专利名称：碳纳米环及适宜用作其原料的环状化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳纳米环的制备方法及适宜用作该碳纳米环的制备原料的环状化合物的制备方法，该碳纳米环是由二价的芳香族烃基等有机环基键合成环状而成。另外，在本说明书中，构成碳纳米环的“有机环基”表不亚苯基、亚蔡基等_■价芳香族烃基，亚环己基等二价脂环烃基，吡啶亚基、嘧啶亚基等二价杂环基，或与构成这些基团的碳原子键合的氢原子被官能团取代而成的衍生物基团。
背景技术：
目前，作为含有碳原子的纳米结构，众所周知的有具有将二维石墨烯片(Graphenesheet)卷成筒状结构的碳纳米管、由该碳纳米管构成的环状碳纳米管等。
碳纳米管机械强度极高、耐高温，且具有对其施加电压有效放出电子等优异性质，因此可期待将其应用于化学领域、电子工程领域、生命科学领域等各种领域中。作为碳纳米管的制备方法，众所周知的有电弧放电法、激光烧蚀法及化学气相沉积法等。但是，在这些制备方法中，存在着只能以混合物的形式得到各种粗度及长度的碳纳米管的缺陷。近年来，正在研究的并非是如碳纳米管那样通过碳原子的连续键合而具有一定以上长度的管状纳米结构体，而是环状纳米结构体。例如，非专利文献I中，公开了使用环己二酮和二碘苯，制备12个二价芳香族烃基的亚苯基相连接的环状对亚苯化合物的方法。现有技术文献非专利文献I Takaba, H. ; Omachi, H. ; Yamamoto, Y. ; Bouffard, J. ; Itami, K.Angew. Chem. Int. Ed. 2009，48，611
发明内容
本发明要解决的技术问题在上述非专利文献中，公开了在钯化合物的存在下制备的12个亚苯基相连接的环状对亚苯化合物及其制备方法。在该非专利文献中记载的12个亚苯基相连接的环状对亚苯化合物的制备方法，是使原料化合物逐个键合，经过原料化合物的环状四聚体，合成12个亚苯基相连接的环状对亚苯化合物的方法。但是，在该方法中，每键合一个原料化合物均需要一个反应工序，例如在12个亚苯基相连接的环状对亚苯化合物的合成中，合成原料化合物的四聚体，需要四个工序，其是一种复杂及繁杂的制备方法，需要巨大的成本，不是一种高效的制备方法。本发明的目的是提供一种工序短、效率高的制备碳纳米环的方法，所述碳纳米环由所期望个数的有机环基连续键合形成的环状结构的化合物构成，本发明还提供通过该碳纳米环的制备方法制得的碳纳米环及由环状对亚苯化合物构成的碳纳米环。解决技术问题的技术手段本发明人等对上述技术问题进行了深入研究，结果发现，通过下述反应式I所示的路线，可以短工序、高效率地制得所期望个数的有机环基键合成环状的碳纳米环。[化学式I]
权利要求
1.一种下述通式(I)所示的环状化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括工序(I ):在镍化合物的存在下，使用下述通式(3)所示的化合物，形成通式(I)所示的环状化合物， [化学式I]
2.根据权利要求I所述的环状化合物的制备方法，其特征在于，所述通式(3)所示的化合物为下述通式(3a)所示的化合物， [化学式4]
3.根据权利要求I所述的环状化合物的制备方法，其特征在于，所述通式(3)所示的化合物为下述通式(3b)所示的化合物， [化学式5]
4.根据权利要求I或2所述的环状化合物的制备方法，其特征在于，所述通式(3)所示的化合物为下述通式(3a-l)所示的化合物，且所述通式(I)中m为4， [化学式6]
5.根据权利要求I或2所述的环状化合物的制备方法，其特征在于，所述通式(3)所示的化合物为下述通式(3a-l)所示的化合物，且所述通式(I)中m为3， [化学式7]
6.根据权利要求3所述的环状化合物的制备方法，其特征在于，所述通式(I)中m为2，且所述通式(3b)中u为I或2。
7.一种下述通式(4)所示的碳纳米环的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括工序(II):将根据权利要求1飞中任意一项所述的制备方法制得的环状化合物所具有的环己烷环部转换为苯环， [化学式8]
8.根据权利要求7所述的碳纳米环的制备方法，其特征在于，所述工序(II)为对所述环状化合物(I)实施氧化反应的工序。
9.根据权利要求7或8所述的碳纳米环的制备方法，其特征在于，在所述通式(4)中，R1’为所述通式(2)所示，η’为I, m为4。
10.根据权利要求7或8所述的碳纳米环的制备方法，其特征在于，在所述通式(4)中，R1’为所述通式(2)所示，η’为I, m为3。
11.根据权利要求7或8所述的碳纳米环的制备方法，其特征在于，在所述通式(4)中，R1’为下述通式(5)所示，η’为I, m为2 ; [化学式9]
12.—种如下述通式(Ib)所示的环状化合物， [化学式10]
13.一种下述式(4b)所示的，由9个对亚苯基构成的碳纳米环的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括工序(II b):将下述通式(Ib)所示的环状化合物所具有的环己烷环部转换为苯环； [化学式11]
全文摘要
在本发明中，在镍化合物(双(1,5-环辛二烯)镍等)的存在下，使用含有至少一个环己烷环部且其两末端为连有卤素原子的苯环的化合物，能够形成由包括环己烷环及苯环等的有机环基连续键合而成的环状化合物(1)。然后，将环状化合物(1)具有的环己烷环部转换为苯环部，能够得到所期望的碳纳米环。据此，能够短工序、高效率地制备由所期望个数的有机环基连续键合形成的环状结构化合物构成的碳纳米环。
文档编号C07C15/14GK102822123SQ20118001323
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者伊丹健一郎, 濑川泰知, 宫本慎平, 大町辽, 松浦沙奈枝, 彼得·塞纳尔 申请人:国立大学法人名古屋大学