基于心轮烯内核的纳米锥和巴基碗的合成及其性质研究

发布时间：2021-06-14 05:56

　　碗状或锥状的多环芳烃（即纳米锥、巴基碗）是除C60和碳纳米管外的另一具有弯曲π共轭体系的重要材料,自上世纪90年代Scott和Siegel等人实现真空闪速热解法（FVP）气相合成心轮烯（corannulene）后便得到广泛研究。心轮烯作为巴基碗和锥角为112.9°的纳米锥的最小结构单元,是构筑更大的纳米锥和巴基碗重要的合成子,在其外围稠合多个六元环得到纳米锥,若引入额外的五元环便得到巴基碗。由于他们独特的结构和丰富的电子及其在表面的不均匀分布,展现出许多优异的物理化学性质,在扫描探针,场发射,分子识别,金属配位,超分子自组装,电导等方面具有重要应用。碗状或锥状的多环芳烃存在较大的张力,在有机合成化学中存在一定挑战性。纳米锥的制备通常借助于激光蒸发法,热解法和化学气相沉积法,且仅作为碳纳米管和石墨烯的“副产物”伴随而成,无法量产是阻碍纳米锥发展的最重要因素。对于巴基碗,FVP法在形成弯曲的化学键时不失为一种有效手段,但是苛刻的反应条件,极差的官能团容忍性等因素使得非热解反应策略的研究显得十分必要。近些年,科学家们报道了 Mizoroki-Heck和[（2+2）+2]环加成等反应作为成环的... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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图１－２：具有不同锥角的纳米锥（ａ－ｄ对应１９．２

解方法经常被应用于将平面多环芳烃（ｐｌａｎａｒ?ＰＡＨｓ）分子转变成曲面多环芳烃??（ｃｕｒｖｅｄｇｅｏｄｅｓｉｃｐｏｌｙａｒｅｎｅ）。目前为止，大部分结构得到表征的巴基碗都是通过??ＦＶＰ法制备的，总结于图１－３中［４４］。??考勝魏费赞??１费狨應翁??ｆ麵德＃??图１－３：?ＦＶＰ法制备的巴基碗??心轮婦（ｃｏｒａｎｎｕｌｅｎｅ）是Ｃ６Ｕ中保持弯曲结构的最小单元，最早由Ｌａｗｔｏｎ和??Ｂａｒｔｈ于１９６６年实现液相全合成⑴，熔点２６８？２６９°Ｃ，心轮烯可以在此高温下保??持不分解。Ｓｃｏｔｔ等人猜测心轮烯可能可以在ＦＶＰ条件下存活下来，并于１９９１年??３??

?［４５］以７，１０－二乙炔基荧蒽为反应底物，ｌ〇〇（ＴＣ下实现ＦＶＰ法制备心轮燦；同时提??出了可能的反应机理，如图１－４所示，７，１０－二乙炔基荧蒽分子首先进行Ｒｏｇｅｒ??Ｂｒｏｗｎ重排生成碳孤对电子，进而插入到邻近的苯环中的Ｃ－Ｈ键，并重复上述??两个步骤，最终实现心轮烯的制备。??Ｊ?Ｒｏｇｅｒ?Ｂｒｏｗｎ?Ａ??ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｒｅｐｅａｔ??Ｏｗ?，ｎｔｂ〇〇＾Ｈ??图１－４：?７，１０－二乙炔基荧蒽为底物ＦＶＰ法制备心轮烯的机理??心轮烯的ＦＶＰ法成功合成，开辟了?ＦＶＰ法制备巴基碗的新天地。然而当反??应前体只含（ｓｐ２）?Ｃ－Ｈ键时，由于前体分子中的这些Ｃ－Ｈ键性质过于相似，导??致形成（ｓｐ２）Ｃ－（ｓｐ２）Ｃ时选择性极差，尤其对于那些需要形成多个Ｃ－Ｃ键的??反应。基于以上考虑


本文编号：3229206