04.2-芳香烃-课件.ppt

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1、 芳香烃简称为芳烃，是一类具有芳香性的碳氢化合物。苯系芳香烃非苯系芳香烃联苯稠环芳烃多苯代脂烃多环芳烃芳香烃第二节 芳香烃1、根据分子中是否有苯环，可分为：苯系芳香烃非苯系芳香烃苯系芳香烃分子中含苯环结构的碳氢化合物。非苯系芳香烃分子中不含苯环结构的碳氢化合物。分子中仅含一个苯环的芳烃，包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。单环芳烃 分子中含两个或两个以上苯环，且苯环之间共用两个相邻的碳原子结合的芳烃。稠环芳烃萘 蒽菲 分子中两个或两个以上苯环通过单键连接的芳烃。联苯 4,4-二硝基联苯联苯 第一阶段：从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳香化合物。第二阶段：将苯和含有苯环的化合物称为芳香

2、化合物。第三阶段：将具有芳香特性的化合物称为芳香化合物。关于芳香化合物的概念：、苯及其同系物 1、分子式为C6H6，碳氢数目比为11，但不饱和性不显著；2、在一般条件下，苯不能与溴水作用，不使溴水褪色，即难与卤素、卤化氢等进行加成反应；3、一般也不能被高锰酸钾等氧化剂氧化；4、苯却容易发生取代发应。而且，其一元取代产物只有一种；5、苯环具有较高的热稳定性。关于苯的性质实验事实：历史上苯分子结构的各种表达方式：Kekule式 双环结构式 棱形结构式 杜瓦苯 棱晶烷向心结构式 对位键 余价 结构式 结构式“事情进行的不顺利,我的心想着别的事了.我把坐椅转向炉边,进入半睡眠状态.原子在我眼前飞动:长

3、长的队伍,变化多姿,靠近了,连接起来了,一个个扭动着,回转着,象蛇一样.看,那是什么?凯库勒（Kekule）是这样叙述他想到苯分子结构的：一条蛇咬住了自己的尾巴,在我眼前轻蔑地旋转.我从电掣中惊醒.那晚我为这个假说的结果工作了整夜！”先生们，让我们学会做梦吧！苯的凯库勒式可以说明：1、碳原子是四价；2、分子式为C6H6，碳氢数目比为1:1；3、六个氢原子的位置等同，苯的一元取代产物只有一种。不能解释苯的邻位二元取代产物只有一种的实验事实。按凯库勒式推测苯的邻位二元取代产物，应有以下两种：凯库勒式仍然不能完满地表示苯的真实结构！苯的凯库勒式的局限性：苯分子中的六个碳原子均采取sp2杂化。六个碳原

4、子和六个氢原子都在同一平面上，形成了由六个碳原子的p轨道组成的闭合的共轭体系。该体系是一个正六边形，所有键角均为120。碳碳键的键长均相等。现代价键理论关于苯分子结构的解释：苯的分子模型 苯的分子中的键 苯的分子中的大键 六个碳原子完全等同，大键电子云在六个碳原子之间均匀分布，即电子云分布完全平均化，因此碳-碳键长完全相等，不存在单、双键之分。由于苯环共轭大键的高度离域，使分子能量大大降低，因此苯环具有高度的稳定性。在苯分子中：苯分子结构的现代表达：价键式 分子轨道离域式共振式关于芳香性的认识难于加成难于氧化易于取代较为稳定二、芳烃的异构和命名1 一元烷基苯 一元烷基苯的命名，一般是以苯作母体

5、，烷基作取代基，称为“某基苯”，基字可省略。甲苯 乙苯 正丙苯 异丙苯2 二元烷基苯 二元烷基苯命名时，两个烷基的相对位置既可用“邻”、“间”、“对”表示，也可用数字表示 1,2-二甲苯 1,3-二甲苯 1,4-二甲苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 或 o-二甲苯 或 m-二甲苯 或 p-二甲苯(ortho)(meta)(para)2-乙基甲苯 3-叔丁基乙苯（邻乙基甲苯）（间叔丁基乙苯）3 多元烷基苯1,2,3-三甲苯连三甲苯1,2,4-三甲苯 偏三甲苯1,3,5-三甲苯 均三甲苯 4 不饱和烃基苯和复杂烷基苯 苯环上连有不饱和烃基或复杂烷基时，一般把苯作取代基来命名。苯乙烯苯乙炔例：例：2

6、-甲基-4-苯基戊烷4-甲基-2-苯基-1-戊烯 芳烃分子中去掉一个氢原子后剩余的基团叫做芳基(aryl)，以Ar-表示。苯基(Ph）苯甲基(苄基)2-甲苯基邻甲苯基3-甲苯基间甲苯基4-甲苯基对甲苯基5.芳基的命名 按以下排列次序，排在后面的为母体，排在前面的作为取代基。选择母体的顺序如下：-NO2、-X、-OR（烷氧基）、-R（烷基）、-NH2、-OH、-COR、-CHO、-CN、-CONH2（酰胺）、-COX（酰卤）、-COOR（酯）、-SO3H、-COOH等有机化合物母体选择原则例：3-硝基-5-羟基苯甲酸4-甲氧基苯磺酸 2-硝基-6-氯甲苯2-甲基-6-硝基苯甲酸三、苯及其同系物的

7、物理性质 苯及其同系物大多为液体，有特殊的香气，但它们的蒸气有毒。高浓度的苯蒸气作用于中枢神经，引起急性中毒。长期吸入苯的蒸气，会肝脏的损伤，损害造血器官，并能导致白血病。因此，应尽量注意少接触苯。有时可以用甲苯代替苯作溶剂，因少量甲苯在人体中可以与甘氨酸作用被人体中酶催化形成马尿酸(C6H5CONHCH2CO2H)而排出体外，故甲苯毒性相对较小。苯由于其高度对称性而具有相对较高的熔点。含相同碳原子的苯的同系物异构体中，对称性高的异构体的熔点相对较高。苯及其同系物的密度比开链烃、环烷烃和环烯烃大。苯及同系物都是非极性或极性很小的化合物，故不溶于水。它们既是许多有机化合物的良好溶剂，又是重要的有

8、机合成化工的基本原料。四、苯及其同系物的化学性质 苯环上闭合大键电子云的高度离域，使得苯环高度稳定。在一般条件下这种大键难于断裂不易发生加成和氧化反应；苯环上大键电子云分布在苯环平面的两侧，流动性大，易引起亲电试剂的进攻发生取代反应。苯环虽难于被氧化，但苯环上的烃基侧链由于受苯环上大键的影响，-氢原子变得很活泼，易发生氧化反应。同时，-氢原子也易发生卤代反应。苯环上的闭合共轭大键具有一定的不饱和性，在强烈的条件下，也可发生某些加成反应。（一）苯环上的亲电取代反应 由于苯环中离域的电子云分布在分子平面的上下两侧，所以受原子核的约束较电子为小，这就与烯烃中的电子一样，它们对亲电子试剂都能起提供电子

9、的作用，所不同的是，烯烃容易进行亲电加成，而芳香烃则由于其结构特点，即具有保持稳定的共轭体系的倾向，所以容易进行亲电取代，而不易进行加成。1、卤代反应 苯环上的氢原子被卤原子取代的反应称为卤代反应。Cl2FeCl325 Cl HCl90%FeCl3Cl39%Cl2ClCl ClClClCl55%6%Cl2,FeCl3,CH3COOH60%CH3ClClCl39%1%CH3CH3 CH325 Br2,FeCl3,CH3COOH33%CH366%1%CH3CH3 CH325 BrBrBra催化剂：FeCl3、FeBr3、AlCl3等b卤素活性：FClBrIc芳烃活性：烷基苯苯卤代苯 d烷基苯和卤代

10、苯的卤代物主要为邻对位异构体2、硝化反应HNO3浓H2SO45060 NO27585%苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物共热，苯环上的氢原子被硝基取代生成硝基苯的反应称为硝化反应。6%1%93%100110 NO2浓HNO3浓H2SO4NO2NO2NO2NO2NO2NO259%37%4%100110 浓HNO3浓H2SO4NO2 NO2NO2CH3CH3CH3 CH3a.硝化剂：浓HNO3+浓H2SO4（简称混酸）b.反应物活性：烷基苯苯硝基苯2,4,6-三硝基甲苯（TNT）合成练习：甲苯3、磺化反应 苯与98%的浓硫酸共热，或与发烟硫酸在室温下作用，苯环上的氢原子被磺酸基取代生成苯磺酸的反应称为磺化

11、反应。浓H2SO4,25 SO3H20%烟H2SO4,45 SO3HSO3H66%烟H2SO4,90 0 43%53%25 32%62%100 13%79%浓H2SO4CH3CH3CH3SO3HSO3H 烷基苯的磺化反应所得邻、对位异构体的比例，随温度不同而异。受到取代基空间效应的影响。4、傅瑞德尔-克拉夫茨（Friedel-Crafts）反应 1877年法国化学家傅瑞德（Friedel）和美国化学家克拉夫茨（Crafts）发现了在无水三氯化铝催化下，制备烷基苯和芳酮的反应，简称为傅-克反应。前者叫傅-克烷基化反应，后者叫傅-克酰基化反应。i、傅-克烷基化反应+RCl+HCl烷基化试剂 产物催

12、化剂 常用的催化剂是无水AlCl3，此外 FeCl3、H3PO4、H2SO4等都有催化作用。R例+CH3CH2Br+HBrAlCl3025 CH2CH3乙苯溴乙烷常用的烷基化试剂为卤代烷，也可以用醇、烯等+CH3CH CH2+CH3CHCH3OH 三个碳以上的卤代烷进行烷基化反应时，常伴有异构化（重排）现象发生。这是由于生成的一级烷基正碳离子易重排成更稳定的二级烷基正碳离子。异丙苯 正丙苯CH(CH3)2 CH2CH2CH3+CH3CH2CH2Cl 无水AlCl3（6569%）（3135%）苯环上已有NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取代基时，烷基化反应不在发生。因这些取代基都是强吸电

13、子基，降低了苯环上的电子云密度，使亲电取代不易发生。例如，硝基苯就不能起付克反应，且可用硝基苯作溶剂来进行烷基化反应。+CH3C Cl+HClAlCl30 C OCH3Oii、傅-克酰基化反应 傅-克酰基化反应常用的酰基化试剂为酰氯、酸酐和羧酸。酰化能力的强弱次序为：酰基酸酐羧酸 酰基化反应产物纯，因酰基不发生异构化。反应是不可逆的，不会发生取代基的转移反应。酰基是一个钝化的间位定位基，所以反应能控制在一元取代阶段，产率很好。苯环上亲电取代反应的通式E E E：亲电试剂BrNO2SO3RRC=O溴化硝化磺化烷基化酰基化苯环上亲电取代反应机理：配合物中间体 sp3杂化取代产物（二）苯侧链烃基的卤

14、代反应苯环侧链的卤代反应属于自由基反应。侧链较长的芳烃光照卤代主要发生在碳原子上 侧链上自由基取代 苯环上亲电取代（三）苯侧链烃基的氧化反应 苯环不易被氧化，而苯环上的侧链却易被氧化。常用的氧化剂有高锰酸钾、重铬酸钾、稀硝酸等。苯甲酸钠是常用食品、饮料防腐剂（国产可乐、雪碧以及火腿中常添加之），易代谢，一般不产生永久毒性。但也有文献怀疑其有致癌作用！1、氧化反应总是发生在-碳原子上，-碳原子被氧化成羧基。2、若存在多个侧链，侧链都能被氧化 3、若侧链的-碳原子上无氢原子，侧链不能被氧化。4、在剧烈的条件下，苯环可被氧化（四）加成反应催化加氢 加卤素上述反应属于游离基型的加成反应甲苯的卤代邻、对

15、位为主氯苯的二元氯代邻、对位为主硝基苯的二元硝化间位为主从前面讨论的取代反应中，我们可以发现：几率 40%40%20%（2/5）（2/5）（1/5）按照除原有取代基外所剩五个位置计算，新引入取代基随机进入苯环的位置应该具有如下结果：即：221 实际结果并非如此，亲电试剂的位置与原取代基电子效应与空间效应有关。例如：混 酸5060 NO2100110 浓HNO3浓H2SO493%NO2NO259%37%30 浓HNO3浓H2SO4NO2NO2CH3CH3CH3 可见，苯环上原有取代基决定了第二个取代基进入苯环位置的作用，也影响着亲电取代反应的难易程度。五、苯环上亲电取代反应的定位效应1.定位效应

16、 甲苯进行硝化反应时，硝基主要进入甲基的邻位和对位，并且该硝化反应比苯容易。59%37%4%30 浓HNO3浓H2SO4NO2 NO2NO2CH3CH3CH3 CH3 硝基苯再进行硝化反应时，硝基主要进入原硝基的间位，并且该硝化反应比苯困难。6%1%93%100110 NO2浓HNO3浓H2SO4NO2NO2NO2NO2NO2NO2结论：苯环上已有的取代基不仅影响第二个取代基进入苯环的难易，而且还影响其进入苯环的位置。我们把苯环上原有取代基的这种作用，称为苯环上亲电取代反应的定位效应，苯环上原有的取代基称为定位基。邻对位之和60%，使亲电试剂进入其邻对位且使苯环活化（卤素除外）。定位基分为两大

17、类：-O-、-N(CH3)2、-NH 2、-OH、-OR、NHCOR、-OCOR、-Ar、-CH=CH 2、-R、-F、-Cl、Br、-I等第一类定位基邻、对位定位基：第一类定位基能使苯环活化，即第二个取代基的进入比苯容易（卤素除外）；第二个取代基主要进入它的邻位和对位。结构特点是：与苯环直接相连的原子带负电荷，或带有未共用电子对，或是饱和原子（-CCl3和-CF3除外）。间位异构体40%，使亲电试剂进入其间位且使苯环钝化。-N+(CH3)3、-N+H3、-NO 2、-CN、-SO3H、-COR、-COOR、-CONH 2、-CONR 2等第二类定位基间位定位基：这类定位基能使苯环钝化，即第二

18、个取代基的进入比苯困难，同时使第二个取代基主要进入它的间位。结构特点是：与苯环直接相连的原子带正电荷，或以重键与电负性较强的原子相连接。（1）邻、对位定位基 除卤素外，这类定位基是供电子基，是致活基团，可以通过p-共轭效应或+I 效应向苯环提供电子，使苯环上电子云密度增加，尤其在邻、对位上增加较多。因此取代基主要进入邻、对位。2 对定位效应的解释 甲基 甲基的+I效应和-超共轭效应均使苯环上电子云密度增加使甲基的邻、对位上增加的较多。因此，甲苯的亲电取代反应不仅比苯容易，而且主要发生在甲基的邻位和对位。羟基 羟基给电子的共轭效应（+C）大于吸电子的诱导效应（-I），使苯环电子云密度增加，尤其是

19、邻、对位增加较多。因此，亲电取代反应比苯更为容易，而且取代基主要进入羟基的邻位和对位。等与羟基类似。.卤素-Cl-.-卤素的吸电子诱导效应（-I）大于供电子p-共轭效应（+C），使苯环电子云密度降低，所以卤素对苯环上亲电取代反应有致钝作用，为致钝基团，亲电取代比苯困难。但当亲电试剂进攻苯环时，供电子的共轭效应（+C）又使卤素的邻位和对位电子云密度高于间位，因此，邻、对位产物为主要产物。.（2）间位定位基 间位定位基是吸电子基，为致钝基团，它们通过吸电子诱导效应和吸电子共轭效应使苯环电子云密度降低，尤其是邻、对位降低的更多，所以亲电取代主要发生在电子云密度相对较高的间位，而且取代比苯困难。硝基

20、硝基的吸电子的诱导效应和吸电子的共轭效应均使苯环上电子云密度降低，尤其是硝基的邻、对位降低的更多。因此，硝基不仅使苯环钝化，亲电取代反应比苯困难，而且主要得到间位产物。（1）预测反应的主要产物 3 定位效应的应用（2）选择合理的合成路线 3-硝基氯苯苯先硝化后氯代先氯代后硝化先硝化后氯代3-溴苯甲酸甲苯先氧化后溴代先溴代后氧化先氧化后溴代 如果苯环上已有两个取代基，再进行亲电取代反应时，第三个取代基进入的主要位置服从以下定位规则：如果原有的两个取代基定位位置一致，取代基便可按照定位规则进入指定的位置。OHCOOHNO2NO2SO3HCH3(少)当原有的两个取代基的定位位置不一致时，若原有的两个

21、取代基为同一类，第三个取代基进入的主要位置由定位能力强的来决定；若原有的两个取代基为不同类，第三个取代基进入的主要位置由邻、对位定位基来决定。服从甲基、稠环芳香烃 萘的分子式为C10H8，是由两个苯环共用两个相邻的碳原子稠合而成，两个苯环处于同一平面上。闭合共轭大键，因此同苯一样具有芳香性。萘是煤焦油中含量最多的化合物,约6%.萘的芳香性比苯差。一、萘1 萘的结构和萘的衍生物的命名1234 5678或1、4、5、8位置相同，称做-位；2、3、6、7位置相同，称做-位。一般常用下式表示:2 萘的化学性质（1）取代反应 萘比苯更易发生亲电取代反应。根据测定，萘环的-位电子云密度比-位高，因此亲电取

22、代主要发生在-位。但由于-位取代产物的热力学稳定性大于-位取代产物，所以当温度较高时，主要为-位取代产物。氯代硝化磺化 低温取代-位，高温取代-位 萘环上有一供电子的定位基时，主要发生同环取代。若定位基位于位，取代基主要进入同环的另一位；若定位基位于位，取代基则主要进入定位基相邻的位。当萘环上有一吸电子的定位基时，主要发生异环取代，取代基主要进入异环的两个位。萘环上亲电取代反应的定位规律：（2）加氢反应 萘的芳香性比苯差。在加氢反应中不使用催化剂，用新生态氢就可使萘发生加氢反应，生成1，4-二氢化萘或四氢化萘。（3）氧化反应 萘比苯容易被氧化，在不同的条件下，可分别被氧化生成邻苯二甲酸酐和1，

23、4-萘醌。二、蒽、菲菲蒽在蒽环和菲环上，9，10位（-位）的电子云密度最高大部分反应发生在这两个位置上。环戊烷多氢菲甾环母核（甾族化合物）三、致癌烃 致癌烃是能引起恶性肿瘤的一类多环稠苯芳香烃。这一类化合物都含四个或更多的苯环。它们存在于煤焦油和沥青中。皮肤长期接触其蒸气，可能引起皮肤癌。因此，为了保证人民健康，我们必须防止多环稠苯芳香烃对环境的污染，常见的致癌烃有3,4-苯并芘，1,2,5,6-二苯并蒽和1,2,3,4-二苯并菲等。3,4-苯并芘（特强致癌物）1,2,5,6-二苯并蒽1,2,3,4-二苯并菲123456789101234567891012345678910 此三种高级稠环芳烃

24、及其衍生物均是强烈的致癌物种，主要存在于煤焦油、沥青及高蛋白物质烧焦时产生。如烧焦的肉类及一些油炸食品等，这样的食品尽量要少吃。3,4-苯并芘是由5个苯环构成多环芳烃，是1933年第一次由沥青中分离出来的一种致癌烃。常温下为浅黄色晶状固体，熔点179，沸点312 难溶于水，易溶于苯、甲苯、丙酮、乙烷等有机溶剂。碱性情况下稳定，遇酸易起化学变化。环境中3,4-苯并芘的主要来源于工业生产和生活中煤炭、石油和天然气燃烧产生的废气；机动车辆排出的废气；加工橡胶、熏制食品以及纸烟与烟草的烟气等。据报道：一包香烟燃烧后大约产生0.32g的3,4-苯并芘；每烧1kg煤，可产生0.2lmg 3,4-苯并芘；1

25、00g煤烟中含6.4mg 3,4-苯并芘；汽车排气中的炭黑，每1g中就有75.4g 3,4-苯并芘，这种汽车每行驶1h，就排出大约300g 的3,4-苯并芘。由于3,4-苯并芘较为稳定，在环境中广泛存在，且与其他多环芳烃化合物的含量有一定相关性，所以都把3,4-苯并芘作为大气致病物质的代表。随着城市大气污染的增加，呼吸道癌症发病率、肺癌死亡率显著增加。3,4-苯并芘是一种强的环境致癌物，可诱发皮肤、肺和消化道癌症，是环境污染主要监测项目之一。三、富勒烃 富勒烯(fullerene)亦称为足球烯，是由C60、C70、C50等一类化合物的总称，是碳的第三种同素异形体（还有两种同素异形体是石墨、金刚

26、石）。富勒烯的出现，为化学、物理学、电子学、天文学、材料科学、生命科学和医学等学科开辟了崭新的研究领域，意义重大。C60的三位发现者荣获1996年Nobel化学奖。石墨的结构金刚石的结构富勒烯的结构1996 诺贝尔化学奖C60的发现者 柯尔 R.F.Curl（美）克罗托 H.W.Kroto（英）斯莫利 R.E.Smalley（美）1933年生于得克萨斯的Alice,1954Rice大学学士，1957伯克利分校博士；此后一直在Rice大学任教并从事微波及红外光谱研究；1967年晋升教授；1992-1996年任系主任。Robert F.Curl（柯尔）1939年生于英国剑桥的Wisbech1964

27、英国Sheffield大学博士；1967年后一直在Sussex大学任教并从事微波光谱学和不稳定物质研究；1985年晋升教授。Harold W.Kroto（克罗托）1943年生于Ohio的Akron1965年密执安大学学士1973普林斯顿大学博士1976年后一直在Rice大学任教并从事团簇化学研究和超声速流激光光谱研究1981年晋升该校化学教授1990成为该校物理学教授1986-1996年任该校量子研究所主任；后任该校纳米科学技术中心主任。Richard E.Smalley（斯莫利）C60的结构特点：C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个

28、为正六边形。其相对分子质量为720。处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp2杂化轨道重叠形成键，每个碳原子的三个键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子的三个键不是共平面的，键角约为108或120，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着电子云。足球烯具有较大的离域能。C60的潜在应用前景(1)超导性 1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18 K，打破了有机超导体(Et)2CuN(CN)2Cl超导起始温度为12.8 K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超

29、导体，超导起始温度为29 K。掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60超导体，超导起始温度分别为8 K和28 K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。(2)气体的贮存利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。现在已知的C60的稳定的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。在控制温度和压力的条件下，可以简单地用

30、C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温下非常稳定，而在80 215 时，C60的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60，它可以被100%地回收，并被用来重新制备C60的氢化物。与金属或其合金的贮氢材料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的优点，而且C60比金属及其合金要轻，因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存氧气。与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的压力为3.9106 Pa，属于高压贮氧法，而C60贮氧的压力只有2.3105 Pa，属于低压贮氧法。利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。(3)有感觉功能

31、的传感器 由于用C60薄膜做基质材料可以制成手指状组合型的电容器，用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点，可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。(4)增强金属 提高金属材料的强度可以通过合金化、塑性变形和热处理等手段，强化的途径之一是通过几何交互作用，例如将焦炭中的碳分散在金属中，碳与金属在晶格中相互交换位置，可以引起金属的塑性变形，碳与金属形成碳化物颗粒，都能使金属增强。在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高，C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7 nm，而碳与金属作用产生的碳化物分散体

32、的颗粒大小为2 m5 m，在增强金属的作用上有较大差别。(5)新型催化剂 在发现C60以后，化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性。C60具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属(如铂系金属和镍)形成一系列络合物。例如C60与铂、锇可以结合成(C2H5)3P2PtC60和C60OsO4(四特丁基吡啶)等配位化合物，它们有可能成为高效的催化剂。日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6。武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦)，对于硅氢加成反应具有很高的催化活性。(6)光学应用 具有独特微观结构的C60具有特殊的光学性质，其中令人感

33、兴趣的光学性质之一是光限制性，即在增加入射光的强度时，C60会使光学材料的传输性能降低。光限制性对于保护眼睛具有重要意义。以C60的光学限制性为基础，可研制出光限制产品，它只允许在敏化阈值以下(即对眼的危险阈值以下)的光通过，这样就起到了保护人眼免受强光损伤的作用。(7)癌细胞的杀伤效应 C60经光激发后有很高的单线态氧的产率，而单线态氧与生物机体的生理生化功能、组织损伤、肿瘤以及光化治疗技术都有着重要关系。当对C60的激发光强度达到4 000 lx时，癌细胞受单线态氧的作用已接近100%死亡，因此能有效地破坏癌细胞的质膜和细胞内的线粒体中质网和核膜等重要的癌细胞结构，从而导致癌细胞的损伤乃至

34、死亡。还有的研究指出，可以将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，也可以达到杀伤肿瘤细胞的目的。(8)其他医疗功能 C60的衍生物具有抑制人体免疫缺损蛋白酶的活性的功能。人体免疫缺损蛋白酶是一种导致艾滋病的病毒，因此，C60的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用。C60还适宜于在生物系统中充当自由基清除剂和水溶性抗氧剂，自由基是导致某些疾病甚至肿瘤的有害物质，C60可望能够降低患病者血液中自由基的浓度，还可抑制畸形的和患病细胞的生长。P7679：4.3(a、b、e、i)4.7(a、b、d、i、j、k)4.11 4.15练习三预习下次课内容 第五章 立体化学基础：手性分子