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研究生: 吳柏伸
Wu, Bo-Shen
論文名稱: 液相合成碗狀化合物C32H14與C38H14
The Synthesis of Buckybowls C32H14 and C38H14 in Solution Phase
指導教授: 吳耀庭
Wu, Yao-Ting
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 49
中文關鍵詞: 碗狀化合物
外文關鍵詞: Buckybowls
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  • 碗狀化合物為巴克球的部份結構,是一個適合的結構模型來探討富勒烯的材料特性,並應用於合成各式碳數巴克球的研究。傳統製備碗狀化合物的方法需要經過繁雜的合成過程,經濟效應不佳。之後真空熱裂解法FVP的開發提供了一個較為有效地製備方式,但此方法仍存在著許多無法克服的缺點,例如:反應條件嚴苛、官能基容忍度差、無法量產、容易造成分子熱力學結構重排等。近年來隨著合成技術的成長,碗狀化合物漸漸地成功於溫和液相溶液中被合成製備。
    在本實驗室先前的研究中已成功地於液相條件中,利用鈀金屬催化MizorokiHeck反應進行分子內碳碳鍵耦合而得到化合物27,但現階段製備產率仍不佳。因此,在本實驗中將試圖針對改變反應條件,用以改善碗狀化合物的合成產率。但實驗結果產率並沒有明顯改善。再由碗狀化合物的性質觀點來看,化合物的溶解度亦可能是影響產率的因素之一,因而我們試圖在周圍接上烷基長鏈合成化合物52,用以改善碗狀化合物溶解度。另外,我們以這反應條件做為基礎對化合物24進行環化反應,根據單晶繞射技術判斷產物的結構進而推測反應機構。但最後得到資訊並不充分,因此無法判斷反應機構。

    Buckybowls are based in part on the structure of a buckyball and,buckybowls are bowlshaped molecule made with arrangement of carbon atoms. The chemists often use buckybowls as models to study the property and reactivity of fullerenes. At the beginning buckybowls were prepared through complicated steps, and the research of synthetic buckybowls is also restricted. After a long period of time, the chemists used flash vacuum pyrolysis (FVP) to synthesize buckybowls, but this method have some drawbacks such as poor functional group tolerance, thermal rearrangements, low yields and only applied to small scale. At the present time, the chemists have developed some methods under mild condition via solution to prepare buckybowls.
    In our laboratory, we had used Mizoroki-Heck reaction which metalcatalyzed carboncarbon bond formation under mild conditions, and we can get compound 27, but the yield was poor. Therefore, this study attempted to adjust the reaction conditions in order to improve the yield. However, the yield is no significant improvement, so we wanted to make compound 27 possessing alkyl group in order to increase solubility. In addition, we used the same reaction conditions to synthesize compound 25 or compound 26 and determined the structure of the products by Xray crystal analyses, which help us to speculate the reaction mechanism. Unfortunately, we only get compound 37, and did not get the compound 25 compound 26. We don’t have sufficient information to determine the reaction mechanism.

    目錄 中文摘要 II 英文摘要 III 誌謝 Ⅴ 目錄 VI 表目錄 Ⅷ 圖目錄 Ⅸ 壹、前言 1 貳、結果與討論 10 一、碗狀化合物C32H14的合成 10 1. 合成1,8二碘萘35 11 2. 合成萘環不對稱雙炔化合物 12 3. 合成化合物29 14 4. 液相合成碗狀化合物 16 二. 碗狀化合物C38H14的合成 19 1. 合成起始物 20 2. 合成碗狀化合物27 22 3. 導入長碳鏈官能基 25 參、結論 28 肆、實驗 30 一、實驗儀器與部分細節 30 二、實驗程序 32 伍、參考文獻 41 陸、附錄 43 一、 核磁共振光譜圖 43 表目錄 表一、反應溫度對環化的影響 17 表二、時間對環化反應的影響 23 表三、溫度對環化反應的影響 24 圖目錄 圖一、Corannulene 1跟Sumanene 2 2 圖二、早期合成Corannulene 1路徑 3 圖三、利用真空熱裂解法合成Corannulene 1 4 圖四、真空熱裂解反應機制 4 圖五、利用FVP合成出來的碗狀化合物 5 圖六、溫和條件下合成Corannulene 1路徑 6 圖七、液相合成Sumanene 2 7 圖八、碗狀化合物21、碗狀化合物22及碗狀化合物23 8 圖九、鈀金屬催化合成碗狀化合物 8 圖十、合成碗狀化合物27 9 圖十一、化合物25逆合成分析 11 圖十二、碘化生成1,8二碘萘35 11 圖十三、Sonogashira 反應機制 12 圖十四、Sonogashira反應生成萘環雙炔化合物 13 圖十五、合成不對稱雙炔化合物35 13 圖十六、使用碘化苯30進行苯環延伸 14 圖十七、碘化合物反應機構 15 圖十八、化合物37 Xray分子結構 18 圖十九、碗狀化合物27逆合成分析 19 圖二十、Sonogashira反應生成末端炔 20 圖二十一、Sonogashira反應合成萘環雙炔化合物 20 圖二十二、利用威爾金森試劑進行[222]環合反應 21 圖二十三、DDQ氧化成化合物29 21 圖二十四、合成碗狀化合物27 22 圖二十五、Kumada crosscoupling接正己基 25 圖二十六、利用Negishi Coupling接炔再做氫化反應 26 圖二十七、合成56(雙正己基苊烯 26 圖二十八、合成化合物51 27 圖二十九、反應生成碗狀化合物52 27

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