳米材料的光化学性能、光电转化性能、性能及强抗氧化能力，使其在光学、有机太阳能电池、催化以及生物阔的应用前景［5］。1.1富勒烯乙二胺的抗辐射损伤性能目前，国內外对水溶性富勒烯衍生物辐射生物学的研究还十分有限，II仅限于丫射线的辐射防护性能研宄，对屮子以及屮子/y射线复合的辐射防护性能则未见有关报道。在林涛16］等的研究中，合成了一种水溶性富勒烯衍生物富勒烯乙二胺。由红外光谱(FTIR)、电子自旋共振技术(ESR)和电喷雾

6、质谱(ESI—MS)等表征手段，得出富勒烯与乙二胺合成的主要产物有C6oNH2CH2CH2NH2、C60(NH2CH2CH2NH2)2Cbo(NH2CH2CH2NH2)3.C60(NH2CH2CH2NH2).,且对同样受Y射线和中子等高能射线或粒子照射所产生A由基，所制得的富勒烯乙二胺均表现出了明显优于市场上常用的辐射防护剂香兰素的抗辐射损伤特性。2.3富勒烯及其衍生物在医学方而的应用富勒烯独特的结构赋予它许多特殊的物理、化学性质。如富勒烯通过光诱导产生单重态氧岛达100%,被喻为“单重态的发生器”；富勒烯极易与游离基反应，被喻为“吸收游离基的海绵”；富勒烯

7、的体积与H1V病毒活性屮心的孔穴大小相匹配，又可能堵住洞口，切断病毒的营养供给；富勒烯有30个双键，可以发生多种化学反应，是药物设计的理想基体,可以根据需要接上多种基人们把富勒烯喻为药物设计中的“化学针插”。富勒烯的这些特性引起了生物化学家、药物学家的浓厚兴趣，并已在富勒烯及其衍生物的生物活性方面取得了一些令人振奋的结果。但是，富勒烯固有的疏水性和生物毒性，使它们在生物化学领域的研宄和应用受到限制，因此，制备水溶性及低生物毒性的富勒烯衍生物具有重要的意义％。在何婷17］等发表的文章屮，我们可以发现，富勒烯在医学方面的应用可以分为以下三占./\•(1)抗病

8、毒活性和抗菌性：An等研宄发现，富勒烯纳米颗粒和富勒