專利名稱：手性卟啉配位物nanotweezers及其制備方法和在單壁碳納米管分離中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手性卟啉配位物nanotweezers及其制備方法，還涉及該手性卟啉配位物nanotweezers從單壁碳納米管中分離窄(n，m)值分布、旋光性碳管的方法。
背景技術(shù)：
近二十年來(lái)，基于單壁碳納米管(SWNTs)的研究一直是全世界最熱門的研究課題之一，其主要原因在于它具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景。然而在目前條件下，無(wú)論哪種制備方法得到的碳納米管均是粗細(xì)各異、多(n，m)組分的混合物。此外，許多制備方法所得的產(chǎn)物中還混合各種雜質(zhì)，如無(wú)定形碳、富勒烯、催化劑顆粒及碳納米球等。這些雜質(zhì)和多 (n,m)組分極大地限制了碳納米管在材料、生物、光電器件等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。如何將結(jié)構(gòu)和性能分散的碳納米管進(jìn)行有效的分離，制備單一導(dǎo)電性質(zhì)或單一(n，m)組分、單一旋光性碳管，這已成為當(dāng)前碳管研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。單壁碳納米管分為手性(chiral)碳管和非手性(achiral)碳管。原像與化學(xué)結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱而又不能完全重合的碳管定義為手性碳納米管，否則為非手性碳納米管。通常碳納米管成品含有50%左旋碳管和50%右旋碳管，左旋碳管的旋光性和右旋碳管的旋光性恰好相互抵消，故其成品無(wú)光學(xué)活性。研究人員通常從導(dǎo)電性質(zhì)(金屬性/半導(dǎo)體性)、(n，m)值、長(zhǎng)度、直徑四個(gè)方面開展碳管分離工作。有關(guān)窄(n，m)分布、旋光性碳納米管的分離研究剛剛起步，已經(jīng)取得了一些初步成果，代表性的方法有=(I)DNA生物大分子輔助的分離法。Zheng等[G.Dukovic， Μ. Balaz, P. Doak, N. D. Berova, Μ. Zheng, R. S. Mclean and L. E. Brus, J. Am. Chem. Soc., 2006，128,9004-9005]報(bào)道了利用DNA纏繞在特定手性的(6, 碳納米管，從而制備具有旋光性的(6，5)碳納米管/DNA復(fù)合體。該方法最顯著的缺點(diǎn)是成本過(guò)高，且當(dāng)分離劑DNA除去后，圓二色(CD)光譜測(cè)試發(fā)現(xiàn)分離所得的碳納米管無(wú)光學(xué)活性。(2)密度梯度離心分離法。Hersam 等[A. A. Green,M. C. Duch and Μ. C. Hersam, Nano Res.，2009，2，69-77]運(yùn)用密度梯度離心分離法成功實(shí)現(xiàn)幾種(n，m)值碳納米管的光學(xué)活性分離。但這種分離方法也存在一些問(wèn)題。首先是實(shí)驗(yàn)步驟比較復(fù)雜，碳納米管的利用率低；其次，分離成本高，不利于實(shí)現(xiàn)大量、高純碳納米管的分離且附帶表面活性劑，影響其后續(xù)應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種手性卟啉配位物nanotweezers，其可以用于從單壁碳納米管中有效分離出窄(n，m)分布、旋光性碳管。本發(fā)明的目的還在于提供所述的手性卟啉配位物nanotweezers的制備方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是手性卟啉配位物 nanotweezers，其具有如下通式R或通式S所表示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
權(quán)利要求
1.手性卟啉配位物nanotweezer分子，其特征在于其具有如下通式R或通式S所表示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手性卟啉配位物nanotweezers分子，其特征在于所述的可溶性芳基為以下結(jié)構(gòu)通式中的任意一種
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手性卟啉配位物nanotweezers分子，其特征在于所述的過(guò)渡金屬元素是鋅、錳、鉬、銅或鎳。
4.權(quán)利要求1所述的手性卟啉配位物nanotweezers分子的制備方法，其特征在于包括有以下步驟1)以二吡咯基甲烷、左旋N-BOC-苯丙氨醛或右旋N-BOC-苯丙氨醛為反應(yīng)原料，在路易斯酸三氟乙酸的催化下，通過(guò)縮合反應(yīng)得到手性卟啉配體，然后通過(guò)溴化反應(yīng)和過(guò)渡金屬元素配位反應(yīng)制備得到單溴卟啉配位物，最后通過(guò)鈀催化與4，4，5，5，4' ,4' ,5'， 5'-八甲基_2，2'-雙1，3，2_ 二氧雜硼烷偶聯(lián)反應(yīng)制得相應(yīng)的左旋5- ，4，5，5_四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷基)-10,20-二(N-B0C-苯丙氨基)過(guò)渡金屬卟啉或右旋5-G，4，5， 5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷基)-10,20-二(N-B0C-苯丙氨基)過(guò)渡金屬卟啉；2)以步驟1)所得的左旋5- ，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷基)-10,20-二 (N-B0C-苯丙氨基)過(guò)渡金屬卟啉或右旋5- (4，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二氧雜硼烷基)-10, 20-二(N-B0C-苯丙氨基)過(guò)渡金屬卟啉與二溴橋連單元Ar通過(guò)鈀催化偶聯(lián)反應(yīng)，其中硼酸脂與二溴橋連單元Ar化合物的摩爾比為2 1，得到目標(biāo)產(chǎn)物左旋或右旋卟啉配位物 nanotweezers。
5.權(quán)利要求1所述的手性卟啉配位物nanotweezers分子的應(yīng)用方法，其特征在于取 1重量份的待分離的碳納米管和0. 5 2重量份的手性卟啉配位物nanotweezers分子，將二者加入有機(jī)溶劑中，進(jìn)行超聲混合，使手性卟啉配位物nanotweezers分子充分吸附待分離的碳納米管，然后去除沉淀保留清液，再將懸浮清液中的碳管分離出來(lái)，用四氫呋喃和吡啶數(shù)次洗滌除去碳管上吸附的手性卟啉配位物nanotweezers，得到窄(n，m)值分布、旋光性碳管產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性卟啉配位物nanotweezers分子的應(yīng)用方法，其特征是所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺或者甲苯。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的手性卟啉配位物nanotweezers分子的應(yīng)用方法，其特征是所述的碳納米管為 CoMoCAT SffeNTs SG65 或者 CoMoCAT SffeNTs SG76。
全文摘要
本發(fā)明涉及手性卟啉配位物nanotweezers及其制備方法及該手性卟啉配位物nanotweezers從單壁碳納米管中分離窄(n，m)值分布、旋光性碳管的方法，其具有如下通式R或通式S所表示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式其中，Ar為可溶性芳基；M為過(guò)渡金屬元素；所述的通式R為右旋nanotweezer分子，通式S為左旋nanotweezer分子。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明手性卟啉配位物可以從單壁碳納米管中有效分離出窄(n，m)值分布、旋光性碳管，而且分離的方法較為簡(jiǎn)單和實(shí)用，分離得到的碳納米管具有雙重性質(zhì)其一具有光學(xué)活性，可用于手性傳感器研究；其二具有窄(n，m)值分布，可構(gòu)筑各種有機(jī)光電器件，。
文檔編號(hào)C07D487/22GK102268002SQ20111015469
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者李昱達(dá), 汪鋒, 陳啟明 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)