專利名稱：富勒烯衍生物環(huán)氧基團脫保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及I，3-二氧雜戊烷(l，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物環(huán)氧基團脫保護方法。
背景技術：
新型含能材料是各國功能材料發(fā)展的一個重要方向，其研究一直備受國內(nèi)外同行學者的廣泛關注。富勒烯C6tl是Kroto等于1985年發(fā)現(xiàn)的第三種碳的同素異形體，是由60個碳原子構成的對稱足球狀分子。眾所周知，碳黑是固體推進劑尤其是雙基、改性雙基推進劑中最常用的燃速催化劑。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，碳黑和富勒烯C6tl相似，在結(jié)構中也存在五元環(huán)，由此可見C6tl 對于同體推進劑燃速的催化效果決不亞于碳黑。由此，人們對其添加到推進劑中展開了研究。在雙基推進劑中用少量C6tl取代碳黑可提高燃速和燃燒催化效率，同時也可降低氣體中 NOx的含量，減少對環(huán)境的污染。另外，在火箭燃料中，碳籠被破壞時，還會釋放出額外的張力能和結(jié)合能。如果從分子水平上在C6tl分子中引入一些含能基團，可大大提高體系能量水平。含過氧基團的富勒烯衍生物作為一種C6tl的過氧衍生物，是一種很有發(fā)展前途的含能材料添加劑，研制高效的含能材料有著十分重要的意義。對于過氧富勒烯衍生物，由于C6tl球體外表空間的限制，過氧取代基修飾到球體表面后，可能由于球體空間位置及基團引入后導致分子反應活性降低，因此需要對分子結(jié)構進行調(diào)控，采用有機化學中常用的保護與脫保護來進行分子級別活性的調(diào)控。其中，對含有環(huán)氧基團的過氧富勒烯衍生物進行環(huán)氧保護與脫保護是一條行之有效的方法。這樣，可以調(diào)節(jié)分子的反應活性，對于過氧富勒烯衍生物的后續(xù)修飾和基團的改變具有重要的意義。在小分子的有機化學反應中，環(huán)氧基團的保護與脫保護有許多經(jīng)典的方法。 GREENE等編著的《有機合成中的保護基》第三版中有較為詳細的論述。而在富勒烯化學中， 由于C6tl球體結(jié)構的特殊性，許多小分子的化學反應在富勒烯化學中無法發(fā)生，因此需要進行深入的研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服小分子的環(huán)氧保護基團保護與脫保護策略在富勒烯化學中難以應用的實際問題，提供一種簡易的，反應條件溫和，方法簡單，無需無水無氧條件下進行的1，3-二氧雜戊烷(l，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物的環(huán)氧基團脫保護的方法。本發(fā)明的富勒烯含能衍生物是I，2-環(huán)氧-4，11，15，30-四叔丁過氧基_1，2，4，11， 15，30-[60]富勒烯中的環(huán)氧基團被丙酮保護起來的I，3-二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物，該衍生物在光照條件下的環(huán)氧基團脫保護的方法。過氧富勒烯含能衍生物的環(huán)氧基團脫保護的方法的化學反應方程式如下所示
權利要求
1.一種富勒烯含能衍生物環(huán)氧基團脫保護方法，其特征在于富勒烯含能衍生物是1，2-環(huán)氧-4，11，15，30-四叔丁過氧基-I，2，4，11，15，30-[60]富勒烯中的環(huán)氧基團被丙酮保護起來的1，3_ 二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物，該衍生物在光照條件下的環(huán)氧基團脫保護的方法，其反應方程式如下具體操作步驟為在反應容器中，將1，3-二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物I溶于芳香有機溶劑中，然后在室溫下加入C6tl或單質(zhì)碘自由基吸收劑，將反應燒瓶置于杜瓦瓶中，用普通家用節(jié)能燈照射，室溫攪拌反應，自由基吸收劑的加入量為1，3_ 二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物的O. 2 20倍；以TLC監(jiān)測反應進程，待反應完全后，冷卻過濾除去不溶物；在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮濾液，向其中加入極性較小的有機溶劑，然后用硅膠柱分離， 以體積比為2 I的正己烷、甲苯混合液作為洗脫劑分離產(chǎn)品，洗下紅黃色產(chǎn)物一1，2_環(huán)氧-4，11，15，30-四叔丁過氧基_1，2，4，11，15，30-[60]富勒烯2 ;極性較小的有機溶劑為石油醚、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷或它們的任意混合物，向濃縮溶液中所加的極性較小的有機溶劑的比例為每5毫升的濃縮液加極性較小的有機溶劑10 60毫升。
2.按照權利要求I所述的方法，其特征在于過氧富勒烯含能衍生物I溶于芳香有機溶劑的比例是每40毫克衍生物I溶于20 100毫升的芳香有機溶劑中；芳香有機溶劑為氯苯、鄰二氯苯、苯、甲苯、I-甲基萘或它們的任意混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種1，3-二氧雜戊烷(1，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物環(huán)氧基團脫保護方法，以1，3-二氧雜戊烷(1，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物、自由基吸收劑單質(zhì)碘或C60為原料在光照下發(fā)生環(huán)氧保護基的脫除反應，合成出環(huán)氧過氧富勒烯衍生物，并研究了環(huán)氧過氧富勒烯衍生物的熱穩(wěn)定性。該反應對于過氧富勒烯衍生物的后續(xù)功能化及其表面修飾具有重要的意義，可以通過修飾基團的調(diào)節(jié)獲得一種既能鈍感又有一定能量貢獻的含能鈍感添加劑，可在含能材料中獲得廣泛的應用。
文檔編號C07D303/12GK102584746SQ201210014858
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者丁松濤, 任洪軒, 房鶴, 楊博, 楊小兵, 趙賓 申請人:中國人民解放軍63971部隊