生活中的分子

碗烯(Corannulene)

碗烯(心环烯, corannulene)首次在1966年被Lawton与Barth合成报道[1]。碗烯的共轭结构如下图左所示,整个结构可以看做内侧是环戊二烯阴离子、外侧[15]是环轮烯阳离子。通过这个结构的特征,用拉丁语表示中心(心脏)「cor」以及环轮烯的「annulene」组合成「corannulene」作为这个化合物的名字。最初认为这个结构能够稳定存在主要是因为其共振稳定结构,而近年来通过理论计算发现,共振结构对其稳定性的贡献并不大[2]

碗烯的结构其实是富勒烯(C60)结构的最小部分,通过X射线单晶衍射已经确认该物质具有碗状结构[3]。碗烯的4种C-C键结合是车轮状的构成要素所以被称为为「hub」、「spoke」、「flank」、「rim」,最终形成碗状的弯曲构造的主因也正是因为这四种C-C键的长度与反应性的差异(图1右)

無題

 

碗烯的合成;

碗烯最开始的合成开发还是十分有挑战性的、1991年开发出了几十毫克级的新合成手法[4]、到1997年改善方法扩量到数百毫克[5]、2006年到克级、然后到2012年又发展到公斤级[6]的改良合成法、利用2012年的改良合成法、目前碗烯已经成为了常见市售试剂。对于具体合成方法、详细请参照「纳米世界的喜讯?!-碗烯的kg级合成法-

在日本的话可以通过东京化成TCI购买19100円 (200mg 制品Code:C2572)。最近关东化学也开始出售,售价22,000円 (1g: 制品Code: 07363-65),大量购买的话相对来说更加廉价。

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论文出版数

近年来,关于碗烯的合成法的相关论文数大量增加,到2015年6月8日为止,通过SciFinder统计,关于碗烯的论文综述已经达到939篇。论文数出版作者的排序为

1 位 Lawrence T. Scott 124 篇

2 位 Marina A. Petrukhina 89 篇

3 位 Jay S. Siegel 76 篇

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应用研究

名古屋大学的伊丹健一郎、通过波士顿大学Scott等人合成的市售碗烯作为原料,只用2步反应成功合成了含有80个碳原子与30个氢原子的弯曲碳纳米石墨烯。[7]

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东京大学的相田卓三等人、利用含有酰胺的硫代单体(monomer),导入碗烯中,利用该新方法合成了新型超分子聚合物。[8]

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另外,最近东京大学的塩谷光彦研究室、报道了碗烯的稳定的flank键的催化开环的方法。[9]

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参考文献

  1. Barth, W. E.; Lawton, R. G. J. Am. Chem. Soc. 196688, 380. DOI: 10.1021/ja00954a049
  2. Monaco, G.; Scott, L. T.; Zanasi, R. J. Phys. Chem. A 2008112, 8136. DOI: 10.1021/jp8038779
  3. Hanson, J. C.; Nordman, C. E. Acta Crystallogr1976B32, 1147.
  4. Scott, L. T.; Hashemi, M. M.; Meyer, D. T.; Warren, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7082. DOI: 10.1021/ja00018a082
  5. Scott, L. T.; Cheng, P.-C.; Hashemi, M. M.; Bratcher, M. S.; Warren, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1997,119, 10963. DOI: 10.1021/ja972019g
  6. Butterfield, A. M.; Gilomen, B.; Siegel, J.S. Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 664. DOI:10.1021/op200387s
  7. Kawasumi, K.; Zhang, Q.; Segawa, Y.; Scott, L. T.; Itami, K. Nature Chemistry 2013, 5, 739. DOI: 10.1038/nchem.1704
  8. Kang, J.; Miyajima, D.; Mori, T.; Inoue, Y.; Itoh, Y.; Aida, T Science 2015347, 646. DOI:10.1126/science.aaa4249
  9. Tashiro, S.; Yamada, M.; Shionoya, M. Angew. Chem. Int. Ed. 201554, 5351. DOI: 10.1002/anie.201500819

 

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LuWenjie

LuWenjie

京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。

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