[发明专利]内含富勒烯的活门囚笼复合物以及利用其来纯化富勒烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有富勒烯的活门囚笼复合物，以及利用含有该富勒烯的活门囚笼复合物来纯化富勒烯的方法。

背景技术

富勒烯(fullerenes)包含圆柱形的纳米碳管以及球形的巴克球(buckyball)，由于具有独特的结构和电子特性，使其在材料科学、化学、超导物理学、半导物理学以及生物学等领域均有广泛的应用性。若不论缺乏均匀半径与长度的纳米碳管，在富勒烯萃取物中，含量最多的是C₆₀与C₇₀两种巴克球。虽然自1980年代以来，C₆₀与C₇₀的化学反应性及光电特性已经被广泛地调查研究过，然而其实际应用性仍然受限于其在有机溶剂中的低溶解度。此低溶解度的问题也严重地影响到C₆₀与C₇₀的分离与纯化。

虽然自富勒烯萃取物中分离出含量较多的C₆₀并不乏其法，然而，同样要从富勒烯萃取物中分离出对称性较低但具较高光电应用潜力的C₇₀却相对困难。要得到高纯度的C₇₀常需要经过繁复的纯化过程，其中包括了结晶法与高效能液相层析法(high-performance liquid chromatography;HPLC)。因此，高纯度的C₇₀不易取得，花费也高，也因此限制了C₇₀在实际应用上的研究与发展。

利用主体-客体(host-guest)复合来进行C₇₀的选择性分离或许是种解决的办法。虽然有些经过精巧设计合成出来的主体分子的确会在溶液中选择与C₆₀或C₇₀形成复合物，但是要达到能作为分离巴克球混合物工具的高选择性与高稳定性，仍然是个挑战。

与不能释放封存其中的客体分子的囚笼复合物(carcerands)不同，活门囚笼复合物(hemicarcerands)可在升温的条件下封存客体分子并形成室温稳定且可分离的活门囚笼复合物，其封存的客体分子也可在升温条件下释出。虽然Cram在1995年第一次提出分子杯二聚体(a cavitand dimer)的内部空间可以适合容纳C₆₀(Hemicarcerands with interiors potentially capable of binding large guests.J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1085-1087(1995))，能够选择性封存C₆₀及C₇₀等大尺寸客体的活门囚笼复合物却从未被成功研制过。其中最大的原因或许是在客体分子与主体分子间要形成活门囚笼复合物以封存或释放客体分子时，很难预测及平衡客体分子进出主体分子开口时的立体效应与活化能变化的原因。

发明内容

因此，本发明其中一个方面是提供一种富勒烯@CTV复合物(包含活门囚笼复合物；hemicarceplex)，是由富勒烯客体或其衍生物陷入环三聚藜芦烯分子容器(缩写成CTV)的内部空腔而成，其中该CTV主体具有下面化学结构式，且其中LS1与LS2分别为第一连接间隔基团与第二连接间隔基团。

依据一个实施例，第一连接间隔基团与第二连接间隔基团中至少三者为包括至少10个碳的直链烷基。上述CTV主体例如可为CTV1(LS1=LS2=-(CH₂)₁₂-)，CTV2(LS1=-(CH₂)₁₂-，LS2=-(CH₂)₁₁-)、CTV3(LS1=-(CH₂)₁₂-，LS2=-(CH₂)₁₀-)、LS2=-(CH₂)₁₂-)、LS2=-(CH₂)₁₁-)或LS2=-(CH₂)₁₀-)。

依据另一个实施例，上述第一连接间隔基团与第二连接间隔基团中至少一者包括一双酯连接基。CTV主体例如可为LS2=-(CH₂)₁₂-)、LS2=-(CH₂)₁₁-)或LS2=-(CH₂)₁₀-)。