碳簇氢化物的色谱分离与结构表征

• 作 者: 江文生
• 机 构: 厦门大学
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 富勒烯 碳簇氢化物 色谱分离 结构表征

自从1985年C60被发现以来，人们一直致力于富勒烯新物种的发现和表征，以及它们的物理和化学性质在各个领域的应用。具有独立五元环的富勒烯如C60、C70等已经能够大量合成，而具有相邻五元环的非经典富勒烯，由于非常不稳定，只能以衍生化的形态合成、分离和表征。
石墨电弧法实现了C60等经典富勒烯的宏量合成，苯燃烧法则实现了规模化生产。对于非经典富勒烯，如果能够通过燃烧的方法生产，则也可能实现大量生产。为了探索合成非经典富勒烯的途径，本工作在自制的玻璃燃烧装置上进行苯氧低压扩散燃烧实验，另外还在石墨电弧条件下掺入不同量的苯进行放电，获得的烟灰提取物。通过Buckyprep-M柱、Buckyprep柱以及5PBB柱进行色谱分离，获得以下结果。
从燃烧的产物提纯得到了(环戊[bc]六苯并苯)C26H12、(苯并芘酮)C19H10O的晶体，进行了晶体结构分析。C26H12是含有一个五元环的多环芳烃，分子呈C2v对称，分子通过C-H…π作用堆积。C19H10O是一个多环芳酮分子，呈C2v对称结构，分子间通过π-π堆积作用。同时，还对其他一些多环芳烃(酮)进行了核磁、质谱、光谱等表征，并对所得的多环芳烃(酮)进行了荧光量子产率的测定。从燃烧产物中分离的富勒烯除了C60、C70外，还有经典的富勒烯氢化物，如C60H4、C60(C14H10)，以及非经典的富勒烯氢化物及其他非经典的富勒烯，如C60H8、C64H4等，通过质谱、光谱、核磁等，对这些得到的物质进行相关的表征。
电弧的产物主要也是多环芳烃(酮)和富勒烯，多环芳烃(酮)基本和燃烧产物相同。电弧产物中的富勒烯，除了发现在燃烧中含有的C64H4、C60(C14H10)外，我们还发现了其他C60和C70的富勒烯衍生物，如C60(C7H7)2、C70(C22H16)、C70(C20H14)等。通过质谱、光谱、核磁等手段表征，但是，还不能确定其结构是否为非经典的富勒烯。
通过比较两种方法合成富勒烯，我们发现，燃烧法更加倾向于得到C60的氢化富勒烯，如C60H4、C60H8等；而电弧法则更加倾向于得到更高碳数的富勒烯及衍生物，如C64H4、C70(C22H16)、C70(C20H14)等。两种方法合成富勒烯及衍生物的机理，值得我们继续研究。