普拉托反應(英語:Prato reaction)是發生在富勒烯碳納米管亞甲胺鎓內鹽之間的1,3-偶極環加成反應[1]此反應以其研究者,義大利化學家毛里奇奧·普拉托(Maurizio prato)的名字命名。[2]利用此反應是製取官能化富勒烯/(單壁)納米管[3],是對富勒烯進行表面化學修飾的重要方法之一。

普拉托反應
命名根據 毛里奇奧·普拉托
反應類型 環加成反應
反應
富勒烯碳納米管
+
亞甲胺鎓內鹽
官能化的富勒烯或碳納米管

例如,肌氨酸多聚甲醛甲苯中加熱回流反應能產生亞甲胺鎓內鹽,它與富勒烯中的6,6-鍵發生1,3-偶極環加成,可以82%產率得到相應的取代吡咯烷基富勒烯。

普拉托反應示意圖
普拉托反應示意圖

胺基酸甘氨酸修飾後,所得的官能化納米管可溶於常用溶劑(如氯仿、丙酮),而且生成尺寸較大的聚集體。

此反應與富勒烯的賓格爾反應狄爾斯-阿爾德反應等其他反應一樣是可逆的。在催化劑(如威爾金森催化劑三氟甲磺酸銅)存在下,在鄰二氯苯中用30倍過量的親偶極體(如順丁烯二酸,用於捕獲葉立德)處理普拉托產物吡咯烷基富勒烯,回流反應8-18小時,可使之發生環消除,再生C60[4] 對於N-甲基吡咯烷衍生物來說,逆普拉托反應效果並不理想,產率只有5%。一般地,含氮五元環只有在α-位用甲基、苯基或酯基取代後,其逆普拉托反應才有較理想的產率。

此外還可通過用氧化三甲胺LDA四氫呋喃中與納米管回流反應,以完成後者的官能化。[5] 而且,當胺上帶有芳基(如基)時,反應前,該芳基可藉助π堆積而在納米管表面進行自組裝,從而使該反應在室溫下就可進行。

吡咯烷取代基為2,4,6-三(烷氧基)苯基時,少量溶劑存在下,可通過普拉托反應得一液態富勒烯。[6]

參見

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參考資料

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  1. ^ M. Maggini, G. Scorrano and M. Prato. Addition of azomethine ylides to C60: synthesis, characterization, and functionalization of fullerene pyrrolidines. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115 (21): 9798–9799. doi:10.1021/ja00074a056. 
  2. ^ An Scientific Profile of Prof. Maurizio Prato (PDF). [失效連結]
  3. ^ V. Georgakilas, K. Kordatos, M. Prato, D. M. Guldi, M. Holzinger and A. Hirsch. Organic Functionalization of Carbon Nanotubes. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (5): 760–761. doi:10.1021/ja016954m. 
  4. ^ N. Martín, M. Altable, S. Filippone, A. Martín-Domenech, L. Echegoyen and C. M. Cardona. Retro-Cycloaddition Reaction of Pyrrolidinofullerenes. Angewandte Chemie International Edition. 2006, 45 (1): 110–114. doi:10.1002/anie.200502556. 
  5. ^ C. Menard-Moyon, N. Izard, E. Doris and C. Mioskowski. Separation of Semiconducting from Metallic Carbon Nanotubes by Selective Functionalization with Azomethine Ylides. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (20): 6552–6553. doi:10.1021/ja060802f. 
  6. ^ T. Michinobu, T. Nakanishi, J. P. Hill, M. Funahashi and K. Ariga. Room Temperature Liquid Fullerenes: An Uncommon Morphology of C60 Derivatives. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (32): 10384–10385. doi:10.1021/ja063866z. 

外部連結

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