近日，我系杨上峰教授领导的研究组与俄罗斯莫斯科州立大学Troyanov教授组合作在富勒烯化学研究领域取得新进展，对大碳笼富勒烯C₉₆同分异构体进行了深入的研究，成功确定出C₉₆的几种新型同分异构体结构。相关研究成果以“Four Isomers of C₉₆ Fullerene Structurally Proven as Chlorides C₉₆Cl₂₂ and C₉₆Cl₂₄”为题发表在化学研究领域国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 8239 –8242。

对于富勒烯而言，相比起C₆₀和C₇₀等研究较多的常见富勒烯，由更多的碳原子所组成的大碳笼富勒烯的产率通常要比C₆₀和C₇₀低得多。同时，随着碳原子数的增多，碳笼体积逐渐增大，通过碳原子成键形成的五元环和六元环之间的连接方式呈现出多样化和复杂化，因此大碳笼富勒烯往往存在多种同分异构体。由于低产率和多种同分异构体的存在，所以目前所报道的大碳笼富勒烯研究极为有限。

杨上峰教授研究组首先对大碳笼富勒烯C₉₆进行高效液相色谱（HPLC）粗分离得到三种由不同的同分异构体混合而成的组分，然后分别对其进行卤化反应并分离出两种重要的产物C₉₆Cl₂₂ and C₉₆Cl₂₄，最后对C₉₆Cl₂₂ and C₉₆Cl₂₄进行X射线单晶衍射研究确定出C₉₆的四种同分异构体的结构，包括145: C₁, 176: C₁，144: C₁ 和183: D₂（见图），其中后面的三种同分异构体为首次报道的C₉₆新型异构体。这一结果不仅拓展了对大碳笼富勒烯结构的认识，而且证明了通过化学反应然后对衍生物进行单晶结构表征是研究大碳笼富勒烯分子结构的有效方法。

　　

　　

　　

杨上峰教授为该论文的共同通讯作者和第一作者，内嵌富勒烯实验室的博士生卫涛参与了这项研究。该工作得到了国家自然科学基金委、中科院及科技部的项目资助。

近几年来，杨上峰教授研究组与俄罗斯莫斯科州立大学Troyanov教授组进行了合作，对C₇₆、C₇₈、C₈₄、C₈₆、C₈₈、C₉₀等一系列大碳笼富勒烯的分子结构进行了系统的研究，相关研究成果分别发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4784-4787；Chem. Eur. J. 2012, 18, 2217-2220；Chem. Asian J. 2012, 7, 290-293 (VIP paper)；Chem. Eur. J. 2011, 17, 10662-10669；Dalton Trans. 2011, 40, 11005-11011和Z. Anorg. Allg. Chem. 2009, 635, 1783-1786 (cover)。此外还对三氟甲烷多加成的内嵌富勒烯Sc₃N@C₈₀衍生物的结构进行了单晶衍射研究（Inorg. Chem. 2011, 50, 3766-3771; Chem. Asian J. 2011, 6, 505-509 (VIP paper)。