[发明专利]一种微米针状结构的N-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种富勒烯衍生物的制备方法及其应用，更具体地说，涉及一种N-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷的制备方法以及应用。 

背景技术

在现代科学和工程科技方面，由粒径在纳米尺寸范围内的纳米粒子构成的材料与常规粒子构成的同种材料相比，在性能方面有很大的不同，这种材料在物理、化学性质上具有更多的优点，在催化剂和光电子器件等方面具有潜在的应用前景。富勒烯基纳米材料具有非常重要的光、电、磁、催化性能，因此科学家们正在努力寻找不同方法，以期制备出形貌相同、粒径分布均匀的富勒烯基纳米材料。Bokare和Patnaik直接利用C₆₀的CS₂溶液经自组装得到C₆₀纳米粒子，并发现得到的粒子直径随C₆₀溶液浓度的增大而减小。C₆₀其它形貌的结晶态也已被制备出来，如：纳米须、纳米线、纳米棒、纳米管等。 

[3+2]环加成反应是合成富勒烯衍生物的一个经典反应，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，偶极子既可以原位产生,也可以事先制备，方法简便，一般反应的转化率和产率都较高。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亚胺叶立德(Prato反应)，Maggini最早报道了这类反应,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，尤其是通过选择不同的醛、酮或氨基酸可以方便地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，合成多种吡咯烷并，富勒烯衍生物，反应如下所示。与1,3偶极及其它试剂的[3+2]环加成常用来官能化C₆₀，1996年，Prato 和Martín的研究小组同时独立报道了第一个C₆₀-TTF化合物。在加热条件下，带醛基的TTF衍生物与α-氨基酸发生亲核加成反应，经脱羧和脱水后形成亚胺叶立德，之后与C₆₀发生1,3-偶极环加成反应得到化合物。 

C₆₀基及其衍生物纳米材料的制备方法很多，但要获得结构、形态、尺度可以人为随意控制，分布均匀的C₆₀基及其衍生物纳米材料依然相当困难。 

《C₆₀吡咯烷衍生物微纳结构的控制合成与表征》(黄飞，2010年5月，中国优秀硕士学位论文全文数据库)公开了合成N-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷，并对该产物用甲苯作溶剂，加入表面活性剂，对其结晶态形貌进行控制。 

《N-甲基-2-五氟苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷及其二维纳米材料的制备》(黄飞、魏先文，《黄山学院学报》，2013年6月，第15卷第3期，第17-21页)公开了一种N-甲基-2-五氟苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷及其二维纳米材料的制备，利用1,3-偶极环加成反应(Prato反应)，成功地将强吸电子基团五氟苯基接到C₆₀碳笼上，研究了反应条件对单加成产物的影响，合成了N-甲基-2-五氟苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷。 

CN103242217A公开了一种富勒烯衍生物微米片及其制备方法，微米片由富勒烯C₆₀衍生物组成，特别是富勒烯C₆₀衍生物为片状的N-甲基-2-[4-二甲基氨基]苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷，其片长为2～4μm、片高为1～3μm、片厚为70～80nm，其为单晶态结构；方法为先将浓度为0.75～2.0g/L的N-甲基-2-[4-二甲基氨基]苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷甲苯溶液与浓度为3～7mmol/L的十六烷基三甲 基溴化铵异丙醇溶液混合后，搅拌至少20min，得到混合液，其中，N-甲基-2-[4-二甲基氨基]苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷甲苯溶液与十六烷基三甲基溴化铵异丙醇溶液的体积比为1：1～6，再对混合液交替进行固液分离和洗涤的处理，制得富勒烯衍生物微米片。