專(zhuān)利名稱(chēng)：富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富勒烯衍生物的制備，尤其涉及富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)及制備方法。
背景技術(shù)：
富勒烯衍生物具有優(yōu)異的性質(zhì)，在很多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，例如，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，純粹的富勒烯水溶性極差，致使其不僅不能充分發(fā)揮良好的生物效應(yīng)，反而產(chǎn)生一些負(fù)面影響。而水溶性富勒烯衍生物，如富勒烯多羥基衍生物、羧基衍生物、磺酸基衍生物等，通過(guò)親水官能團(tuán)的引入提高了其生物相容性，均表現(xiàn)出良好的生物效應(yīng)。多年研究表明這些衍生物在核磁成像造影劑，抗腫瘤藥物，放射性藥物，抗HIV病毒，自由基清除劑，藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加辛己玫膽?yīng)用前景。在能源領(lǐng)域，由富勒烯衍生物制作的太陽(yáng)能電池具有柔性和低成本等特點(diǎn)。其中，[6，6]-苯基461-丁酸甲酯(？061810，由于良好的溶解性、高的電子遷移率等常作為有機(jī)太陽(yáng)能電池的電子受體標(biāo)準(zhǔn)物。2010年，以C70的衍生物(PC71BM)為受體的有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了 7.4%，是目前文獻(xiàn)報(bào)道的具有最高光電轉(zhuǎn)化率的有機(jī)太陽(yáng)能電池受體材料。近年來(lái)，以富勒烯為受體的有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率正以每年提高1%的速率刷新。而金屬富勒烯具有更好的接受電子的能力，預(yù)計(jì)可以達(dá)到超過(guò)10%的光電轉(zhuǎn)化率，因此有可能成為更好的光電轉(zhuǎn)化受體材料。但是到目前為止，這些衍生物的制備還處于實(shí)驗(yàn)室階段，而以富勒烯為原料需要經(jīng)過(guò)一步或多步反應(yīng)，再通過(guò)分離、純化、干燥等多個(gè)步驟才能得到衍生物產(chǎn)品。例如，富勒烯的多羥基衍生物的制備要使用燒杯，磁力攪拌器，分液漏斗，離心機(jī)，蒸發(fā)儀等實(shí)驗(yàn)室常規(guī)儀器，而且每一步均需手工操作，由操作人員從一個(gè)反應(yīng)容器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)反應(yīng)容器，整個(gè)制備過(guò)程是分立的。這就使制備過(guò)程的重現(xiàn)性差，不同實(shí)驗(yàn)室甚至不同批次制備的成品性質(zhì)存在差異，且工作量大，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，限制了該產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用。特別是如果應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，這種分立的制備方式還會(huì)造成材料制備過(guò)程的交叉污染，引起細(xì)菌滋生等問(wèn)題，而這是生物醫(yī)藥應(yīng)用中必須避免發(fā)生的。目前富勒烯衍生物制備中存在的問(wèn)題:1)制備處于實(shí)驗(yàn)室階段，整個(gè)制備過(guò)程需多個(gè)儀器才能完成，且各儀器之間分立，整個(gè)過(guò)程不連續(xù)、不密閉。2)實(shí)驗(yàn)中的有機(jī)試劑等會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境和操作人員造成污染，樣品也會(huì)受到外界環(huán)境的污染。3)制備過(guò)程人為因素影響大，對(duì)各個(gè)步驟的控制準(zhǔn)確度不夠，使產(chǎn)品的性質(zhì)和產(chǎn)率重現(xiàn)性差。4)由于過(guò)程繁復(fù)，操作人員工作量大。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)及制備方法。該富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，包括依次連通的合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、第一減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝 置、色譜分離裝置、收集裝置，還包括真空泵、加氣泵、第一試劑瓶、第二試劑瓶、第三試劑瓶、第四試劑瓶以及廢液瓶，且各部分之間都通過(guò)閥門(mén)以控制其連通關(guān)系。其中:該真空泵連通于第一減壓蒸餾裝置，用以根據(jù)需要進(jìn)行抽真空；該加氣泵分別連通于合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、第一減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置、第一試劑瓶、第二試劑瓶、第三試劑瓶、第四試劑瓶，用以根據(jù)需要加壓或提供惰性氣氛；該第一試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置，用以提供第一試劑；該第二試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于合成反應(yīng)裝置，用以提供第二試劑；該第三試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于萃取反應(yīng)裝置，用以提供第三試劑；該第四試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于第一減壓蒸餾裝置和過(guò)濾反應(yīng)裝置，用以提供第四試劑；該廢液瓶連通于合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、第一減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置，用以收集各流出的廢液。本發(fā)明提供的連續(xù)化制備系統(tǒng)，可在連續(xù)，密閉，無(wú)污染條件下進(jìn)行大規(guī)模制備，直至純品封裝，且可以根據(jù)實(shí)際需要增減分設(shè)備，改變制備流程，適用范圍廣的富勒烯衍生物的合成裝置。該富勒烯衍生物的制備方法，包括以下步驟:( I)在合 成反應(yīng)裝置中，通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第一試劑瓶中的第一試齊U、第二試劑瓶中的第二試劑，由固體進(jìn)料口定量地加入固體試劑，由液體進(jìn)料口定量地加入第一液體試劑，攪拌均勻后，再由液體進(jìn)料口定量地加入第二液體試劑液，通過(guò)加熱套進(jìn)行加熱，在設(shè)定溫度下攪拌直至反應(yīng)物變?yōu)闊o(wú)色，停止攪拌后，若產(chǎn)物發(fā)生靜置分層，通過(guò)三通閥打開(kāi)出料口，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將下層的產(chǎn)物壓入萃取反應(yīng)裝置中，通過(guò)三通閥打開(kāi)廢液口，使廢液流入廢液瓶中；若產(chǎn)物不發(fā)生靜置分層，則通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將全部產(chǎn)物壓入萃取反應(yīng)裝置中；(2)在萃取反應(yīng)裝置中，通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第一試劑瓶中的第一試齊U、第三試劑瓶中的第三試劑，攪拌一段時(shí)間后，若產(chǎn)物發(fā)生靜置分層，通過(guò)三通閥打開(kāi)出料口，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將下層的產(chǎn)物壓入第一減壓蒸餾裝置中，通過(guò)三通閥打開(kāi)廢液口，使廢液流入廢液瓶中；若產(chǎn)物不發(fā)生靜置分層，則通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將全部產(chǎn)物壓入減壓蒸餾裝置中；(3)在第一減壓蒸餾裝置中，通過(guò)真空泵由抽真空口進(jìn)行抽真空，通過(guò)加熱裝置進(jìn)行蒸餾，由出液口將廢液流入廢液瓶中，產(chǎn)物蒸干后，通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第四試劑瓶中的第四試劑，攪拌均勻后，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將產(chǎn)物由出料口壓入過(guò)濾反應(yīng)裝置中；(4)在過(guò)濾反應(yīng)裝置中，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓過(guò)濾，用以將廢液由廢液口壓入廢液瓶中，所需的產(chǎn)物留在過(guò)濾網(wǎng)上，再通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第四試劑瓶中的第四試劑，攪拌溶解后再次加壓過(guò)濾，再通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第一試劑瓶中的第一試劑，攪拌溶解后加壓，用以將產(chǎn)物由出料口壓入色譜分離裝置中；(5)產(chǎn)物在色譜分離裝置中經(jīng)過(guò)分離純化后，流入收集裝置中；(6)在收集裝置中，通過(guò)液體灌裝機(jī)將產(chǎn)物分裝到冷凍干燥機(jī)的樣品瓶中。本發(fā)明提供的富勒烯衍生物的制備方法，可應(yīng)用于富勒烯研究以及富勒烯應(yīng)用領(lǐng)域，適用于以各類(lèi)富勒烯為原料制備富勒烯衍生物，包括空心富勒烯，內(nèi)嵌富勒烯，及雜原子富勒烯等各類(lèi)富勒烯的衍生物的制備、純化、分離，直至得到封裝后的產(chǎn)品。本裝置采用從合成到成品流水線生產(chǎn)工藝模式，可以計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，具有連續(xù)，密閉，無(wú)污染，可大規(guī)模且連續(xù)制備成品等特點(diǎn)，且可以根據(jù)實(shí)際需要改變制備流程，增減分設(shè)備，適用范圍廣。


圖1為本發(fā)明的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)的方塊示意圖。圖2為本發(fā)明一種富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)的流程示意圖。圖3為本發(fā)明另一種富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)的流程示意圖。圖4為本發(fā)明的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)中合成反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)中萃取反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)中減壓蒸餾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)中過(guò)濾反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:10合成反應(yīng)裝置11進(jìn)液口12加氣口13固體進(jìn)料口14液體進(jìn)料口15回流口16廢液口17出料口18加熱套19攪拌裝置20萃取反應(yīng)裝置21加氣口22進(jìn)料口23進(jìn)液口24回流口25廢液口26出料口27攪拌裝置30-1第一減壓蒸餾裝置 30-2第二減壓蒸餾裝置30-3第三減壓蒸餾裝置31抽真空口32出液口33進(jìn)料口34出料口35進(jìn)液口36加氣口37加熱裝置38攪拌裝置40過(guò)濾反應(yīng)裝置41進(jìn)液口42進(jìn)料口43出料口44加氣口45廢液口46過(guò)濾網(wǎng)47攪拌裝置50色譜分離裝置60收集裝置61液體灌裝機(jī)6162冷凍干燥機(jī)

71真空泵72加氣泵81第一試劑瓶82第二試劑瓶
83第三試劑瓶84第四試劑瓶85廢液瓶86-1第一樣品瓶86-2第二樣品瓶86-3第三樣品瓶87進(jìn)樣器
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其主要包括依次連通的合成反應(yīng)裝置10、萃取反應(yīng)裝置20、第一減壓蒸餾裝置30-1、過(guò)濾反應(yīng)裝置40、色譜分離裝置50、收集裝置60，還包括真空泵71、加氣泵72、第一試劑瓶81、第二試劑瓶82、第三試劑瓶83、第四試劑瓶84以及多個(gè)廢液瓶85，上述所有裝置之間都通過(guò)閥門(mén)(例如為電控閥門(mén))以控制其連通關(guān)系。真空泵71連通于第一減壓蒸餾裝置30-1，用以根據(jù)需要進(jìn)行抽真空。加氣泵72分別連通于合成反應(yīng)裝置10、萃取反應(yīng)裝置20、第一減壓蒸餾裝置30-1、過(guò)濾反應(yīng)裝置40、第一試劑瓶81、第二試劑瓶82、第三試劑瓶83、第四試劑瓶84，用以根據(jù)需要加壓或提供惰性氣氛。第一試劑瓶81進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于合成反應(yīng)裝置10、萃取反應(yīng)裝置20、過(guò)濾反應(yīng)裝置40，用以提供第一試劑。第二試劑瓶82進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于合成反應(yīng)裝置10，用以提供第二試劑。第三試劑瓶83進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于萃取反應(yīng)裝置20，用以提供第三試劑。第四試劑瓶84進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于第一減壓蒸餾裝置30-1和過(guò)濾反應(yīng) 裝置40，用以提供第四試劑。廢液瓶85分別連通于合成反應(yīng)裝置10、萃取反應(yīng)裝置20、第一減壓蒸餾裝置30-1、過(guò)濾反應(yīng)裝置40，用以收集各流出的廢液。可以理解，廢液瓶85可根據(jù)需要設(shè)一個(gè)或多個(gè)。該富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)還包括:與該過(guò)濾反應(yīng)裝置40連通的第一樣品瓶86-1，用以收集由過(guò)濾反應(yīng)裝置40出來(lái)的產(chǎn)物；設(shè)置在第一樣品瓶86-1與該色譜分離裝置50之間的進(jìn)樣器87，用以將第一樣品瓶86-1中的產(chǎn)物注入到色譜分離裝置50 ;設(shè)置于該色譜分離裝置50與收集裝置60之間的第二樣品瓶86-2，用以收集由色譜分離裝置50出來(lái)的產(chǎn)物。該加氣泵72連通于該第二樣品瓶86-2，用以根據(jù)需要加壓。如圖1和圖3所示，該富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，可在過(guò)濾反應(yīng)裝置40與色譜分離裝置50之間設(shè)置一個(gè)第二減壓蒸餾裝置30-2，在色譜分離裝置50與收集裝置60之間設(shè)置一個(gè)第三減壓蒸餾裝置30-3，用以進(jìn)一步濃縮產(chǎn)物，以得所需濃度的產(chǎn)物。還可以在合成反應(yīng)裝置10與萃取反應(yīng)裝置20之間、以及在萃取反應(yīng)裝置20與第一減壓蒸餾裝置30-1之間設(shè)置至少一個(gè)合成反應(yīng)裝置10或/和至少一萃取反應(yīng)裝置20。下面結(jié)合圖4至7來(lái)詳細(xì)描述各組成部分的基本功能構(gòu)造。(I)如圖4所示，該合成反應(yīng)裝置10，用以合成含有富勒烯衍生物的溶液，其包括反應(yīng)室以及與反應(yīng)室連通的:進(jìn)液口 11，與第一試劑瓶81和第二試劑瓶82連通，用以定量地加入第一試劑和第二試劑；加氣口 12，與加氣泵72連通；固體進(jìn)料口 13，用以通過(guò)固體定量進(jìn)料器定量地加入固體試劑；液體進(jìn)料口 14，用以通過(guò)液體定量進(jìn)料器定量地加入液體試劑；回流口 15，與回流冷凝管連通；廢液口 16，與廢液瓶85連通；出料口 17，用以流出產(chǎn)物；加熱套18，用以加熱反應(yīng)物；以及攪拌裝置19。其中，廢液口 16與出料口 17通過(guò)三通閥門(mén)與反應(yīng)室連通，進(jìn)液口 11、加氣口 12、固體進(jìn)料口 13、液體進(jìn)料口 14、回流口 15設(shè)置于反應(yīng)室的頂部，廢液口 16、出料口 17設(shè)置于反應(yīng)室的底部，攪拌裝置19探入反應(yīng)室的內(nèi)部?？梢岳斫?，該進(jìn)液口 11也可通過(guò)氣泵加壓的方式，使用液體流量計(jì)或者計(jì)量稱(chēng)控制加入的體積。該加熱套18由內(nèi)向外包括加熱層和保溫層，用以提供反應(yīng)所需的溫度。該攪拌裝置19包括攪拌電機(jī)和攪拌器，用以使反應(yīng)充分、均勻。(2)如圖5所示，該萃取反應(yīng)裝置20，用以繼續(xù)合成含有富勒烯衍生物的溶液，其包括反應(yīng)室以及與反應(yīng)室連通的:加氣口 21，與加氣泵72連通；進(jìn)料口 22，與合成反應(yīng)裝置10的出料口 17連通；進(jìn)液口 23，與第一試劑瓶81和第三試劑瓶83連通；回流口 24，與回流冷凝管連通的；廢液口 25，與廢液瓶85連通的；出料口 26，用以流出產(chǎn)物；以及攪拌裝置27。其中，廢液口 25與出料口 26通過(guò)三通閥門(mén)與反應(yīng)室連通，加氣口 21、進(jìn)料口 22、進(jìn)液口 23、回流口 24設(shè)置于反應(yīng)室的頂部，廢液口 25、出料口 26設(shè)置于反應(yīng)室的底部，攪拌裝置27探入反應(yīng)室的內(nèi)部。可以理解，該萃取反應(yīng)裝置20可進(jìn)一步包括設(shè)置于反應(yīng)室外部的加熱套，用以提供反應(yīng)所需的溫度。該攪拌裝置27包括攪拌電機(jī)和攪拌器，用以使反應(yīng)充分、均勻。(3)如圖6所示，該第一減壓蒸餾裝置30-1，用以除去溶劑并將富勒烯衍生物懸浮于溶劑中，包括:抽真空口 31，與真空泵71連通，用以降低內(nèi)部氣壓；出液口 32，與廢液瓶85連通；進(jìn)料口 33，與萃取反應(yīng)裝置20的出料口 26連通；出料口 34，用以流出產(chǎn)物；進(jìn)液口 35，與第四試劑瓶84連通；加氣口 36，與加氣泵72連通；加熱裝置37，用以加熱反應(yīng)物和攪拌裝置38。第二減壓蒸餾裝置30-2和第三減壓蒸餾裝置30-3的結(jié)構(gòu)與第一減壓蒸餾裝置30-1的結(jié)構(gòu)相同。具體地，在第二減壓蒸餾裝置30-2中，抽真空口，與真空泵71連通；出液口，與廢液瓶85連通；進(jìn)料口，與過(guò)濾反應(yīng)裝置40的出料口 43連通；出料口，與第一樣品瓶86-1連通；加氣口，與加氣泵72連通。在第三減壓蒸餾裝置30-3中，抽真空口，與真空泵71連通；出液口，與廢液瓶85連通；進(jìn)料口，與色譜分離裝置50的出料口 43連通；出料口，與第三樣品瓶86-3連通；加氣口，與加氣泵72連通。(4)如圖7所示，該過(guò)濾反應(yīng)裝置40，用以去除雜質(zhì)，其包括反應(yīng)室以及與反應(yīng)室連通的:進(jìn)液口 41，與第一試劑瓶81和第四試劑瓶84連通；進(jìn)料口 42，與第一減壓蒸餾裝置30-1的出料口 34連通；出料口 43，用以流出產(chǎn)物；加氣口 44，與加氣泵72連通；廢液口45，與廢液瓶85連通；過(guò)濾網(wǎng)46，設(shè)于廢液口 45前端，用以濾出廢液中的固體物質(zhì)；和攪拌裝置47。其中，進(jìn)液口 41、進(jìn)料口 42、出料口 43、加氣口 44設(shè)置于反應(yīng)室的頂部，廢液口45、過(guò)濾網(wǎng)46設(shè)置于反應(yīng)室的底部，攪拌裝置47探入反應(yīng)室的內(nèi)部。該過(guò)濾網(wǎng)46是可拆卸更換的。 (5)該色譜分離裝置50與過(guò)濾反應(yīng)裝置40的出料口 43連通，用以分離純化產(chǎn)物。在該色譜分離裝置50內(nèi)可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)色譜柱。優(yōu)選地，可在該過(guò)濾反應(yīng)裝置40與該色譜分離裝置50之間設(shè)置一樣品瓶86-1在該色譜分離裝置50與收集裝置60之間設(shè)置一樣品瓶86-2，分別用以收集由過(guò)濾反應(yīng)裝置40和該色譜分離裝置50出來(lái)的產(chǎn)物；在樣品瓶86-1與該色譜分離裝置50之間設(shè)置進(jìn)樣器87，用以將樣品瓶86-1中的產(chǎn)物注入到色譜分離裝置50。(6)該收集裝置60包括:液體灌裝機(jī)61，與樣品瓶86-2連通；冷凍干燥機(jī)62，與該液體灌裝機(jī)61連通。該冷凍干燥機(jī)62的內(nèi)部設(shè)有多個(gè)管路，該液體灌裝機(jī)61用以將獲得的產(chǎn)物定量地注入冷凍干燥機(jī)62的相應(yīng)管路中，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的分裝。本發(fā)明的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，主要還包括外部計(jì)算機(jī)控制裝置，用以通過(guò)真空泵和加氣泵控制抽真空和加壓、用以通過(guò)閥門(mén)控制各部分之間的通斷、用以通過(guò)計(jì)量泵控制各試劑的用量、用以通過(guò)加熱套和加熱裝置控制反應(yīng)的溫度，從而控制反應(yīng)流程，監(jiān)控反應(yīng)情況?？梢粤私獾降氖牵ㄟ^(guò)外部計(jì)算機(jī)控制的這種操作可以通過(guò)人工操作來(lái)完成。本發(fā)明提供的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)制備過(guò)程從制備到樣品純化、干燥、封裝自動(dòng)控制，連續(xù)，密閉，無(wú)污染，可大規(guī)模制備樣品，且可以根據(jù)實(shí)際需要改變制備流程，適用范圍廣。整個(gè)制備過(guò)程均可在惰性氣氛下進(jìn)行，保證了樣品不與空氣接觸，同時(shí)避免了外部的污染，特別適用于醫(yī)藥領(lǐng)域的生產(chǎn)。各個(gè)設(shè)備根據(jù)需要設(shè)計(jì)了多種功能，可以集反應(yīng)、過(guò)濾、超聲、蒸餾、進(jìn)液、出料等功能于一體。本發(fā)明還提供采用上述連續(xù)化制備系統(tǒng)的富勒烯衍生物的制備方法。以制備富勒烯多烴基衍生物為例，其化學(xué)反應(yīng)式為:
權(quán)利要求
1.一種富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連通的合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、第一減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置、色譜分離裝置、收集裝置，還包括真空泵、加氣泵、第一試劑瓶、第二試劑瓶、第三試劑瓶、第四試劑瓶以及廢液瓶，且各部分之間都通過(guò)閥門(mén)以控制其連通關(guān)系，其中: 該真空泵連通于第一減壓蒸餾裝置，用以根據(jù)需要進(jìn)行抽真空； 該加氣泵分別連通于合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、第一減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置、第一試劑瓶、第二試劑瓶、第三試劑瓶、第四試劑瓶，用以根據(jù)需要加壓或提供惰性氣氛； 該第一試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置，用以提供第一試劑； 該第二試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于合成反應(yīng)裝置，用以提供第二試劑； 該第三試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于萃取反應(yīng)裝置，用以提供第三試劑； 該第四試劑瓶進(jìn)一步通過(guò)計(jì)量泵連通于第一減壓蒸餾裝置和過(guò)濾反應(yīng)裝置，用以提供第四試劑； 該廢液瓶連通于合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、第一減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置，用以收集各流出的廢液。
2.如權(quán)利要求1所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，還包括:外部計(jì)算機(jī)控制裝置，用以通過(guò)真空泵和加氣泵控制抽真空和加壓、用以通過(guò)閥門(mén)控制各部分之間的通斷、用以通過(guò)計(jì)量泵控制各試劑的加入量。
3.如權(quán)利要求1所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，還包括:連通該過(guò)濾反應(yīng)裝置的第一樣品瓶，用以收`集由過(guò)濾反應(yīng)裝置出來(lái)的產(chǎn)物；設(shè)置在該第一樣品瓶與該色譜分離裝置之間的進(jìn)樣器，用以將該第一樣品瓶中的產(chǎn)物注入到色譜分離裝置；設(shè)置于該色譜分離裝置與收集裝置之間的第二樣品瓶，用以收集由色譜分離裝置出來(lái)的產(chǎn)物，該加氣泵連通于該第二樣品瓶，用以根據(jù)需要加壓。
4.如權(quán)利要求1所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，還可包括:設(shè)置于過(guò)濾反應(yīng)裝置與色譜分離裝置之間的至少一個(gè)第二減壓蒸餾、以及設(shè)置于色譜分離裝置與收集裝置之間的至少一個(gè)第三減壓蒸餾裝置，該真空泵連通于該第二減壓蒸餾裝置和第三減壓蒸餾裝置，用以根據(jù)需要進(jìn)行抽真空。
5.如權(quán)利要求1所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，還可包括:設(shè)置于合成反應(yīng)裝置與萃取反應(yīng)裝置之間、以及設(shè)置于萃取反應(yīng)裝置與第一減壓蒸餾裝置之間的至少一個(gè)合成反應(yīng)裝置或/和至少一萃取反應(yīng)裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該合成反應(yīng)裝置包括反應(yīng)室以及與反應(yīng)室連通的: 進(jìn)液口，與第一試劑瓶和第二試劑瓶連通，用以定量地加入第一試劑和第二試劑；加氣口，與加氣泵連通；固體進(jìn)料口，用以通過(guò)固體定量進(jìn)料器定量地加入固體試劑；液體進(jìn)料口，用以通過(guò)液體定量進(jìn)料器定量地加入液體試劑；回流口，與回流冷凝管連通；廢液口，與廢液瓶連通；出料口，用以流出產(chǎn)物的；加熱套，用以加熱反應(yīng)物；以及攪拌裝置，其中，廢液口與出料口通過(guò)三通閥門(mén)與反應(yīng)室連通。
7.如權(quán)利要求6所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，在該合成反應(yīng)裝置中，進(jìn)液口、加氣口、固體進(jìn)料口、液體進(jìn)料口、回流口設(shè)置于反應(yīng)室的頂部，廢液口、出料口設(shè)置于反應(yīng)室的底部，攪拌裝置探入反應(yīng)室的內(nèi)部。
8.如權(quán)利要求6所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，在該合成反應(yīng)裝置中，該加熱套由內(nèi)向外包括加熱層和保溫層，用以提供反應(yīng)所需的溫度；該攪拌裝置包括攪拌電機(jī)和攪拌器，用以使反應(yīng)充分、均勻。
9.如權(quán)利要求6所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該萃取反應(yīng)裝置包括反應(yīng)室以及與反應(yīng)室連通的: 加氣口，與加氣泵連通；進(jìn)料口，與合成反應(yīng)裝置的出料口連通；進(jìn)液口，與第一試劑瓶和第三試劑瓶連通；回流口，與回流冷凝管連通的；廢液口，與廢液瓶連通的；出料口，用以流出產(chǎn)物；以及攪拌裝置，其中，廢液口與出料口通過(guò)三通閥門(mén)與反應(yīng)室連通。
10.如權(quán)利要求9所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，在該萃取反應(yīng)裝置中，加氣口、進(jìn)料口、進(jìn)液口、回流口設(shè)置于反應(yīng)室的頂部，廢液口、出料口設(shè)置于反應(yīng)室的底部，攪拌裝置探入反應(yīng)室的內(nèi)部。
11.如權(quán)利要求9所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該萃取反應(yīng)裝置還包括設(shè)置于反應(yīng)室外部的加熱套。
12.如權(quán)利要求9所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該第一減壓蒸餾裝置包括: 抽真空口，與真空泵連通，用以降低內(nèi)部氣壓；出液口，與廢液瓶連通；進(jìn)料口，與萃取反應(yīng)裝置的出料口連通；出料口，用以流出產(chǎn)物的；進(jìn)液口，與第四試劑瓶連通；加氣口，與加氣泵連通；加熱裝置，用以加熱反應(yīng)物和攪拌裝置。
13.如權(quán)利要求12 所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該過(guò)濾反應(yīng)裝置包括反應(yīng)室以及與反應(yīng)室連通的: 進(jìn)液口，與第一試劑瓶和第四試劑瓶連通；進(jìn)料口，與第一減壓蒸餾裝置的出料口連通；出料口，用以流出產(chǎn)物的；加氣口，與加氣泵連通；廢液口，與廢液瓶連通；過(guò)濾網(wǎng)，設(shè)于廢液口前端，用以濾出廢液中的固體物質(zhì)；和攪拌裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，在該過(guò)濾反應(yīng)裝置中，進(jìn)液口、進(jìn)料口、出料口、加氣口設(shè)置于反應(yīng)室的頂部，廢液口、過(guò)濾網(wǎng)設(shè)置于反應(yīng)室的底部，攪拌裝置探入反應(yīng)室的內(nèi)部，過(guò)濾網(wǎng)是可拆卸更換的。
15.如權(quán)利要求13所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該色譜分離裝置連通于該過(guò)濾反應(yīng)裝置的出料口。
16.如權(quán)利要求1所述的富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)，其特征在于，該收集裝置包括:液體灌裝機(jī)，與該色譜分離裝置連接；冷凍干燥機(jī)，與該液體灌裝機(jī)連接。
17.一種采用權(quán)利要求1至16任一所述的連續(xù)化制備系統(tǒng)的富勒烯衍生物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)在合成反應(yīng)裝置中，通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第一試劑瓶中的第一試劑、第二試劑瓶中的第二試劑，由固體進(jìn)料口定量地加入固體試劑，由液體進(jìn)料口定量地加入第一液體試劑，攪拌均勻后，再由液體進(jìn)料口定量地加入第二液體試劑液，通過(guò)加熱套進(jìn)行加熱，在設(shè)定溫度下攪拌直至反應(yīng)物變?yōu)闊o(wú)色，停止攪拌后，若產(chǎn)物發(fā)生靜置分層，通過(guò)三通閥打開(kāi)出料口，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將下層的產(chǎn)物壓入萃取反應(yīng)裝置中，通過(guò)三通閥打開(kāi)廢液口，使廢液流入廢液瓶中；若產(chǎn)物不發(fā)生靜置分層，則通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將全部產(chǎn)物壓入萃取反應(yīng)裝置中； (2)在萃取反應(yīng)裝置中，通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第一試劑瓶中的第一試劑、第三試劑瓶中的第三試劑，攪拌一段時(shí)間后，若產(chǎn)物發(fā)生靜置分層，通過(guò)三通閥打開(kāi)出料口，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將下層的產(chǎn)物壓入第一減壓蒸餾裝置中，通過(guò)三通閥打開(kāi)廢液口，使廢液流入廢液瓶中；若產(chǎn)物不發(fā)生靜置分層，則通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將全部產(chǎn)物壓入減壓蒸餾裝置中； (3 )在第一減壓蒸餾裝置中，通過(guò)真空泵由抽真空口進(jìn)行抽真空，通過(guò)加熱裝置進(jìn)行蒸餾，由出液口將廢液流入廢液瓶中，產(chǎn)物蒸干后，通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第四試劑瓶中的第四試劑，攪拌均勻后，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓，用以將產(chǎn)物由出料口壓入過(guò)濾反應(yīng)裝置中； (4)在過(guò)濾反應(yīng)裝置中，通過(guò)加氣泵由加氣口加壓過(guò)濾，用以將廢液由廢液口壓入廢液瓶中，所需的產(chǎn)物留在過(guò)濾網(wǎng)上，再通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第四試劑瓶中的第四試劑，攪拌溶解后再次加壓過(guò)濾，再通過(guò)計(jì)量泵由進(jìn)液口定量地注入第一試劑瓶中的第一試劑，攪拌溶解后加壓，用以將產(chǎn)物由出料口壓入色譜分離裝置中； (5)產(chǎn)物在色譜分離裝置中經(jīng)過(guò)分離純化后，流入收集裝置中； (6)在收集裝置中，通過(guò)液體灌裝機(jī)將產(chǎn)物分裝到冷凍干燥機(jī)的樣品瓶中。
18.如權(quán)利要求17所述的富勒烯衍生物的制備方法，其特征在于，在步驟(4)與(6)之間，將產(chǎn)物通過(guò)一個(gè)或多個(gè)減壓蒸餾裝置，用以部分去除產(chǎn)物中的溶液以濃縮產(chǎn)物至所需濃度。
19.如權(quán)利要求17所述的富勒烯衍生物的制備方法，其特征在于，在步驟(5)前，將產(chǎn)物依次通過(guò)第一樣品瓶和進(jìn)樣器，用以緩沖和控制產(chǎn)物進(jìn)行下一步驟速度和量。
20.如權(quán)利要求17所述的富勒烯衍生物的制備方法，其特征在于，在步驟(5)后，將產(chǎn)物通過(guò)第二樣品瓶，用以緩沖產(chǎn)物進(jìn)行下一步驟速度。
21.如權(quán)利要求17所述的富勒烯衍生物的制備方法，其特征在于，第一試劑為水，第二試劑為GdOC82甲苯溶液，第三試劑為甲苯，第四試劑為甲醇，固體試劑為NaOH，第一液體試劑為T(mén)BAH水溶液，第二液體試劑為H2O2水溶液，得到的產(chǎn)物為GdOC82 (OH) n。
全文摘要
本發(fā)明提供富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)及制備方法。該富勒烯衍生物的連續(xù)化制備系統(tǒng)包括依次連通的合成反應(yīng)裝置、萃取反應(yīng)裝置、減壓蒸餾裝置、過(guò)濾反應(yīng)裝置、色譜分離裝置、收集裝置，還包括真空泵、加氣泵、第一試劑瓶、第二試劑瓶、第三試劑瓶、第四試劑瓶以及廢液瓶，且各部分之間都通過(guò)閥門(mén)以控制其連通關(guān)系。本發(fā)明提供的連續(xù)化制備系統(tǒng)，可在連續(xù)，密閉，無(wú)污染條件下進(jìn)行大規(guī)模制備，直至純品封裝，且可以根據(jù)實(shí)際需要增減分設(shè)備，改變制備流程，適用范圍廣的富勒烯衍生物的合成裝置。
文檔編號(hào)C01B31/02GK103101903SQ201310072099
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者孫寶云, 郭喜紅, 邢更妹, 董金泉, 趙宇亮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所