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
【专利摘要】一种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，揭示由各种以环三聚藜芦烯(cyclotriveratrylene，CTV)为基础的分子容器及各种富勒烯所形成的富勒烯@CTV复合物(包括富勒烯@CTV活门囚笼复合物)。还揭示以富勒烯@CTV活门囚笼复合物从富勒烯混合物中纯化出至少一种富勒烯的方法，该纯化过程不需要使用结晶和高性能液相层析法。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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C6tl与C7tl两种巴克球。虽然自1980年代以来，C60与C7tl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C6tl与C7tl的分离与纯化。
[0003]虽然自富勒烯萃取物中分离出含量较多的C6tl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C7tl却相对困难。要得到高纯度的Cni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-performanceliquid chromatography;HPLC)。因此,高纯度的C7tl不易取得,花费也高,也因此限制了 C7q在实际应用上的研究与发展。
[0004]利用主体-客体(host-guest)复合来进行C7tl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C6tl或C7tl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。
[0005]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C6Q(Hemicarcerandswith interiors potentially capable of binding large guests.J.Chem.Soc.，Chem.Commun.1085-1087 (1995))，能够选择性封存C6tl及C7tl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】
[0006]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LSl与LS2分别为第一连接间隔基团与第二连接间隔基团。
[0007]
【权利要求】
1.一种富勒烯OCTV复合物，是由富勒烯客体或其衍生物陷入在环三聚藜芦烯分子容器(缩写成CTV)的内部空腔中而成，其特征在于:该CTV主体具有如下化学结构式:
2.如权利要求1所述的富勒烯@CTV复合物，其特征在于:至少所述第一连接间隔基团与所述第二连接间隔基团之三为包括至少10个碳的直链烷基。
3.如权利要求1所述的富勒烯@CTV复合物，其特征在于:至少所述第一连接间隔基团与所述第二连接间隔基团之一包括一双酯连接基。
4.如权利要求1所述的富勒烯@CTV复合物，其特征在于:该CTV主体为
5.如权利要求1所述的富勒烯OCTV复合物，其特征在于:该富勒烯OCTV复合物为C6tlOCTVl、C7(I@CTV1、C76@CTV1、C78@CTV1、C60iCTV2, C70iCTV2, C60iCTV3, Sc3NiC80iCTV4, C60iCTV5,C70iCTV5、C76iCTV5、C78iCTV5、C60iCTV6Sc3NiC80iCTV4、C60iCTV5、C70iCTV5、C76iCTV5、C78iCTV5、或 C60@CTV6。
6.—种如权利要求1-5任意一项所述的富勒烯OCTV复合物的形成方法,其特征在于:该形成方法包括: 在一溶剂中混合该富勒烯客体或其衍生物以及该CTV主体，以形成一混合溶液。
7.如权利要求6所述的富勒烯OCTV复合物的形成方法，其特征在于:该溶剂的主要组成包括 CS2、CH2Cl2, CHCl3 或 CHC12CHC12。
8.如权利要求6所述的富勒烯OCTV复合物的形成方法，其特征在于:还包括加热该混合溶液以形成富勒烯@CTV活门囚笼复合物，该混合溶液的加热温度为大于室温至80°C。
9.一种利用如权利要求1-5任意一项所述的富勒烯@CTV复合物来纯化出至少一富勒烯或其衍生物的方法，其特征在于:该方法包括: 在一第一溶剂中混合含该富勒烯或其衍生物的混合物以及该CTV主体，以形成至少一该富勒烯OCTV复合物； 以管柱层析法从所述富勒烯@CTV复合物中分离出至少一富勒烯OCTV活门囚笼复合物；以及 在一第二溶剂中解离该富勒烯OCTV活门囚笼复合物，其中该第二溶剂能溶解该富勒烯@CTV活门囚笼复合物，以让该富勒烯@CTV活门囚笼复合物解离而释放出富勒烯。
10.如权利要求9所述的利用富勒烯@CTV活门囚笼复合物来纯化出至少一富勒烯或其衍生物的方法，其特征在于:该第一溶剂的主要组成包括CS2、CH2Cl2, CHCl3或CHCl2CHCl2t5
11.如权利要求9所述的利用富勒烯@CTV活门囚笼复合物来纯化出至少一富勒烯或其衍生物的方法，其特征在于:该第二溶剂的主要组成包括CS2、CH2C12、CHC13、CHC12CHC12、苯、甲苯或二氯苯。
【文档编号】C01B31/04GK103771399SQ201310043827
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】邱胜贤, 李明哲 申请人:邱胜贤