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富勒烯可以通过化学反应实现功能化从而调控其性质,自发现富勒烯以来,人们对富勒烯展开了大量研究,合成了许多结构新颖的富勒烯衍生物,使其在生物医学、有机电子学、化妆品、光学材料和超导体等领域显示出诱人的前景。理论和电化学测试结果都表明富勒烯的性质类似一个缺电子的共轭多烯,C60和C70都易发生亲核加成反应、自由基加成反应和环加成反应等,其中亲核反应是富勒烯修饰最常用的反应之一。C60的高度对称性使其产物较易分离和分析;而C70由于较低的D5h对称性,使其加成反应不仅涉及位置选择性(site-selectivity)还涉及区域选择性(regioselectivity),所以C70的衍生化反应产物通常是多个不易分离的异构体混合物,限制了 C70衍生物的应用。为了扩大研究范围,得到更多具有应用价值的单一的富勒烯衍生物,本文围绕在碱性条件下,C60和C70与2-烷基丙二酸二酯类化合物的反应展开,不仅对反应机理进行了探讨,还具体研究了几个异构体之间的热稳定性和溶解性的差异。主要内容如下:1、本文通过在碱性条件下C60与2-烷基丙二酸二酯反应,在碘的作用下高效地合成了 1,16-[60]富勒烯衍生物,条件温和,操作简单。通过X-射线单晶衍射和波谱分析确定了产物结构,利用现场可见近红外光谱对反应机理进行了研究,发现在这个反应中,负离子中间体RC60-的稳定性是生成1,16-产物的关键。同时对1,16-[60]富勒烯衍生物的热稳定性和在甲苯中的溶解度进行了研究,1,16-[60]富勒烯衍生物展现出较好的热稳定性和很好的溶解度,为筛选具有潜在应用价值的富勒烯衍生物提供了基础。2、相比于位置异构体(site-isomers),由于区域异构体(regioisomers)之间的差异性更小,使得研究C70的区域异构体更具有挑战性。本文利用在碱性条件下C70与2-烷基丙二酸二酯经碘氧化的反应生成了两种富勒烯内酯类衍生物的区域异构体。经X-射线单晶衍射和波谱分析确定了α-[70]富勒烯内酯类衍生物的两种区域异构体的结构。首次考察了两个结构相似的区域异构体的热稳定性和二者在甲苯和邻二氯苯中的溶解度,实验结果显示二者有相似的热稳定性和较大的溶解性差异。