水溶性富勒烯衍生物的合成研究

摘要

凡是仅有碳一种元素构成的，以椭圆状、球状或管状结构存在的物质，都被称为富勒烯，其中C60是球状结构中达到稳定状态的最小的分子。本文中如不作特殊说明，所述富勒烯均为C60。富勒烯分子独特的结构决定了它独特的物理化学性质。研究表明，富勒烯在物理学、材料学、化学和生物医学等众多领域具有应用价值。在生物医学方面，生物体的环境大部分都是水环境，C60是非极性分子，在水中的溶解度小，限制了它的应用，因此提高富勒烯的水溶性具有重要的理论和实际意义。
　　本研究利用富勒烯和溴单质反应，生成溴代富勒烯。FT-IR和TG证明产物分子式为C60Br24。以C60Br24为中间物质，设计合成一系列水溶性富勒烯衍生物。首先用NaOH和C60Br24反应合成富勒醇C60(OH)24，采用透析袋透析提纯产物，得到纯净的C60(OH)24，用FT-IR、NMR和TG表征产物的结构。
　　其次以溴代富勒烯、乙醇（甲醇）和氢氧化钠为原料制备带乙（甲）氧基的富勒醇。将C60Br24良好分散在乙醇（甲醇）中，然后与氢氧化钠水溶液混合反应。反应结束后用盐酸调节溶液pH，使盐析出，离心取上清液，旋蒸，依次用丙酮、四氢呋喃和苯萃取获得产物。最后用硅胶柱层析的方法得到纯净的带乙（甲）氧基的富勒醇，产物呈现出两亲性。用FT-IR、NMR表征产物的结构。
　　分别用硫脲(CN2H4S)和硫氢化钠(NaSH)与C60Br24反应，设计合成富勒烯巯基衍生物C60(SH)x。以硫脲为原料时，首先通过C60Br24与硫脲水溶液的回流反应制备异硫脲盐，进一步水解得到目的产物。实验结果证明没有生成富勒烯巯基衍生物，反应主要生成了C60和斜方硫S8。
　　硫氢化钠法制备富勒烯巯基衍生物分为不加碱法和加碱法。所谓不加碱法，是用NaSH和C60Br24直接反应。加碱法是在NaSH和C60Br24反应的基础上，加入NaOH，利用NaOH对NaSH中H的作用来制备富勒烯巯基衍生物。NMR、FTIR等测试初步证明两种方法都可以合成C60(SH)x，还需进一步对产物进行提纯和表征。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 富勒烯的合成

1．2．1 激光蒸发石墨法

1．2．2 石墨电弧放电法

1．2．3 有机合成法

1．2．4 苯火焰燃烧法

1．3 水溶性富勒烯衍生物的合成

1．3．1 与增溶试剂复合

1．3．2 引入亲水基团

1．4 水溶性富勒烯衍生物的生物活性

1．4．1 癌症治疗

1．4．2 基因或药物载体

1．4．3 抗氧化

1．4．4 与酶的相互作用

1．4．5 细胞毒性

1．4．6 其它应用

1．5 富勒醇的性质

1．5．1 富勒醇的合成

1．5．2 富勒醇的应用

1．6 两亲性富勒烯衍生物的性质

1．7 巯基化合物的性质

1．7．1 巯基化合物的合成

1．7．2 巯基化合物的应用

1．8 选题的目的和意义

第二章 富勒醇的合成及表征

2．1 引言

2．2 富勒醇C60(OH)24的合成

2．2．1 实验试剂

2．2．2 合成实验

2．3 分析与测试

2．3．1 红外光谱(FT-IR)测试

2．3．2 热失重(TG)测试

2．3．3 核磁共振(NMR)测试

2．3．4 EDS能谱测试

2．3．5 动态光散射(DLS)测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 C60的测试结果分析

2．4．2 溴代富勒烯C60Br24的测试结果分析

2．4．3 富勒醇C60(OH)24的测试结果分析

2．5 小结

第三章 带烷氧基的富勒醇的合成及表征

3．1 引言

3．2 带烷氧基的富勒醇的制备

3．2．1 实验试剂

3．2．2 合成实验

3．3 分析与测试

3．3．1 红外光谱(FT-IR)光谱测试

3．3．2 核磁共振(NMR)测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 未提纯的带乙氧基的富勒醇的测试结果分析

3．4．2 提纯后带乙氧基的富勒醇的测试结果分析

3．4．3 未提纯的带甲氧基的富勒醇测试结果分析

3．4．4 提纯后带甲氧基的富勒醇的测试结果分析

3．5 小结

第四章 硫脲烃化水解法制备富勒烯巯基衍生物

4．1 引言

4．2 富勒烯巯基衍生物的合成

4．2．1 实验试剂

4．2．2 合成实验

4．3 分析与测试

4．3．1 红外光谱(FT-IR)光谱测试

4．3．2 拉曼(Raman)光谱测试

4．3．3 核磁共振(NMR)测试

4．3．4 元素分析(EA)测试

4．3．5 飞行时间质谱(TOF-MS)测试

4．3．6 单晶X射线衍射测试

4．4 结果与讨论

4．4．1 产物A的测试结果分析

4．4．2 产物B的测试结果分析

4．5 小结

第五章 硫氢化钠法制备富勒烯巯基衍生物

5．1 引言

5．2 富勒烯巯基衍生物的合成

5．2．1 实验试剂

5．2．2 合成实验

5．3 分析与测试

5．3．1 红外光谱(FTIR)测试

5．3．2 核磁共振(NMR)测试

5．3．3 动态光散射(DLS)测试

5．3．4 飞行时间质谱(TOF-MS)测试

5．4 结果与讨论

5．4．1 产物l的FT-IR测试分析

5．4．2 产物2的测试结果分析

5．4．3 产物3(2#)的测试结果分析

5．4．4 产物3(4#)的测试结果分析

5．5 小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

声明