定義
獨立五元環規則”( IPR 規則)：
1987 年,Kroto 等[4 ] 提出了決定富勒烯穩定性的“獨立五元環規則”( IPR 規則) ,他認為,在穩定的富勒
烯結構中,所有的五元環都被六元環所隔離,相鄰五元環的存在會帶來較大的彎曲張力,如果富勒烯的球面
含有相鄰分布的2 個或多個五元環,碳籠就會因為存在較大的張力而不穩定。下圖為相鄰五元環的幾種基
非獨立五元環本構型)
這一規則因與實驗事實相符而在富勒烯研究領域被廣泛接受,迄今為止所有已合成的未修飾的富
勒烯分子都嚴格遵循這一規則. 符合IPR 規則的富勒烯被稱為IPR 富勒烯,反之則被稱為非IPR 富勒烯.
例子
表1 列出了不同碳數富勒烯Cn ( n = 20～100 ,除22 外的偶數) 的IPR 和非IPR 異構體的數目. 由此可見,對
於特定碳數的富勒烯,其非IPR 異構體的數目遠遠大於IPR 異構體的數目. 例如,就C60 和C70 而言,符合IPR 規則的富勒烯僅有1 種,而含相鄰五元環的富勒烯在理論上分別有1 811 和8 148 種之多;再如,小於C60的所有富勒烯(3 958 種) 均不可避免地含有相鄰五元環;隨著碳原子數量的增加,含相鄰五元環富勒烯的數量幾乎是個天文數字. 此外,還有一類含雜原子的富勒烯———雜富勒烯(或異質富勒烯) ,由於其在超導、光電子器件等方面的潛在套用,也正受到越來越多科學家的關注. 本文結合課題組10 餘年的研究工作,詳細總結了迄今為止已報導的60 余種富勒烯新結構,包括IPR 富勒烯、非IPR 富勒烯和氮雜富勒烯的合成、分離和結構表征,並對今後富勒烯研究的內容和重點進行了預測.
