非独立五元环富勒烯C50H10及其合成方法与应用技术

非独立五元环富勒烯C50H10及其合成方法与应用，涉及一种富勒烯。提供非独立五元环富勒烯C50H10、衍生物C50Cl10O及其合成方法以及在制备有机太阳能电池中的应用；非独立五元环富勒烯氢化物C50H10的合成方法：合成C50H10，合成C50H10，产物的分离。衍生物C50C110O的合成方法：在玻璃管中装入C50H10固体和一氯化碘，抽真空封管，反应，冷却，除去一氯化碘，得到黄色固体物质，溶解于甲苯形成黄色溶液，通入氧气并在自然光照条件下氧化2h，然后将溶剂挥发，得到橙黄色的固体物质，通过高效液相色谱分离纯化后，再溶于甲苯，让溶液缓慢蒸干，得到C50Cl10O晶体颗粒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种富勒烯，尤其是涉及一种非独立五元环富勒烯氢化物C5tlHltl及其合成方法与应用。
技术介绍
1985 年，Smally, Curl 和 Kroto 等人(H. W. Kroto, J. R. Health, S. C. 0，Brien, R. F. Curl，R. Ε. Smalley, Nature, 1985，318，162-163)在激光蒸发石墨的实验过程中发现了 C6tl，从此揭开了富勒烯研究的序幕。C6tl等富勒烯具有笼状的结构和独特的性质，使得它在超导材料、非线性光学材料、太阳能电池、催化剂、固体润滑材料、气体存储、传感器、火箭发动机燃料、半导体和微机械及生物医药等方面显示出潜在的应用前景。Kroto (H. W. Kroto, Nature，1987，329，529-531)于 1987 年提出，在常见的由五元环和六元环组成的富勒烯分子结构中，五元环之间各不相邻，都被六元环将它们彼此隔开， 这被称为“独立五元环”(Isolated Pentagon Rule)规则，简称II3R规则。根据此规则，可将富勒烯分为II3R富勒烯(常规富勒烯)和ηοη-ira富勒烯(非独立五元环富勒烯)。ira 富勒烯很稳定，但其种类和数量远远小于non-IPR富勒烯。Non-ira富勒烯尽管结构上不稳定，但是在富勒烯研究中却非常重要。因为一方面许多non-IPR富勒烯是合成IPR富勒烯的前体和中间产物，研究其结构和性质对于了解富勒烯的形成机理非常重要；另一方面 non-IPR富勒烯的同分异构体数目比IPR富勒烯多得多，若能够通过某种方式对富勒烯进行修饰使其稳定下来，则无异于打开了一座新材料宝库的大门；更重要的是，Non-PR富勒烯还具有不同寻常的光学、电学和磁学性质，所以non-IPR富勒烯的合成和分离方法非常重要。Non-PR富勒烯由于化学活性高，需要对其进行修饰方能使其稳定，得到稳定的衍生物。根据稳定化方法的不同，可以将non-IPR富勒烯衍生物分为外接基团non-IPR富勒烯和内嵌金属non-IPR富勒烯。在外接基团non-IPR富勒烯中，常用于捕获活泼的non-IPR富勒烯的原子和基团有 Cl, H, CF3 等。高飞等(F. Gao, S. Y. Xie, R. B. Huang, L. S. Zheng, Chem. Commun. , 2003, 21, 2676-2677)采用改进的Kratschmer和Hoffman石墨电弧放电法，即在He气氛中引入Cl2或 CCl4，合成了大量的具有新奇结构的non-IPR富勒烯。2004年，本申请的专利技术人谢素原等 (S. Y. Xie, F. Gao, X. Lu, R. B. Huang, C. R. Wang, X. Zhang, Μ. L. Liu, S. L. Deng, L. S. Zheng, Science，2004，304，699-699)分离表征了 C50Cl10,这是第一个明确表征的non-IPR富勒烯。此后，分离表征的其它non-IPR富勒烯氯化物包括#18°9C6。C18、fll804C60Cl12, fl540C54Cl8, fl913C56Cl10, fl864C56Cl12, fll911C64Cl4, fl4169C66Cl6, fl4169C66Cl10, S11188C72C14。其它研究组表征的外接基团的 non-IPR gfjiitj^^W C20H20(H. Prinzbach, A. Weiler, P. Landenderger, F. Wah 1, J. Worth, L. Τ. Scott, Μ. GeImont, D. Olevano, B. V. Issendorff，Nature, 2000，407，60-63)， fll911C64H4(C. R. Wang, Ζ. Q. Shi, L. J. Wan, X. Lu, L. Dunsch, C. Y. Shu, Y. L. Tang, H. Shinohara, J. Am. Chem. Soc.，2006，128，6605-6610)，fll8917C76Cl24 (I. N. Ioffe, A. A. Goryunkov,5N. B. Tamm, L. N. Sidorov, E. Kemnitz, S. I. Troyanov, Angew. Chem. Int. Ed. , 2009, 48, 5904-5907)。内嵌金属non-IPR富勒烯通过内嵌金属的电子转移来稳定non-IPR富勒烯。2000 年，王春儒等(C. R. Wang, Τ. Kai, Τ. Tomiyama, Τ. Yoshida, Y. Kobayashi, Ε. Nishibori, Μ. Takata, Μ. Sakata, H. Shinohara, Nature, 2000,408,426-427)分离出第一个含有相邻五元环的内嵌金属富勒烯&2@(^-#4348(66。Mevenson 等(S. Stevenson,P. W. Fowler, Τ. Heine, J. C. Duchamp,G. Rice,T. Glass,K. Harich,E. Hajdu,R. Bible,H. C. Dorn, Nature,2000,408, 427-428)分离表征了第一个含有相邻五元环的内嵌金属化合物富勒烯k3N@D3-#614(lC68。 此后，另外八种内嵌金属non-IPR富勒烯相继被分离和表征，包括Sc2C2iC2v-#6073C68, Sc3NiC2v-fl7854C70, LaOC2-si0612C72、La2OD2-si0611C72、DySc2NiCs-fll7490C76, Dy3NiC2-fl22010C78, Gd3Ni Cs-s39663C82、Tb3NiCs-fl51365C840随着煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭和环境污染的日益加剧，人们迫切需要寻找新的能源。太阳能被认为是最有前途的、清洁的、可再生的能源之一。在过去几十年中，无机太阳能电池取得了较快的发展，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)实现了 41. 的迄今为止最高的效率。但是，其存在制作工艺复杂、成本高、材料的制备和提纯过程耗能大、污染严重等问题。有机太阳能电池的研究始于上世纪70 年代，与无机半导体太阳能电池相比，有机太阳能电池不仅具有制造面积大、制作简单、成本低、重量轻等优点，而且可以在卷曲折叠的衬底上制备具有柔性的太阳能电池。有机太阳能电池是由共轭聚合物或有机小分子给体材料和可溶性的富勒烯受体材料混合成的活性层夹在导电玻璃阳极和低功函金属阴极之间构成的。富勒烯受体材料是高性能有机太阳能电池的关键材料之一。1992年，Sariciftci等人(N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudl, Science，1992，258，1474-1476)发现共轭聚合物 MEHPPV与C6tl之间的光诱导电子转移现象，引起全世界的关注，人们开始探索C6cZPolymer 电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．非独立五元环富勒烯氢化物Ｃ５０Ｈ１０，其特征在于其结构式为：

【技术特征摘要】
1.非独立五元环富勒烯氢化物C5tlHltl，其特征在于其结构式为2.如权利要求1所述的非独立五元环富勒烯氢化物C5tlHltl的合成方法，其特征在于包括以下步骤(1)采用玻璃装置合成C5qHki1)将盛放液体苯的容器置于烘箱中恒温；2)启动机械泵，打开冷却水，检查装置是否漏气；3)取出燃烧头，通入乙炔气体，点燃；然后打开氧气钢瓶阀门，打开通气阀，将燃烧头塞入腔体下端的磨口，然后关闭通气阀，并使火焰稳定燃烧；4)关闭苯蒸气和氧气至火焰完全熄灭，然后打开通气阀放入空气，再关掉机械泵和冷却水，收集腔体壁和滤网上的碳灰；5)将所收集的碳灰置于具塞的棕色广口瓶中，加入甲苯，放入超声波清洗器中进行超声提取，静置沉降，转移上清液直至提取液为无色或浅黄色即可，将提取液减压浓缩；(2)采用不锈钢装置合成C5tlH101)打开恒温箱电源，开始对盛苯的容器和供气管路加热，检查装置的气密性，调整燃烧喷头和铜电极尖端的距离，使得点火后能够持续放电，打开炉体上的通气阀，关闭真空球阀，开始通冷却水；2)打开点火开关，使铜电极和燃烧喷嘴之间放电，通入乙炔，乙炔通过燃烧喷嘴时被电火花引燃，然后通入氧气；3)开启机械泵，缓慢打开真空球阀，开始对体系抽气，然后打开苯蒸汽转子流量计的开关，调节苯蒸汽流量，微调真空球阀和通气阀，使体系维持一定真空度，稳定后火焰下部呈亮黄色，上部为棕黄色，并有烟灰产生。燃烧合成开始；4)实验结束时，先关掉苯蒸汽，然后关掉乙炔和氧气，火焰熄灭，打开通气阀放入空气， 关闭机械泵，等体系压力与外界大气压相等后再关闭真空球阀和冷却水；待炉体温度降下来后，清扫和收集滤罐和燃烧炉中的烟灰，进行提取和分离检测；(3)产物的分离1)将浓缩液进行高效液相色谱分离，第一轮分离采用芘基丁酸-硅胶制备柱，以甲苯为流动相，流速lOmL/min，进样量8mL，收集10 12. 5min的组分进行下一轮分离；2)第二轮分离采用半制备型Cosmosil5PBB柱，以甲苯为流动相，流速4mL/min，收集 9. 8 12. 3min组分进行下一轮分离；3)第三轮分离采用半制备型CosmosilBuckypr印柱，甲苯为溶剂，流速4mL/min，收集3. 7 8. 8min组分进行下一轮分离；4)第四轮分离采用半制备型Cosmosil5PBB柱(5 μ m，10X 250mm)，甲苯为溶剂，流速 4mL/min，收集分子量为610. 1的组分进行下一轮分离；5)用半制备型CosmosilBuckypr印柱(5 μ m，10X 250mm)进行第五轮分离循环分离， 甲苯为溶剂，流速4mL/min，收集分子量为610. 1的组分进行下一轮分离；6)用半制备型Cosmosil5PBB柱(5 μ m，10X 250mm)进行第六轮的循环分离纯化，甲苯为溶剂，流速4mL/min，切除首尾的杂质成分，最终收集到目标产物。3.如权利要求2所述的非独立五元环富勒烯氢化物C5tlHltl的合成方法，其特征在于在步骤(1)部分的1)中，所述烘箱的温度为40 70°C，所述恒温的时间为10 20min。4.如权利要求2所述的非独立五元环富勒烯氢化物C5tlHltl的合成方法，其特征在于在步骤(1)部分的幻中，所述通入乙炔气体，点燃，是通入乙炔气体后，调节控制气体流量为 30 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢素原，邓林龙，陈建华，梁华，谢素兰，黄荣彬，郑兰荪，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92