一种内嵌金属富勒烯的提取方法技术

本发明专利技术公开了一种内嵌金属富勒烯的提取方法，所述方法对含有内嵌金属富勒烯和富勒烯的烟炱进行内嵌金属富勒烯的反应提取处理，通过将内嵌金属富勒烯转变为能溶解在溶剂中的衍生物；再将富勒烯转变为所述溶剂中难溶的物质，并将其沉淀出来；最后将内嵌金属富勒烯的衍生物恢复成未衍生的状态，并对其进行色谱分离，得到内嵌金属富勒烯。本发明专利技术方法简单，易于放大，并能有效提高色谱分离的效率，可用于宏量提取内嵌金属富勒烯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及富勒烯提取领域，尤其涉及。
技术介绍
富勒烯在1985年被发现，并在五年之后通过使用电弧放电装置生产出克量级的 C6tl，从此促进了富勒烯物理、化学性质以及应用研究的广泛开展。内嵌金属富勒烯是在空心富勒烯碳笼内部填入金属原子而制成的富勒烯。由于其 独特的电子结构和几何结构，已经成为新型抗肿瘤药物，医学MRI造影剂和光电材料等领 域备受关注的新材料。目前金属富勒烯的提取方法一般是先通过电弧法合成烟炱，然后从烟炱混合物中 通过溶剂提取法或升华法将金属富勒烯提取出来。所述溶剂提取法是将烟炱混合物溶解到 甲苯、二硫化碳、吡啶、三氯苯、二甲基甲酰胺等常用溶剂中，然后再对溶解的富勒烯混合物 进行色谱分离，从而得到金属富勒烯的纯品，但由于金属富勒烯的溶解性低于富勒烯，所以 大部分的金属富勒烯不能被提取出来；而升华法是在一定升华温度下对烟炱混合物进行升 华，在升华金属富勒烯的同时，其相似升华温度下的产物也被升华出来，得到的依然是各种 富勒烯的混合物，从而还需要对金属富勒烯进行溶剂提取和色谱分离，且由于升华只能升 华出一部分的金属富勒烯，因此升华法不适合大量的金属富勒烯提取。内嵌金属富勒烯的宏量制备是一个世界性难题。在发现内嵌金属富勒烯至今的20 多年里，美国、日本，德国、中国等国家的研究人员一直在致力于提取方法的研究，在这一研 究中取得较大进展的是日本筑波大学的Akasaka研究小组和美国TDA Research的Bolskar 研究小组，他们专利技术了氧化还原的方法，如先溶剂提取，再氧化还原(日本)，或先升华，再 氧化还原(美国)。而利用这两种方法都存在一个共同的问题，即内嵌金属富勒烯的最终 产量取决于第一步(溶剂提取或升华)的效率。据文献报道，利用这两个研究小组的提取 方法可以得到每天10毫克的样品(Bull. Chem. Soc. Jpn. 2009,82 (2)，171-181.)或产率为 0. Ilmg Gd@C82/每克炭灰(J. Phys. Chem. C 2008，112，6605-6612)。虽然上述方法对原有 的提取方法有很大突破，但其产量还是保持在毫克量级，这严重阻碍了实际应用的进展。综合来说，金属富勒烯的产量一直处于毫克量级的主要原因有以下几点1)通过上述电弧法合成的烟炱里只含有10% -20%的富勒烯产物，主要是C6tl和 C7tl，而在这一产物里，仅有是金属富勒烯，即内嵌金属富勒烯在全部烟炱中的产率仅为 千分之一，甚至更低；但电弧放电法还是目前提取富勒烯最普遍且产率最高的方法；2)内嵌金属富勒烯的溶解性比较差，这与空心的富勒烯如C6tl，C70不同，只有极少 部分可以被溶剂提取，大部分的内嵌金属富勒烯留在沉淀中，从而不能进一步分离；3)提取得到的溶液是以空心的富勒烯(C6tl，C70等)为主，在各种富勒烯的混合物 中内嵌金属富勒烯只占极少部分，并且需要经过高压液相色谱分离才能得到纯品，而色谱 分离耗时长，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效的内嵌金属富勒烯提取方法，以解决现有技术中内 嵌金属富勒烯提取中量的问题，不仅可以从烟炱中提取出更多的内嵌金属富勒烯，而且使 内嵌金属富勒烯高效富集，有效提高色谱分离的效率，因此可以得到大量的内嵌金属富勒 火布。为了实现上述目的，本专利技术提供一种内嵌金属富勒烯提取方法，所述方法对含有 内嵌金属富勒烯和富勒烯的烟炱进行内嵌金属富勒烯的反应提取处理，包括以下步骤，所述方法从含有内嵌金属富勒烯和富勒烯的烟 炱中提取内嵌金属富勒烯，其特征在于，所述方法为Sl 将所述烟炱中的内嵌金属富勒烯转变为能溶解在第一溶剂中的衍生物；S2 ；将所述烟炱中的富勒烯转变为第二溶剂中难溶的物质，并将其沉淀出来；S3:将内嵌金属富勒烯的衍生物恢复成未衍生的状态，并对其进行色谱分离，得到 内嵌金属富勒烯。所述步骤Sl具体为将所述烟炱溶解在溶剂中，加入反应试剂，并进行加热，使所 述内嵌金属富勒烯与所述反应试剂充分反应而溶解在所述溶剂中；所述步骤Sl中的反应试剂采用一组包括氨水、二甲胺、乙胺、乙二胺、三乙胺、N甲 基吡咯烷酮、胼、苯胼、二硝基苯胼等含氮类试剂中的任何一种或者其混合试剂。所述步骤S2具体为将步骤Sl中的溶液过滤、蒸干后，再溶解在所述第二溶剂中， 加入还原剂，并进行加热，使所述富勒烯与还原剂发生反应后生成难溶物质沉淀下来，并过 滤掉。其中所述还原剂采用一组包括氢化钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠，镁粉、锌粉中的 任何一种或者其混合试剂。所述步骤S3具体为将步骤S2中的溶液蒸干，超声溶解在所述溶剂中，光照或加热一定时间；将上述光照或加热后的溶液蒸干，再溶解在甲苯中，进行色谱分离，分离出内嵌金 属富勒烯。其中所述第一、第二或者第三溶剂采用一组包括甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、二硫 化碳、邻二氯苯、三氯苯、二甲基甲酰胺、吡啶、苯胺、己烷、四氢呋喃、乙腈以及丙酮中的任 何一种或者其混合溶剂。所述步骤Sl和S2、S2和S3之间还包括将残留试剂洗去的步骤。其中所述将残留试剂洗去的步骤中通过加入一组包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、 正己烷、乙醚、二氯乙烷、环己酮中的任意一种或其混合物，来洗去残留试剂。其中所述方法在惰性气氛下进行提取处理的。内嵌金属富勒烯的宏量合成是富勒烯领域长期存在的难题，通过本专利技术的方法可 以宏量提取内嵌金属富勒烯并分离得到纯品，从而使内嵌金属富勒烯优异的物理化学性质 得以应用，推动这一领域的发展。由于在内嵌金属富勒烯提取总量和提取液中的含量上均有大幅度提高，这种新的 提取方法，在国际上首次实现实验室条件下(即采用20X250mm色谱柱)纯度99.5%金属 富勒烯的克量级提取，与目前国际最高水平比较，产率高出10-20倍以上。这种方法的优点在于1)方法简单，不需要对合成的烟炱做任何预处理，直接从 炭灰中提取目标产物，因而效率高。采用常规溶剂与试剂，原料易得，且条件温和容易控制， 因此容易放大，适合大规模生产。2、金属富勒烯高度富集，由原来的C6tl为主变成内嵌金属 富勒烯为主，提高了高效液相色谱的分离效率，因而降低了内嵌金属富勒烯的提取成本。3) 适合所有内嵌金属富勒烯(如&@C82，YiC82, LaiC82等)，为提取不同性能的金属富勒烯，使 金属富勒烯在更多的领域得以应用创造条件。通过以下参照附图对优选实施例的说明，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优 点将更加明显。附图说明图1是本专利技术提取内嵌金属富勒烯的流程图；图2是新旧提取方法所得到的色谱分离图；图3是放大实验后的新旧方法的提取效率对比图。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例 说明，并不用于限制本专利技术。在详细本专利技术所述的方法之前，需要理解的是，在本专利技术实施例中所提及的反应 条件诸如时间、温度以及用量，依据所采用的溶剂和试剂而有所不同，也不用来限制本发 明，本领域的技术人员都可以根据公知常识，知晓不同的溶剂所需要不同的具体反应条件。本专利技术利用富勒烯、金属富勒烯与其衍生物不同的溶解特性和反应活性，从而使 富勒烯和金属富勒烯进行分离。本专利技术的主要原理为富勒烯与内嵌金属富勒烯在不同溶剂中具有不同的溶解 性，而内嵌金属富勒烯的溶解性相对于富勒烯更本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种内嵌金属富勒烯的提取方法，所述方法从含有内嵌金属富勒烯和富勒烯的烟炱中提取内嵌金属富勒烯，其特征在于，所述方法包括步骤：Ｓ１：将所述烟炱中的内嵌金属富勒烯转变为能溶解在第一溶剂中的衍生物；Ｓ２：将所述烟炱中的富勒烯转变为第二溶剂中难溶的物质，并将其沉淀出来；Ｓ３：将所述内嵌金属富勒烯的衍生物恢复成未衍生的状态，并对其进行色谱分离，得到内嵌金属富勒烯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝云，赵世雄，董金泉，赵宇亮，袁慧，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]