富勒烯化学

化学领域中的一个概念。

• 中文名 富勒烯化学
• 外文名 fullerene
• 结    构 具有美学对称性的足球状分子
• 描    述 由60个碳原子组成的原子簇
• 物理性质 黑色粉末状固体

富勒烯的结构

（图）富勒烯化学

（图）富勒烯化学

　　C60是由60个碳原子组成的具有美学对称性的足球状分子，分子直径为0.71nm。在这种球面结构中，60个碳原子采用sp2.28杂化方式，即介于平面三角形的sp2和正四面体的sp来自3杂化之间的一种轨道杂化方式，60个碳原子的未杂化p轨道则形成一个非平面的共轭离域大π体系，只不过这种p轨道360百科中含有10%的s成分。C60的球面是由12个正五边形和刑卫川甚如女孙右灯20个正六边形稠合构成的笼状32面体，五边形环为单键，键长约为0.145nm，两个六边形环的公共边则为双键，键长为0.138nm，共有30个双键；每个五边形与6个六边形共边，而六边形则将5个五边形彼此隔开。

物理性质

　　C60为黑色粉末状固体，密度(1.65±0.05)g/cm3，熔点＞700℃，微溶于二硫化碳、甲苯、环己烷、氯仿支东维么边结小祖续任等溶剂中，一般的溶剂如水、乙醇则不溶，但其衍生物则显示出较大的溶解度范围，如氟的衍生物较C60母体溶解性好得多，而溴的衍生物溶预厚目吃利列项素导解性则不行；C60在脂肪烃村误除且中的溶解度随溶剂碳原子数的增加而增大。C60能在不裂解的情况下升华，其生成热ΔHf0(C)=2280 KJ/mol，电离势为2.61eV，电子亲合势为2.6～2.8eV。C60的可压缩率为7.0×10－12cm3/dyn，具有非线性光学特性，为分子晶体。能谱计算表明，为面心立方体结构。

化学性质

（图）富勒烯化学

　　来自富勒烯独特的分子结构决定了其具有独特的物理化学性质，富勒烯的60个P轨道构成的大π键共轭体系使得它兼具有给电子和受电子的能力。C60是特别稳定的芳香族分子，含有12500个共振结构式，每个碳原子以sp2.28轨道杂化，类似于C-C单键和C＝C双键交替相接，整个碳笼表现出缺360百科电子性，可以在笼内、笼外引入其它原子或基团。它和其它芳香烃不同，分子中不含氢原子和其它基团，所有的C-C键都固定在球壳上，不能发生取代反应，但是其衍生物则可以。C60在一定条件下，能针医形构曲发生一系列化学反应，如亲核加成反应、自由基加成反应、光敏化反应、氧化反应、氢化反应、卤化反应、聚合反应以及环相普准加成反应等，其中环加成反应是富勒烯化学修饰妒轻百致的重要途径, 迄今为止有关这一反应的报道在所有富勒烯化学修饰反应中是最多的, 通过它可以合成多种类型的富勒烯衍生物。

　　C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。C6曾高赵顾价转0有润滑性，可能成为超级润滑剂。金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C60还可能在半导体、催化剂、蓄电池材料和药物等许多领域得到应用。C60分子可以和金属结合，也可以和非金属负离子结合。当碱金属原子和C60结合时，电子从金属原子转到C60分子上，可形成兴进欢具有超导性能的M族喜互铁间去品绿板xC60，其中M为K，Rb年高再办先翻到之低断,Cs；x为掺进碱金属原子的数目。K3C60在18K以下是超导体，在18K以上是导体，掺进原子数可达6个，K6C60是绝缘体。C60是就轴既有科学价值又有应用前景的化合物，在生命科学、医学、天体物理等领域也有定的意义。富勒烯的成员还有C78、C82、C84、C90、C96等号愿例形粒践也有管状等其他形状。

制备方法

　　目前制备C60的方法主要有两大类：石墨蒸发法和火焰(加热)法。其中石墨蒸发法因加热方式不同又有：甚得伯激光法、电阻加热法、电弧法、高频诱导加热法、太阳能聚焦加热法等。火焰(加热)法有：C族VD催化热裂解法、苯力间罗然挥促家黄无尔么火焰燃烧法、萘热裂解法和低压烃类气体燃烧法等。

生物医药应用

　　​富勒烯衍生物在生物医药方面的应用

　　富勒烯C60以其独特的实花晶内化攻讨并输激结构和理化性质，决定了它及其衍生物潜在的应用前景。富勒烯及其衍生物有望在生物医药领域得到广泛应用, 并且取得了可喜的成果 ,其中对生物特性，如细胞毒性、促使DNA选择性断裂、抗病毒活性和药理学等的研究，是最有前景的应用领域之一。C60具有井脚能量较低空轨道T1u，可以接纳6个电子，是一个优良的电子接受体；人体免疫缺陷病毒酶(HIVP)的活性中心的孔道大小与C60分子体积大小相匹配，有可能堵住孔道，切断病毒唱雨级落的营养供给，就可以杀死病毒；C60可用于治疗神经衰退方面的疾病；C60通过光诱导产生单态氧的效率高景移攻洲地达100%，被喻为“单态氧的发入花侵发生器”；实验表明，C60分子中6-6键是化学反应的活性部位，分子中含30个具有科武沙根儿烯烃性质的6-6键，极易与自由基反应，被称为“吸收自由基海绵”；C60有30个双键，可以发生Diels-Alder反应、Bingel反应等，是药物设计的理想基体，可以根据需要接上多种基团，人们把C60喻为药物设计中的“化学针插”(chemical pin cushion)等。在生物医学领域展示出重要的研究价值和巨大的应用前景。