[发明专利]一种电子转移复合物和表面羟基协同稳定的富勒烯/水原液的制备方法

说明书

本发明提供一种电子转移复合物和表面羟基协同稳定的富勒烯/水原液的制备方法。本发明方法选用能够与富勒烯形成电子转移复合物的含氮极性有机溶剂，辅以羟基化反应、透析等流程，获得兼具高水溶性、稳定性和好的π共轭特性的水溶性富勒烯，突破以往富勒烯/水原液的两相制备工艺，避免强碱和苯系高毒性有机溶剂的使用，提高原液的生物相容性。本发明方法获得的富勒烯/水原液具有优良的抗氧化功效，可应用于化妆品、生物医药等领域。

技术领域

本发明涉及一种电子转移复合物和表面羟基协同稳定的富勒烯/水原液的制备方法，属于富勒烯材料技术领域。

背景技术

富勒烯具有完美的分子结构和丰富的物理化学性质，表面存在大量双键，具有强的清除自由基的性能，在化妆品、生物医药，以及超导、有机太阳能电池、非线性光学材料、人工光合成等领域具有十分广阔的应用前景。

作为一种非极性分子，富勒烯本身具有强烈的疏水性，在极性溶剂尤其是水中溶解度很低，限制了其实际应用，在化妆品和生物医药领域表现尤为明显。为提高富勒烯的水溶性，需对其进行化学修饰，获得富勒烯/水原液。一种常用的策略是使富勒烯表面羟基化，获得羟基化富勒烯，亦称富勒醇。

为使富勒醇获得足够的水溶性和胶体稳定性，需使表面羟基达到一定数目，从而不可避免地破坏富勒烯固有的π共轭体系。如何在保证水溶性和稳定性的前提下，最大限度地使富勒烯保持π共轭结构，是该领域一大难题。

富勒醇制备领域的另一个难题是制备工艺的繁琐和苛刻，且需用到强酸或强碱。当前主流工艺以强碱制备路线为主，制备过程中，需将原始富勒烯预先溶解于苯类溶剂中，继而与含强碱如氢氧化钠和双氧水的水溶液反应；为使反应顺利进行，还需加入相转移催化剂如四丁基氢氧化铵。此制备路线具有很多弊端，包括：苯类有机溶剂的残留易带来细胞毒性；强碱的使用易对设备和周围环境造成侵害；反应在两相界面处进行，效率低下且难以扩大生产；所得产品中易含有钠离子和四丁基铵离子，不利于后续应用。

因此，开发一种绿色环保、安全高效、能够最大限度地保持富勒烯的π共轭结构、具有优异水溶性和稳定性的富勒烯/水原液制备方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种电子转移复合物和表面羟基协同稳定的富勒烯/水原液的制备方法。本发明方法选用能够与富勒烯形成电子转移复合物的含氮极性有机溶剂，辅以羟基化反应、透析等流程，获得兼具高水溶性、稳定性和好的π共轭特性的水溶性富勒烯，突破以往富勒烯/水原液的两相制备工艺，避免强碱和苯系高毒性有机溶剂的使用，提高原液的生物相容性。本发明方法获得的富勒烯/水原液具有优良的抗氧化功效，可应用于化妆品、生物医药等领域。

本发明的技术方案如下：

一种电子转移复合物和表面羟基协同稳定的富勒烯/水原液的制备方法，包括步骤：

(1)将富勒烯充分溶于含氮极性有机溶剂或含氮极性有机溶剂与水的混合溶剂中，得到富勒烯/有机溶剂母液；

(2)向步骤(1)制得的富勒烯/有机溶剂母液中加入氧化剂，使富勒烯发生羟基化反应；然后经透析处理，即得到电子转移复合物和表面羟基协同稳定的富勒烯/水原液。

根据本发明优选的，步骤(1)所述富勒烯为C₆₀或C₇₀中的一种或两种的混合物；优选为C₆₀。

根据本发明优选的，步骤(1)所述含氮极性有机溶剂为吡啶、咪唑、嘧啶、吡唑或氮甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物；优选为氮甲基吡咯烷酮。

根据本发明优选的，步骤(1)所述含氮极性有机溶剂与水的混合溶剂中，水所占的体积百分比为1-30％，优选为10-20％。

根据本发明优选的，步骤(1)所述富勒烯/有机溶剂母液中富勒烯的浓度为0.1～1.0毫克每毫升。