本文選題：Gd@C_(82) + 嗎啉�。� 參考：《內(nèi)蒙古大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：內(nèi)嵌金屬富勒烯是一種有金屬或者金屬簇包含在空心的碳籠內(nèi)的碳納米材料,由于在金屬與碳籠之間有電子的轉(zhuǎn)移,使它具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和一定的電子特性,因此在新材料研究、太陽能光伏以及生物醫(yī)學(xué)方面都有潛在的應(yīng)用。為了滿足金屬富勒烯的新興的應(yīng)用,有必要對(duì)其進(jìn)行加成的化學(xué)修飾。在金屬富勒烯衍生化研究中,單鍵加成是其中一類重要的加成反應(yīng)。目前含有單鍵直接加成衍生物的研究主要集中在自由基加成和Bingle-Hirsch反應(yīng)上面,反應(yīng)最多可以控制兩個(gè)位點(diǎn)的選擇性,多加成的選擇性合成仍具有非常大的挑戰(zhàn)。此外,多加成衍生物的確切結(jié)構(gòu)的缺乏,導(dǎo)致外部的多加成產(chǎn)物對(duì)內(nèi)部金屬的影響的研究更為困難,特別是豐度最多的M@C82碳籠體系。因此,發(fā)展多加成金屬富勒烯的選擇性合成方法具有重要的意義。本人在NFSI存在下,用Gd@C82和嗎啉在鄰二氯苯溶劑中合成了第一個(gè)Gd@C82的區(qū)域選擇性的多氨基加成衍生物,X-射線單晶衍射結(jié)果表明七個(gè)嗎啉基團(tuán)通過1,4-加成的方式加到碳籠上,加成位置由于Gd的影響沿著C2軸遠(yuǎn)離金屬釓的六元環(huán)。同樣的,多加成也影響了 Gd3+的位置,使Gd3+在碳籠內(nèi)有新的分布。七加成衍生物進(jìn)一步通過MALDI-TOF質(zhì)譜、FTIR和UV-vis-NIR譜進(jìn)行了表征。DFT計(jì)算提出了加成反應(yīng)的起始位置和金屬Gd最穩(wěn)定的位置,從而進(jìn)一步證實(shí)了 Gd@C82(C4H8NO)7的結(jié)構(gòu)。同時(shí),進(jìn)一步表征了五加成和九加成衍生物的MALDI-TOF質(zhì)譜、紅外光譜、紫外可見近紅外譜和電化學(xué)DPV。通過比較三種衍生物的譜圖,從而揭示了不同的加成數(shù)目對(duì)衍生物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。根據(jù)這些結(jié)果,Gd@C82的選擇性多加成成為一個(gè)合理的目標(biāo),可能在未來進(jìn)一步為其它多加成衍生物的合成和表征提供有價(jià)值的線索。
[Abstract]:Embedded metal fullerene is a kind of carbon nanomaterials with metal or metal clusters contained in hollow carbon cages. Due to the transfer of electrons between metal and carbon cages, it has a unique structure and certain electronic properties. Therefore, there are potential applications in new materials research, solar photovoltaic and biomedicine. In order to meet the new application of metal fullerenes, it is necessary to modify them by chemical addition. In the study of metal fullerenes, single bond addition is one of the most important addition reactions. At present, the studies of direct addition derivatives with single bond are mainly focused on free radical addition and Bingle-Hirsch reaction, which can control the selectivity of two sites at most. In addition, the lack of the exact structure of the polyadducts makes it more difficult to study the effects of the external polyadducts on the internal metals, especially the M@ C82 carbon cage system, which is the most abundant. Therefore, it is of great significance to develop the selective synthesis of polyadditive metal fullerenes. In the presence of NFSI, I have synthesized the first region-selective polyamino addition derivative of GdC82 with morpholine in o-dichlorobenzene solvent. The results of X-ray single crystal diffraction show that seven morpholine groups are added to the carbon cage by the way of 1o 4- addition. The addition position is due to the influence of Gd along the C2 axis away from the metal gadolinium ring. In the same way, the multiple addition also affects the location of Gd3, which makes Gd3 have a new distribution in the carbon cage. The derivatives were further characterized by FTIR and UV-vis-NIR spectra of MALDI-TOF mass spectrometry. The initial position of the addition reaction and the most stable position of metal Gd were obtained by DFT calculation. The structure of GdR C82 (C _ 4H _ 8NO) _ 7 was further confirmed. At the same time, MALDI-TOF mass spectra, infrared spectra, UV-Vis near infrared spectra and electrochemical DPVs were further characterized. By comparing the spectra of the three derivatives, the effects of different addition numbers on the structure and properties of the derivatives are revealed. Based on these results, the selective multiple addition of Gd@ C82 becomes a reasonable target, which may provide valuable clues for the synthesis and characterization of other multiadditive derivatives in the future.
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O621.3

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本文編號(hào)：2096890