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一种富勒烯吡咯烷衍生物及其制备方法技术

技术编号:14981448 阅读:154 留言:0更新日期:2017-04-03 12:50
本发明专利技术属于化学合成技术领域,具体涉及一种N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷衍生物,并进一步公开其制备方法。本发明专利技术所述制备N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷的方法,利用现有1,3-偶极环加成反应,以甲苯为溶剂进行反应,制备得到目标产物N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷。同时,本发明专利技术所述方法在实验中惊喜的发现,在整个反应体系冷却至室温后,再加入包括三氯甲烷、二硫化碳、邻二氯苯的有机溶剂继续反应至结束,其产物的合成收率远远高于仅以甲苯为溶剂进行反应的产物收率,取得了预料不到的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学合成
,具体涉及一种N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷衍生物,并进一步公开其制备方法。
技术介绍
1985年,美国R.F.Crul、R.E.Smallay和英国H.W.Kroto等科学家在用高能激光脉冲向石墨时,意外发现一系列以C60为代表的碳离子簇,后来将这称之为富勒烯或足球烯,由此富勒烯作为碳元素的第三种同素异形体脱颖而出。后来受到建筑设计师巴克明斯富勒(BuckminsterFuller)设计的拱形圆屋顶的启发,Kroto等人终于确定了C60与拱形圆顶类似的封闭球形笼状结构,这与C60的“稳定”性质相吻合。富勒烯是碳的第三种同素异形体,其独特的三维球状空间结构和众多的双键赋予了它一些特殊的光、电、磁等物理及化学性质,在光调制、光开关、光电转换等光电器件和通讯等领域有着潜在的应用前景;并且富勒烯是天然的纳米尺寸的分子,有着独特的性质,尤其是高度对称的三维立体结构,在发光材料中引入富勒烯分子有可能使其结构的有序性更趋于完美,而使物理化学性质和性能得到较大的改善。富勒烯更是因其特殊的结构在化学、生物学、材料学、医学等领域显示出广泛的应用前景,其中最具代表性的是C60在抗HIV病毒、抑制癌细胞增殖、清除自由基、抗菌、抗氧化、致使DNA裂解等方面具有独特的生物学活性。然而C60在极性溶剂中的溶解性较差,靶向性不理想,限制了其在生物医学领域的应用。因此,制备具有特殊光、电性能,良好溶解性及靶向特异性的C60衍生物,对今后探索其生物活性及拓展富勒烯基新材料具有重要的意义。因C60分子具有缺电子芳香烃的一些性质,它能发生环加成反应,亲核、亲电加成,自由基加成,包合反应,聚合反应,光化学反应,氧化还原反应等。[2+3]环加成反应是合成富勒烯衍生物的一个经典反应,其中1,3-偶极子是多种多样的,如叶立德类化合物、重氮化合物以及其它1,3-偶极子。甲亚胺叶立德是一类常见的1,3-偶极子,它的产生方法多种多样,由醛或酮与α-氨基酸加热缩合脱羧形成甲亚胺叶立德是其中最常用的方法,即α-氨基酸与醛反应经脱羧和失水后可制得甲亚胺叶立德。MicheleMaggini最早报道了这类反应,利用肌氨酸、甲醛和C60在甲苯中回流,制得N-甲基富勒烯吡咯烷衍生物。也有更多的报道显示通过选择不同的醛、酮或氨基酸可以将生物活性基团或具特殊物理和电学性质的分子引入富勒烯,合成多种C60吡咯烷衍生物,大大扩展了富勒烯衍生物的产品多样化发展。
技术实现思路
为此,本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷衍生物,并进一步公开其制备方法。为解决上述技术问题,本专利技术所述的富勒烯吡咯烷衍生物为N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷,具有如下所示的结构:本专利技术还公开了一种制备所述富勒烯吡咯烷衍生物的方法,包括如下步骤:(1)取对硝基苯甲醛和乙醛混匀,并加入氢氧化钾-甲醇溶液进行反应,当反应温度降到0-5℃时,加入氢氧化钾-甲醇溶液继续反应;将反应混合物冷却至5℃以下固化,加入乙酸酐并加热,随后倒入热水中并加入浓盐酸,水浴加热后静置至析出晶体,抽滤并洗涤,在质量分数30%的乙酸水溶液中重结晶,得到黄色晶体,即为3-(4-硝基苯基)丙烯醛;(2)在惰性气体保护下,取富勒烯溶于新蒸甲苯中,得到富勒烯混合溶剂;随后向所述混合溶剂中分别加入步骤(1)中得到的3-(4-硝基苯基)丙烯醛和肌氨酸混匀,控制反应温度110-130℃反应至溶液开始由紫色变为红褐色;并继续向反应液中通入氩气,使其冷却至室温;并继续反应至溶液颜色不再变化;将反应液过滤、浓缩,并进行硅胶柱层析分离,得到反应浓缩液;以石油醚淋洗反应浓缩液以除去未参加反应的富勒烯C60,再用体积比为1:4-6的甲苯-石油醚混合洗脱剂淋洗残留的C60,再以体积比为1:1的甲苯-石油醚混合洗脱剂淋洗出棕黑色产物带,得到产物浓缩液;对所述产物浓缩液进行固液分离,并以甲醇清洗固体物质,随后真空干燥处理,得到棕黑色粉末状目标产物;所述步骤(2)中,在将反应液冷却至室温后,还包括向反应液中加入有机溶剂继续反应的步骤,直至溶液颜色不再变化;所述有机溶剂为三氯甲烷、二硫化碳、邻二氯苯中的至少一种。优选的,所述有机溶剂为三氯甲烷、二硫化碳、邻二氯苯中至少两种的混合物。更优的,所述有机溶剂中三氯甲烷、二硫化碳和/或邻二氯苯的质量相同。所述步骤(2)中,所述有机溶剂的添加量与所述富勒烯混合溶剂的质量比为1:4-5。所述步骤(2)中,所述富勒烯与所述甲苯溶剂的质量比为1:1-2;所述富勒烯C60、3-(4-硝基苯基)丙烯醛和肌氨酸的摩尔比为1:4-6:2-4。所述步骤(2)中,所述硅胶柱层析分离步骤中,以体积比为100:20-30的正己烷:甲苯溶液为流动相进行洗脱。所述步骤(1)中,所述氢氧化钾-甲醇溶液的质量分数为10-30%。本专利技术还公开了所述富勒烯吡咯烷衍生物用于制备清洁剂、催化剂、及疏水材料的用途。本专利技术所述制备N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷的方法,利用现有1,3-偶极环加成反应,以甲苯为溶剂进行反应,制备得到目标产物N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷。同时,本发明所述方法在实验中惊喜的发现,在整个反应体系冷却至室温后,再加入包括三氯甲烷、二硫化碳、邻二氯苯的有机溶剂继续反应至结束,其产物的合成收率远远高于仅以甲苯为溶剂进行反应的产物收率,取得了预料不到的技术效果。尤其是控制三氯甲烷、二硫化碳和/或邻二氯苯的质量相同的条件下的反应,其产物收率及纯度更是取得了大幅的提升。同时,实验也证明,对于本专利技术目标产物N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷的制备而言,现有技术中通过调整富勒烯混合溶剂的方式对产物的收率及纯度几乎没有影响,甚至还由于稀释了甲苯的浓度而使得产物的收率下降。本专利技术所述目标产物N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷,与现有技术中其他近似富勒烯衍生物相同,可广泛用于制备清洁剂、催化剂、及疏水材料之用。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解,下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图,对本专利技术作进一步详细的说明,其中,图1为N-甲基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷的热重分析本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/27/CN105669529.html" title="一种富勒烯吡咯烷衍生物及其制备方法原文来自X技术">富勒烯吡咯烷衍生物及其制备方法</a>

【技术保护点】
一种富勒烯吡咯烷衍生物,其特征在于,所述衍生物为N‑甲基‑2‑(4‑硝基苯乙烯基)‑3,4‑富勒烯吡咯烷,具有如下所示的结构:

【技术特征摘要】
1.一种富勒烯吡咯烷衍生物,其特征在于,所述衍生物为N-甲
基-2-(4-硝基苯乙烯基)-3,4-富勒烯吡咯烷,具有如下所示的结构:
2.一种制备权利要求1所述富勒烯吡咯烷衍生物的方法,其特
征在于,包括如下步骤:
(1)取对硝基苯甲醛和乙醛混匀,并加入氢氧化钾-甲醇溶液进
行反应,当反应温度降到0-5℃时,加入氢氧化钾-甲醇溶液继续反应;
将反应混合物冷却至5℃以下固化,加入乙酸酐并加热,随后倒
入热水中并加入浓盐酸,水浴加热后静置至析出晶体,抽滤并洗涤,
在质量分数30%的乙酸水溶液中重结晶,得到黄色晶体,即为3-(4-
硝基苯基)丙烯醛;
(2)在惰性气体保护下,取富勒烯溶于新蒸甲苯中,得到富勒
烯混合溶剂;随后向所述混合溶剂中分别加入步骤(1)中得到的3-
(4-硝基苯基)丙烯醛和肌氨酸混匀,控制反应温度110-130℃反应
至溶液开始由紫色变为红褐色;并继续向反应液中通入氩气,使其冷
却至室温,并继续反应至溶液颜色不再变化;
将反应液过滤、浓缩,并进行硅胶柱层析分离,得到反应浓缩液;
以石油醚淋洗反应浓缩液以除去未参加反应的富勒烯C60,再用
体积比为1:4-6的甲苯-石油醚混合洗脱剂淋洗残留的C60,再以体积
比为1:1的甲苯-石油醚混合洗脱剂淋洗出棕黑色产物带,得到产物浓
缩液;
对所述产物浓缩液进行固液分离,并以甲醇清洗固体物质,随后
真空干燥处理,得到棕黑色粉末状目标产物;
3.根据权利要求2所述的制备富勒烯吡咯烷衍生物的方法,其<...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄飞魏先文
申请(专利权)人:黄山学院
类型:发明
国别省市:安徽;34

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