富勒烯的開孔和內嵌反應的研究進展

張濤

（安徽國星生物化學有限公司，安徽省雜環化學重點實驗室，安徽 馬鞍山 243000）

1985 年，Kroto、Curl和 Smally等[1]在氦氣流中以激光汽化蒸發石墨實驗中首次制得由60個碳組成的碳原子簇結構分子C60，并推測了其結構。這一新結構立即引起了科學家們的廣泛關注。后來，加州大學洛杉磯分校的霍金斯得到了富勒烯衍生物的第一個晶體結構，從而準確測定了富勒烯的結構。人們通過質譜分析、X射線分析證明，C60的分子結構為球形32面體，它是由60個碳原子通過20個六元環和12個五元環連接而成的具有30個碳碳雙鍵足球狀空心對稱分子（其立體結構如圖1所示）。1990年，Kriischmer等[2]首次報道了大量合成C60的方法，這使得C60的研究工作得以大量展開。為表彰Kroto等三人的工作，1996年授予他們諾貝爾化學獎。

由于富勒烯在大部分溶劑中溶解度很差，僅僅在苯或甲苯等芳香性溶劑和二硫化碳中能溶，這大大限制了對富勒烯性質的研究，所以科學家們期望通過化學手段對富勒烯進行修飾，將不同的官能團引入富勒烯單體中，從而合成出具有特殊結構或者性質的富勒烯衍生物。目前，關于富勒烯的化學修飾已經有大量的文獻報道，現就近五年有關富勒烯的 嵌反應進行概述。

對于富勒烯開孔和內嵌反應，Whitener Jr.定義[3]其為先用化學方法將C60的籠狀結構上的鍵打開，然后將要摻雜的雜原子從孔里放進去，最后閉環（圖2）。

圖1 C60的分子結構模型

圖2 富勒烯開孔和內嵌反應

對于富勒烯開孔的反應，2009年，甘良兵等[4]通過對含過氧化基團的富勒烯衍生物進行熱解發現會發生O-O鍵的均裂，得到富勒烯含氧自由基，繼而生成環氧化合物，然后在羥胺作用下進一步衍生成含酮和肟的最終產物。……