KR20090130022A - 나노튜브 및 풀러렌을 포함하는 나노규모의 물품의 관능화 - Google Patents

나노튜브 및 풀러렌을 포함하는 나노규모의 물품의 관능화 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적으로 탄소-함유 분자를 포함하는 조성물 및 관련 방법을 제공한다. 일부의 경우, 본 발명은 분자의 비평면 부분을 포함하는 분자의 방향족 부분에 결합된 관능기를 포함하는 방향족 분자에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 탄소-함유 분자에 대한 광범위한 관능기의 도입능을 제공할 수 있다. 일부의 경우, 본 발명의 방법은 비교적 온화한 반응 조건, 예컨대 비교적 저온, 저압을 사용하고/거나, 강산 또는 강염기의 부재 하에 수행할 수 있다. 본 발명은 광전지 장치, 센서, 배터리 및 전극 (예를 들어, 전기촉매작용에 사용됨)을 비롯한 다양한 용도에 유용할 수 있는 분자를 합성하기 위한 손쉬운 기본 접근법을 제공할 수 있다.
탄소-함유 분자, 나노튜브, 풀러렌, 관능기, 비평면

Description

나노튜브 및 풀러렌을 포함하는 나노규모의 물품의 관능화 {FUNCTIONALIZATION OF NANOSCALE ARTICLES INCLUDING NANOTUBES AND FULLERENES}
본 발명은 치환된 탄소-함유 분자를 포함하는 조성물 및 관련 방법을 제공한다.
관련 출원
본 출원은 2007년 3월 7일자로 출원되고, 그 내용이 본원에 참고로 포함된 동시-계류중인 미국 가출원 일련번호 제60/905,495호에 대해서 35 U.S.C. § 119(e) 하에 우선권을 주장한다.
비평면 탄소-함유 분자, 예컨대 탄소 나노튜브 및 풀러렌은 그들의 독특한 기계적 및 전기적 특성, 뿐만 아니라 나노기술에서의 그들의 잠재적인 응용으로 인해 매우 주목받고 있다. 전형적으로, 그와 같은 분자는 흑연 기화 및 아크 기화를 비롯한 고온법에 의해 수득된다. 또한, 상기 분자는 일반적으로 용해도가 낮다. 종종 탄소 나노튜브의 특성을 최적화시키기 위해 그들의 공유 관능화가 요구될 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 탄소 나노튜브의 표면에 대한 카르벤, 니트렌 또는 디아조늄 염의 첨가를 비롯한 적은 수의 방법만이 개발되어 있다. 또한, 탄소 나노튜브의 관능화는 아조메틴 일리드의 1,3-양극성 고리첨가를 통해 달성될 수 있 다. 그러나, 다수의 공지된 방법은 고온, 긴 반응 시간, 및/또는 강염기 또는 강산을 요한다.
따라서, 개선된 방법이 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
Figure 112009060988419-PCT00001
상기 식에서,
A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고, R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, =O, 히드록시, 할라이드, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴 또는 헤테로아릴 (임의로 치환됨)이고,
Figure 112009060988419-PCT00002
는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
본 발명은 또한 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
Figure 112009060988419-PCT00003
상기 식에서,
A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고, R1, R2 및 R3은 동 일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각 원자 또는 화학적 기이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 제2 원자 또는 화학적 기로 대체될 수 있거나, 또는 상기 화합물 중 R1, R2 또는 R3 이외의 나머지 부분에 대해 반응하지 않는 조건 하에 제2 원자 또는 화학적 기에 대한 연결에 참여할 수 있고,
Figure 112009060988419-PCT00004
는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
본 발명은 또한 임의로 융합된 네트워크가 종결되는 보더(border) 및 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합된 5-원 탄소 고리를 포함하는 관능기 (여기서 상기 두 원자는 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자임)를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 치환된 탄소-함유 분자를 형성하기 위해서 알킨, 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자, 및 pKa가 5.0보다 더 양성인 친핵체를 반응시키는 단계 (여기서 친핵체는 pKa가 5.0보다 더 양성인 짝산을 가짐)를 포함하는, 치환된 탄소-함유 분자의 합성 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 알킬, 탄소-함유 분자 및 친핵체를 100℃ 미만의 온도 및 10,000 atm 미만의 압력에서 반응시켜, 방향족 고리 및 4개 이상의 고리 원자를 포함하는 고리를 포함하는 관능기를 포함하는 치환된 탄소-함유 분자인 생성물을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 관능기는 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자인 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합되는 것인, 치환된 탄소-함유 분자 의 합성 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따른 관능화된 탄소-함유 분자의 합성을 보여준다.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따른 관능화된 풀러렌 분자의 합성을 보여준다.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따른 관능화된 탄소 나노튜브의 합성을 보여준다.
도 4는 본 발명의 한 실시양태에 따른, 링커에 의해 연결된 두 개의 관능기를 포함하는 다관능성 탄소 나노튜브의 합성을 보여준다.
본 발명의 다른 측면, 실시양태 및 특색은 수반되는 도면과 함께 고려할 때 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 수반되는 도면은 개략적인 것이며, 비율에 맞게 그린 것은 아니다. 명확하게 하기 위해, 모든 성분이 모든 도면에 표지된 것은 아니며, 당업자가 본 발명을 이해하는데 설명이 필요없는 본 발명의 각 실시양태의 모든 성분은 나타내지 않는다. 본원에 포함된 모든 특허 출원 및 특허는 그 전체로 참고로 포함된다. 상반되는 경우, 정의를 비롯한 본 명세서가 우선할 것이다.
본 발명은 일반적으로 탄소-함유 분자를 포함하는 조성물 및 관련 방법을 제공한다.
일부의 경우, 본 발명은 분자의 비평면 부분을 비롯한 분자의 방향족 부분에 결합된 관능기를 포함하는 방향족 분자, 및 그러한 분자의 합성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 유리하게는 탄소-함유 분자를 비롯한 방향족 분자에 광범위한 관능기를 도입시키는 능력을 제공할 수 있다. 일부의 경우, 본 발명의 방법은 비교적 온화한 반응 조건, 예컨대 비교적 저온, 저압을 사용하고/거나, 강산 또는 강염기의 부재 하에 수행될 수 있다. 본 발명은 광전지 장치, 센서, 배터리 및 전극 (예를 들어, 전기촉매작용에 사용됨)을 비롯한 다양한 용도에 유용할 수 있는 분자를 합성하기 위한 손쉬운 기본(modular) 접근법을 제공할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 치환된 또는 관능화된 탄소-함유 분자의 합성 방법을 제공한다. 본원에서 사용될 때, "치환된" 및 "관능화된"이라는 용어는 업계에서의 그들의 통상의 의미가 주어지며, 새로운 관능기 (예를 들어, 원자 또는 화학적 기)가 화학종에 결합되도록 변형 (예를 들면, 반응)된 화학종에 적용된다. 일부의 경우, 관능기는 탄소-함유 분자의 하나 이상의 원자에 대한 결합을 형성할 수 있다. 일부의 경우, 관능기는 예를 들어 수소 원자와 같이 탄소-함유 분자에 이미 결합된 또 다른 기를 대체할 수 있다. 일부의 경우, 관능기 (예를 들어, 고리)는 탄소-함유 분자의 둘 이상의 원자를 통해 탄소-함유 분자에 융합될 수 있다. 본 발명의 방법은 광범위한 원자 또는 화학적 기를 사용하여 탄소-함유 분자의 관능화에 허용될 수 있다. 일부의 경우, 본 발명은 복수의 기의 관능화 및/또는 탄소-함유 분자 상의 선택된 위치에서의 관능화에 허용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 분자의 방향족 부분에 융합된 관능기를 포함하는 탄소-함유 분자의 합성을 포함할 수 있다. 관능기는 추가로 반응하여 탄소-함유 분자 및/또는 관능기에 부가적인 기를 부착시킬 수 있는 원자 또는 기를 포함한다. 즉, 관능기는 탄소-함유 분자에 결합될 수 있는 광범위한 부가적인 관능기를 위한 전구체로서의 역할을 할 수 있다. 이는 안정성, 용해성, 혼화성, 생체적합성, 광학 특성, 전기적 특성, 결합 특성, 표면 친화도 등을 비롯한 탄소-함유 분자의 다양한 특성의 손쉬운 조절을 허용할 수 있다.
탄소-함유 분자는, 본원에 기재된 바와 같이, 전형적으로는 고리, 예컨대 방향족 고리의 융합된 네트워크를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 10개 이상, 20개 이상, 30개 이상, 40개 이상, 또는 일부의 경우, 50개 이상의 방향족 고리의 융합된 네트워크를 포함한다. 탄소-함유 분자는 실질적으로 평면 또는 실질적으로 비평면일 수 있거나, 또는 평면 또는 비평면 부분을 포함할수 있다. 탄소-함유 분자는 융합된 네트워크가 거기에서 종결되는 보더를 임의로 포함할 수 있다. 예를 들어, 흑연의 시트는 융합된 네트워크가 거기에서 종결되는 보더를 포함하는 평면 탄소-함유 분자이지만, 풀러렌은 그러한 보더가 없는 비평면 탄소-함유 분자이다. 일부의 경우, 보더는 수소 원자로 치환될 수 있다. 일부의 경우, 보더는 산소 원자를 포함하는 기 (예를 들어, 히드록실)로 치환될 수 있다. 다른 경우에, 보더는 본원에 기재된 바와 같이 치환될 수 있다. "융합된 네트워크"라는 용어에는 예를 들어 비페닐기가 포함되지 않을 수 있는데, 여기서 두 개의 페닐 고리는 단일 결합에 의해 연결되며 융합되지는 않는다. 일부의 경우, 융합된 네트워크는 실질적으로 탄소 원자를 포함할 수 있다. 일부의 경우, 융합된 네트워크는 탄소 원자 및 헤테로원자를 포함할 수 있다. 탄소-함유 분자의 일부 예에는 그라펜, 탄소 나노튜브 (예를 들어, 단일-벽 탄소 나노튜브, 다중-벽 탄소 나노튜브), 및 풀러렌이 포함된다.
탄소-함유 분자는 임의로 비평면 부분, 예를 들어, 볼록한 표면 및 오목한 표면 (여기서 "표면"은 본 문맥상 폴리시클릭 구조를 특징짓는 분자 또는 시트의 면이라고 정의됨)을 갖는 굽은 부분을 포함할 수 있다. 비평면 부분을 포함하는 탄소-함유 분자의 예에는 풀러렌, 탄소 나노튜브, 및 그의 단편, 예컨대 코라눌렌이 포함된다. 일부의 경우, 비평면 방향족 부분은 sp2.x의 혼성화를 갖는 탄소 원자를 포함할 수 있으며, 여기서 x는 1 내지 9이고, 즉, 상기 탄소 원자는 sp2와 sp3 사이의 혼성화를 가질 수 있으며, 여기서 상기 혼성화는 당업자가 이해하게 되겠지만 분자의 비평면성의 특징이다. 이러한 실시양태에서, x는 또한 2 내지 8, 3 내지 7, 또는 4 내지 6일 수 있다. 전형적으로, 평면 방향족 기 및 폴리시클릭 방향족 기 (예를 들어, 페닐, 나프틸)는 sp2 혼성화를 갖는 탄소 원자를 포함할 수 있는 한편, 비-방향족의 비평면 기 (예를 들어, 알킬기)는 sp3 혼성화를 갖는 탄소 원자를 포함할 수 있다. 비평면 방향족 기, 예컨대 탄소-함유 분자의 비평면 부분에서의 탄소 원자에서, sp2-혼성화된 탄소 원자가 뒤틀려 (예를 들어, 굽어서) 탄소-함유 분자의 비평면 또는 굽은 부분을 형성할 수 있다. 이론에 의해 구속되지 않기를 바라면서, 상기 뒤틀림은 각 변형을 야기할 수 있으며, 탄소 원자의 혼성화를 변경시킬 수 있다. 그 결과, 변형된 탄소 원자의 반응성이 강화될 수 있다.
일부의 경우, 탄소-함유 분자는 풀러렌이다. 본원에서 사용될 때, "풀러렌"이라는 용어는 업계에서의 그의 통상의 의미가 주어지며, 일반적으로 5-원 및/또는 6-원 방향족 고리의 융합된 네트워크를 포함하는 실질적으로 구형인 분자에 적용된다. 예를 들어, C60은 축구공의 모양과 유사한 풀러렌이다. 풀러렌이라는 용어에는 또한 구형의 형상과 관련된 모양, 예컨대 타원체를 갖는 분자가 포함될 수 있다. 탄소 나노튜브는 6-원 고리 이외의 고리를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 일부 실시양태에서, 풀러렌은 7-원 고리 또는 그 이상의 고리를 포함할 수 있다. 풀러렌은 C36, C50, C60, C70, C76, C84 등을 포함할 수 있다.
일부의 경우, 탄소-함유 분자는 탄소 나노튜브이다. 본원에서 사용될 때, "탄소 나노튜브"라는 용어는 업계에서의 그의 통상의 의미가 주어지며, 6-원 방향족 고리의 융합된 네트워크를 포함하는 실질적으로 원통형인 분자에 적용된다. 일부의 경우, 탄소 나노튜브는 솔기(seam)가 없는 원통형 구조로 말린 흑연 시트와 흡사할 수 있다. 탄소 나노튜브는 또한 6-원 고리 이외의 고리를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 전형적으로, 탄소 나노튜브의 하나 이상의 말단은, 즉, 굽은 또는 비평면인 방향족 기로 캡핑될 수 있다. 탄소 나노튜브는 나노미터 단위의 직경 및 밀리미터 단위의 길이를 가질 수 있어서, 종횡비는 100 초과, 1000, 10,000, 또는 그 이상이다. "탄소 나노튜브"라는 용어에는 단일-벽 나노튜브 (SWCNT), 다중-벽 나노튜브 (MWCNT) (예를 들어, 동심 탄소 나노튜브), 그의 무기 유도체 등이 포함된다. 일부 실시양태에서, 탄소 나노튜브는 단일-벽 탄소 나노튜브이다. 일부의 경우, 탄소 나노튜브는 다중-벽 탄소 나노튜브 (예를 들어, 이중-벽 탄소 나노튜브)이다.
본 발명은 탄소-함유 분자 및 거기에 결합된 관능기를 포함하는 조성물을 제공한다. 예를 들어, 상기 조성물은 융합된 네트워크가 거기에서 종결되는 보더를 임의로 포함하는 방향족 고리의 융합된 네트워크, 및 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합된 5-원 탄소 고리를 포함하는 관능기를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 두 개의 원자는 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자이다. 일부 실시양태에서, 본 발명은 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 조성물을 제공한다.
Figure 112009060988419-PCT00005
상기 식에서, A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고, R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각 원자 또는 화학적 기이고,
Figure 112009060988419-PCT00006
는 단일 결합 또는 이중 결합이다. 일부의 경우, R1, R2 및 R3은 =O, 히드록시, 할라이드, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴 또는 헤테로아릴 (임의로 치환됨)일 수 있다. 상기 구조에서, 5-원 탄소 고리는 상기 구조가 하기의 기를 포함하도록 A의 두 개의 원자를 통해 A에 융합될 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00007
상기 식에서, "
Figure 112009060988419-PCT00008
"는 비평면 방향족 부분을 포함한다. 두 개의 원자는 융합된 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 화합물은 하기의 구조를 포함할 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00009
상기 식에서, R1은 에스테르이고, R2는 이탈기이다. R1은 산 클로라이드, 카르복실산 또는 그의 염, 에스테르, 아미드, 또는 이들의 치환된 유도체일 수 있다.
일부 실시양태에서, R1은 하기의 구조를 갖는다.
Figure 112009060988419-PCT00010
상기 식에서, X는 H, OH, 할라이드, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 또는 그의 염 (임의로 치환됨)이고, R2는 이탈기이고, R3은 =O, =S 또는 =NR4이다. R1은 산 클로라이드, 카르복실산 또는 그의 염, 에스테르, 아미드, 다른 카르보닐기 또는 이들의 치환된 유도체일 수 있다. 본원에서 사용될 때, "이탈기"는 합성 유기 화학 업계에서의 그의 통상의 의미가 주어지며, 친핵체에 의해 대체될 수 있는 원자 또는 기에 적용된다. 적합한 이탈기의 예에는 할라이드 (예컨대 클로라이드, 브로마이드 및 요오다이드), 알칸술포닐옥시, 아렌술포닐옥시, 알킬-카르보닐옥시 (예를 들어 아세톡시), 아릴카르보닐옥시, 메실옥시, 토실옥시, 트리플루오로메탄-술포닐옥시, 아릴옥시, 메톡시, N,O-디메틸히드록실아미노, 픽실 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 일부의 경우, 이탈기는 전자-끄는 기로 치환된 아릴옥시기 (예를 들어, 2-니트로페녹시, 2,4-디니트로페녹시)이다. 이탈기의 일부 특정 예는 하기의 구조를 포함한다.
Figure 112009060988419-PCT00011
및
한 실시양태에서, 상기 화합물은 하기의 구조를 가질 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00013
.
일부 실시양태에서, 상기 화합물은 하기의 구조를 가질 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00014
상기 식에서, R5는 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 그의 염 (임의로 치환됨)이다.
일부 실시양태에서, R1, R2 및/또는 R3은 연결되어 고리를 형성할 수 있다. 예를 들어, R1, R2 및 R3 중 임의의 두 개가 연결되어 고리를 형성할 수 있다. 상기 고리는 임의의 개수의 고리 원자를 포함할 수 있으며, 탄소 원자, 헤테로원자, 금속 등을 포함할 수 있다. 상기 고리는 또한 본원에 기재된 바와 같이 임의로 치환될 수 있다. 일부 실시양태에서, R1 및 R3이 연결되어 6개 이상의 고리 원자를 포함하는 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시양태는 탄소-함유 분자에 융합된 둘 이상의 관능기를 포함할 수 있다. 일부의 경우, 둘 이상의 관능기는 링커에 의해 연결될 수 있다. 탄소-함유 분자는 하기 화학식을 갖는 둘 이상의 기를 포함할 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00015
상기 식에서, 각 관능기의 R1은 링커에 의해 연결된다. 링커는 연성 링커, 예컨대 알킬 또는 헤테로알킬 기일 수 있거나, 또는 링커는 강성 링커, 예컨대 아릴, 헤테로아릴, 알켄, 헤테로알켄, 알킨, 또는 헤테로알킨 기일 수 있다. 예를 들어, 링커는 페닐, 피리디닐, 피롤릴, 티오페닐, 푸라닐, 비페닐, 또는 입티세닐 기, 타르트레이트 에스테르, 아세틸렌, 알켄, 이들의 조합물 등일 수 있다. 일부의 경우, 링커는 관능기에 공유적으로 결합될 수 있다. 일부의 경우, 링커는 관능기에 비공유적으로 결합될 수 있다. 비공유 결합의 예에는 이온 결합, 수소 결합 (예를 들어, 히드록실, 아민, 카르복실, 티올 및/또는 유사 관능기 간), 배위 결합 (예를 들어 금속 이온 및 한자리 또는 여러자리 리간드 사이의 착물화 또는 킬레이트화), 등이 포함된다. 비공유 결합은 또한 반데르발스 상호작용을 포함할 수 있다. 도 4에서의 예시적 실시양태에서 나타나듯이, 화합물 (70)은 각각이 탄소 나노튜브의 상이한 비평면 부분에 융합된 두 개의 5-원 고리를 포함하는 탄소 나노튜브이며, 두 고리는 링커에 의해 연결된다.
본 발명은 또한 관능화된 또는 치환된 탄소-함유 분자의 합성 방법을 제공한다. 일부 실시양태는 치환된 탄소-함유 분자를 생성하기 위해서 알킨, 탄소-함유 분자 및 친핵체를 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 도 1에서 예시적 실시양태에 의해 나타낸 바와 같이, 알킨, 탄소-함유 분자, 및 친핵체를 반응시켜서, 서로 공유 결합된 각 성분 (예를 들어, 알킨, 탄소-함유 분자 및 친핵체)의 일부 이상을 포함하는 생성물을 형성할 수 있다. 본원에서 사용될 때, "반응시키다" 또는 "반응시키는"이라는 표현은 안정한 단리성 화합물을 생성하기 위한 둘 이상의 성분 사이의 결합의 형성에 적용된다. 예를 들어, 제1 성분 및 제2 성분을 반응시켜서, 공유 결합에 의해 연결된 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 하나의 반응 생성물을 형성할 수 있다. 즉, "반응시키는"이라는 용어는 용매, 촉매, 염기, 리간드 또는 성분(들)과의 반응의 발생을 촉진시키는 역할을 할 수 있는 다른 물질의 상호작용에 적용되지는 않는다. "안정한 단리성 화합물"은 단리된 반응 생성물에 적용되며, 불안정한 중간체 또는 전이 상태에는 적용되지 않는다. 다양한 관능기가 알킨 (예를 들어, 친전자체) 및 친핵체를 바꿈으로써 탄소-함유 분자 상에 설치될 수 있다.
일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 알킨 및 친핵체와의 반응이 탄소-함유 분자의 비평면 방향족 부분에 결합된 관능기를 형성하도록 비평면 방향족 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관능기는 비평면 방향족 부분의 두 원자를 통해 탄소-함유 분자에 융합된 고리를 포함할 수 있다. 고리는 탄소 원자, 또는 탄소 원자 및 헤테로원자의 조합을 포함할 수 있다. 일부의 경우, 고리는 4개 이상의 고리 원자, 5개 이상의 고리 원자, 6개 이상의 고리 원자, 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 5-원 고리가 탄소-함유 분자에 융합될 수 있다.
일부의 경우, 둘 이상의 관능기 또는 그의 전구체 (예를 들어, 알킨, 친핵체)는 본원에 기재된 바와 같이 링커에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 탄소-함유 분자에 융합된 둘 이상의 관능기의 형성을 포함할 수 있는데, 여기서 둘 이상의 관능기는 링커기에 의해 연결된다. 링커는 예를 들어 타르트레이트 에스테르, 방향족 기, 또는 본원에 기재된 바와 같은 다른 기일 수 있다. 일부의 경우, 탄소-함유 분자는 탄소-함유 분자 상의 하나 이상의 위치에서 관능화될 수 있는데, 여기서 상기 위치의 상대적 위치는 적당한 크기 및/또는 길이의 링커를 고름으로써 선택될 수 있다. 예를 들어, 비교적 서로 근접한 두 관능기의 형성은, 예를 들어, 링커에 의해 연결된 두 알킨기를 포함하는 반응물을 선택함으로써 달성될 수 있는데, 여기서 링커는 탄소-함유 분자 상의 관능화된 위치 사이의 원하는 거리에 따른 분자 크기 및/또는 길이를 갖는다. 일부의 경우, 강성 링커를 이용할 수 있는데, 여기서 강성 링커는 탄소-함유 분자에 결합될 때의 관능기 사이의 충분한 거리를 설정 및 유지하는 충분한 강성 또는 입체적 특성을 갖는다.
일부의 경우, 링커는 사슬, 예컨대 알킬 또는 헤테로알킬 사슬과 함께 사슬의 말단에 부착된 관능기 또는 관능기들, 또는 그의 전구체 (예를 들어, 알킨, 친핵체)를 포함할 수 있다. 한 세트의 실시양태에서, 강성 링커는 아릴, 헤테로아릴, 알켄, 헤테로알켄, 알킨, 또는 헤테로알킨 기를 포함할 수 있다. 그러한 강성 링커를 사용하는 경우, 그들은 일정 길이를 가질 수 있거나, 또는 적어도 하기 분자의 길이만큼 큰 길이로 관능기 또는 관능기 전구체를 효과적으로 분리시킬 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00016
또는
Figure 112009060988419-PCT00017
상기 식에서, x는 2 이상이거나, 또는 다른 실시양태에서는, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 그 이상이다. 상기 구조는 사용할 수 있는 링커의 임의의 유형과 관련하여 한정하기 위함이 아니라, 단지 당업자가 이해하게될 분자 규모로 측정된 바와 같은, 링커가 제공할 수 있는 분리 길이의 상대적 치수이다. 본 발명의 상기 측면에서, 링커는 상기 분자의 비강성 부분이 두 관능기를 강성 부분 자체의 거리보다 근접하게 할 때조차도, 링커의 강성 및 비강성 부분의 조합이 두 관능기를 적어도 상기한 (상대적 치수로서의) 거리만큼 분리시키는 한, 하나 이상의 강성 부분 및 하나 이상의 비강성 부분을 포함할 수 있다. 본원에서 사용될 때, "강성" 부분은 그의 말단이 하나 이상의 결합을 깨뜨리지 않고는 (온도 등에 따른 통상의 분자-규모 변화 이외에는) 바뀔 수 없는 분자의 부분을 의미한다. 예를 들어, sp3-혼성화된 탄소 원자를 포함하는 분자의 부분은 강성이 아닐 것이며 (예를 들어, 알킬 사슬 등), sp2-혼성화 또는 sp-혼성화된 탄소 원자는 비교적 보다 고도의 강성을 부여할 것이다 (예를 들어, 아릴기, 알키닐기). 당업자는 상기의 용어를 이해할 것이다.
일부의 경우, 탄소-함유 분자는 추가로 반응시켜서 분자에 부가적인 기를 도입시킬 수 있는 원자 또는 기를 포함할 수 있다. 탄소-함유 분자 상으로의 제1 관능기의 도입은 제1 관능기의 부가적인 관능화를 고려할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 치환된 탄소-함유 분자를 형성하기 위해서 탄소-함유 분자 및 알킨을 제1 친핵체와 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 치환된 탄소-함유 분자와 제2 친핵체 또는 다른 화학종 (예를 들어, 관능기 전구체)의 후속 반응으로 다른 관능기를 예를 들어 공유 결합을 통해 탄소-함유 분자에 첨부시킬 수 있다.
예를 들어, R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 제2 원자 또는 화학적 기로 대체시킬 수 있거나, 또는 제2 원자 또는 화학적 기에 대한 연결 (예를 들어, 결합)에 참여할 수 있다. 본원에서 사용될 때, "대체된"이라는 용어는 제1 관능기가 예를 들어 SN2 반응에서와 같이 제2 관능기에 의해 적어도 부분적으로 대체되는 화학 반응에 적용될 수 있다. 상기 원자 또는 기는 또 다른 원자 또는 기와 결합 (예를 들어, 공유, 비공유)을 형성할 수 있는 반응성 기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 치환된 탄소-함유 분자는 친핵체와의 반응이 이탈기를 대체할 수 있도록 이탈기를 포함할 수 있다. 다르게는, 치환된 탄소-함유 분자는 결합을 형성하기 위해 친전자적 반응물에 전자를 공여할 수 있는 친핵체를 포함할 수 있다. 일부의 경우, 치환된 탄소-함유 분자는 라디칼 반응, 고리형 협동 반응 (예를 들어, 디엘스-앨더(Diels-Alder) 반응, 고리첨가반응), 금속-촉매화된 반응 (예를 들어, 복분해 반응), 산화 반응, 환원 반응, 또는 업계에 공지된 임의의 다른 화학 반응을 겪는 기를 포함할 수 있다. 관능화 (예를 들어, 치환, 첨가 등)는 상기 화합물 (예를 들어, 탄소-함유 분자) 중 R1, R2 또는 R3 이외의 나머지에는 비반응성일 수 있는 조건 하에 수행될 수 있다.
일부 실시양태에서, R1, R2 또는 R3은 가교결합기, 즉, 또 다른 기와 결합을 형성할 수 있는 기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가교결합기는 탄소-함유 분자 및 중합체 (예를 들어, 탄소-함유 분자 상의 관능기를 통해) 사이에, 또는 두 중합체 사이에 결합을 형성할 수 있다. 가교결합기는 예를 들어 산 클로라이드, 알켄, 알킨, 할라이드, 금속을 킬레이팅할 수 있는 기 등을 포함할 수 있고, 업계에 공지된 방법을 사용하여 반응시킬 수 있다. 일부의 경우, R1, R2 또는 R3은 복분해 반응을 통해 반응시켜서 또 다른 분자 또는 기의 말단 알켄에 대해 결합을 형성할 수 있는 말단 알켄을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 제1 비양성자성 친핵체, 알킨 및 탄소-함유 분자 사이의 반응을 통한 하전된 중간체의 형성을 포함할 수 있다. 하전된 중간체는 안정한 단리성 화합물일 수 있거나, 또는 일부의 경우, 중간체는 단리되지 못할 수 있다. 하전된 중간체는 추가로 제2 양성자성 친핵체, 예컨대 알콜, 아민, 티올, 에나민, 에놀레이트 등과 반응시킬 수 있다. 일부의 경우, 제1 비양성자성 친핵체는 하전된 중간체를 생성하기 위한 촉매로서 사용될 수 있다. 도 2에 나타낸 예시적 실시양태에서, C60을 N,N-디메틸아미노피리딘 (DMAP) (예를 들어, 제1 친핵체) 및 디메틸 아세틸렌-디카르복실레이트 (DMAD) (예를 들어, 알킨)와 반응시켜서 치환된 분자 (10)을 생성할 수 있으며, 이것을 예를 들어 알콜 또는 다른 화학종 (예를 들어, 제2 친핵체)과 추가로 반응시켜서 치환된 분자 (20)을 형성할 수 있다. 또 다른 예시적 실시양태에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 탄소 나노튜브 (40)을 제1 친핵체 (예를 들어, "Nuc*") 및 알킨과 반응시켜서 하전된 분자 (50)을 생성할 수 있고, 이것을 제2 친핵체 (예를 들어, "Nuc")와 추가로 반응시켜서 치환된 탄소 나노튜브 (60)을 얻을 수 있다.
본 발명의 방법은 유리하게는 본원에 기재된 바와 같은 생성물을 형성하기 위해서 공지된 방법에 비해 비교적 온화한 조건을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 알킨, 친핵체 및 탄소-함유 분자 사이의 반응은 100℃ 미만, 80℃ 미만, 60℃ 미만, 40℃ 미만, 또는 일부의 경우, 30℃ 미만의 온도에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응은 실온에서 수행될 수 있다. 반응은 또한 10,000 atm 미만, 5000 atm 미만, 1000 atm 미만, 500 atm 미만, 100 atm 미만, 50 atm 미만, 또는 10 atm 미만의 압력에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응은 약 1 atm의 압력에서 수행될 수 있다.
일부의 경우, 본 발명의 방법은 알킨, 친핵체 및/또는 탄소-함유 분자의 반응성을 강화시키기 위한 추가의 반응물 없이 수행될 수 있다. 예를 들어, 공지의 방법은 탄소-함유 분자를 관능화시키기 위해 강산 (예를 들어, 질산) 또는 강염기 (예를 들어, 리튬 디이소프로필 아민)의 사용을 요할 수 있다. 본 발명의 방법은 강산 또는 강염기의 부재 하에 수행될 수 있다. 당업자는 강산 및 강염기를 식별할 수 있을 것이다. 강산의 예에는 질산, 황산, 염산, 브롬화수소산 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 강염기의 예에는 리튬 디이소프로필 아민 (LDA), 알킬 리튬 (예를 들어, 부틸 리튬), 나트륨 아미드, 금속 수산화물 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 본원에서 사용될 때, 강산 또는 강염기는 반응하여 생성물 (예를 들어, 치환된 탄소-함유 분자)의 적어도 일부를 형성하는 임의의 반응 성분 (예를 들어, 알킨, 친핵체, 탄소-함유 분자)을 가리키지는 않는다. 오히려, 강산 및 강염기는 반응 성분의 활성화 및/또는 반응 강화를 위해 이용되는 반응물을 가리킬 수 있다.
상기의 온화한 조건을 사용하여 탄소-함유 분자 (예를 들어, 비평면 탄소-함유 분자)를 관능화시키는 능력은, 공지의 방법이 충분한 반응성을 제공하기 위해서 일반적으로 고온 (예를 들어, 100℃ 초과), 고압, 또는 강산 및/또는 강염기의 사용을 요구했으므로 놀라울 수 있다.
본 발명의 방법은 광범위한 관능기를 포함하는 탄소-함유 분자를 합성하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 관능기에는 펩티드, 단백질, DNA, RNA, 펩티드 핵산 (PNA), 금속 착물, 금속용 리간드, 단백질용 리간드, 항체, 분극성 방향족화합물, 크라운 에테르, 히드록실 아민, 중합체, 중합용 개시제, 액정, 플루오르화탄소, 합성 수용체 등이 포함될 수 있다. 일부의 경우, 상기 화합물은 DNA, RNA, PNA 또는 단백질에 공유 결합될 수 있다. 탄소-함유 분자의 특성은 또한 융합된 방향족 네트워크의 굽은 부분의 치환에 기초하여 조절될 수 있다. 당업자는 어떤 유형의 관능기가 바람직한 특정 특성, 예컨대 분석물을 측정하는 능력을 제공할 지를 인식하게 될 것이다. 한 세트의 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 표적 분석물의 측정을 위한 결합 부위로 관능화될 수 있는데, 여기서 탄소-함유 분자는 표적 분석물과 상호작용할 수 있는 결합 부위로 관능화될 수 있다.
일부 실시양태에서, 분석물 및 결합 부위 사이의 상호작용은 결합, 예컨대 공유 결합 (예를 들어, 탄소-탄소, 탄소-산소, 산소-규소, 황-황, 인-질소, 탄소-질소, 금속-산소 또는 다른 공유 결합), 이온 결합, 수소 결합 (예를 들어, 히드록실, 아민, 카르복실, 티올 및/또는 유사 관능기 사이), 배위 결합 (예를 들어, 금속 이온 및 한자리 또는 여러자리 리간드 사이의 착물화 또는 킬레이트화) 등의 형성을 포함할 수 있다. 상호작용은 또한 반데르발스 상호작용을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 상호작용은 분석물과의 공유 결합의 형성을 포함한다. 결합 부위는 또한 생물학적 분자 쌍 사이의 결합을 통해 분석물과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 표적 분석물 상에서 상보적 실체, 예컨대 아비딘 또는 스트렙트아비딘에 특이적으로 결합하는 비오틴과 같은 실체를 포함할 수 있다.
일부의 경우, 결합 부위는 매질 (예를 들어, 용액, 증기상, 고상) 내에서 또 다른 생물학적 또는 화학적 분자에 결합할 수 있는 생물학적 또는 화학적 분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 결합 부위는 관능기, 예컨대 티올, 알데히드, 에스테르, 카르복실산, 히드록실 등일 수 있으며, 여기서 관능기는 분석물과 결합을 형성한다. 일부의 경우, 결합 부위는 중합체 내의 전자-풍부 또는 전자-부족 부분일 수 있으며, 여기서 분석물 및 전도성 중합체 사이의 상호작용은 정전기적 상호작용을 포함한다.
결합 부위는 또한 단백질, 핵산, 당단백질, 탄수화물, 호르몬 등을 비롯한 생물학적 분자 쌍 사이에서 일어나는 상호작용을 통해 생물학적으로 분석물과 결합할 수 있다. 구체적인 예에는 항체/펩티드 쌍, 항체/항원 쌍, 항체 단편/항원 쌍, 항체/항원 단편 쌍, 항체 단편/항원 단편 쌍, 항체/부착소(hapten) 쌍, 효소/기질 쌍, 효소/억제제 쌍, 효소/보조 인자(cofactor) 쌍, 단백질/기질 쌍, 핵산/핵산 쌍, 단백질/핵산 쌍, 펩티드/펩티드 쌍, 단백질/단백질 쌍, 소분자/단백질 쌍, 글루타티온/GST 쌍, 항-GFP/GFP 융합 단백질 쌍, Myc/Max 쌍, 말토스/말토스 결합 단백질 쌍, 탄수화물/단백질 쌍, 탄수화물 유도체/단백질 쌍, 금속 결합 태그/금속/킬레이트, 펩티드 태그/금속 이온-금속 킬레이트 쌍, 펩티드/NTA 쌍, 렉틴/탄수화물 쌍, 수용체/호르몬 쌍, 수용체/이펙터 쌍, 상보적 핵산/핵산 쌍, 리간드/세포 표면 수용체 쌍, 바이러스/리간드 쌍, 단백질 A/항체 쌍, 단백질 G/항체 쌍, 단백질 L/항체 쌍, Fc 수용체/항체 쌍, 비오틴/아미딘 쌍, 비오틴/스트렙트아비딘 쌍, 약물/표적 쌍, 아연 핑거/핵산 쌍, 소분자/펩티드 쌍, 소분자/단백질 쌍, 소분자/표적 쌍, 탄수화물/단백질 쌍, 예컨대 말토스/MBP (말토스 결합 단백질), 소분자/표적 쌍, 또는 금속 이온/킬레이트화제 쌍이 포함된다.
분석물은 화학적 또는 생물학적 분석물일 수 있다. "분석물"이라는 용어는 분석될 임의의 화학적, 생화학적 또는 생물학적 실체 (예를 들어, 분자)를 가리킬 수 있다. 일부의 경우, 중합체성 구조는 분석물에 대해 높은 특이성을 갖도록 선택될 수 있고, 예를 들어, 화학적, 생물학적 또는 폭발성 센서일 수 있다. 일부 실시양태에서, 분석물은 방사성 중합체 물질의 일부 이상과 상호작용할 수 있는 관능기를 포함한다. 예를 들어, 관능기는 결합, 예컨대 공유 결합을 형성함으로써 물품의 외부층과 상호작용할 수 있다. 일부의 경우, 결합 부위는 pH, 습도, 온도 등의 변화를 측정할 수 있다. 한 실시양태에서, 분석물은 생물학적 분자, 예컨대 단백질이다.
일부의 경우, 탄소-함유 분자는 금속 착물 및/또는 금속-함유 화학종, 예컨대 금속 (예를 들어, 전기촉매적 금속), 금속 산화물, 금속 합금 등과 결합하기 위한 리간드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 착물, 또는 금속-함유 화학종과 결합하기 위한 리간드는 본원에 기재된 바와 같이 탄소-함유 분자에 부착 (예를 들어, 결합)될 수 있다. 일부의 경우, 금속 착물은 전기촉매적 기, 즉, 전기화학적 반응 (예를 들어, 산화, 환원 등)을 강화 (예를 들어, 촉매화)시킬 수 있는 기일 수 있다. 예를 들어, 전기촉매적 기는 유기 화합물 (예를 들어, 알콜), 산소, 물, 이산화탄소 등을 비롯한 화학종의 환원 및/또는 산화에 유용할 수 있다. 전기촉매적 기의 일부 예에는 금속 원자, 예컨대 루테늄, 로듐, 오스뮴, 이리듐, 팔라듐 및 백금 금속 원자가 포함된다. 당업자는 본 발명의 문맥상 사용하기에 적합한 전기촉매적 기를 식별 및 선택할 수 있을 것이다.
일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 탄소-함유 분자에 원하는 특징 (예를 들어, 수용해성, 표면 특성)을 부여하기 위해 적절하게 관능화될 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 물질의 특성을 변경 또는 향상시킬 수 있는 화합물, 관능기, 원자, 또는 물질을 포함하도록 관능화 또는 유도될 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 매질 (예를 들어, 물)과의 상용성, 광-안정성 및 생체적합성과 같은 특성을 변경 또는 향상시킬 수 있는 화합물, 원자, 또는 물질을 포함할 수 있다. 일부의 경우, 탄소-함유 분자는 표면에 대한 친화성을 보유하도록 선택된 관능기를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 특정 표면 상에 대한 흡착이 용이하도록 관능화될 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 카르복실산 잔기로 관능화시킬 수 있으며, 이는 하전된 표면, 예컨대 유리 표면, 입자 표면 등 상의 정전기적 흡착을 허용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자는 탄소-함유 분자와 유체 담체 (예를 들어, 용매)의 상용성을 변경시키도록 관능화될 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 탄소-함유 분자와 수성 용매, 예컨대 물과의 상용성 (예를 들어, 용해성)을 강화시키기 위해 하나 이상의 친수성 기로 관능화될 수 있다. 즉, 탄소-함유 분자는 탄소-함유 분자의 친수성을 강화시키는 관능기를 포함할 수 있다. 그러한 친수성 기의 예에는 아민, 티올, 알콜, 카르복실산 및 카르복실레이트, 술페이트, 포스페이트, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 또는 폴리에틸렌 글리콜의 유도체가 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 유도체에는 관능화된 PEG, 예컨대 아민, 티올 및 카르복실 관능화된 PEG가 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 탄소-함유 분자의 친수성 또는 수-용해성을 강화시키기 위한 적당한 관능기의 선택을 위한 한 가지 스크리닝 시험은 관능화된 탄소-함유 분자를 유체 담체, 예컨대 물에 넣고, 유체 담체 내의 탄소-함유 분자의 상용성 (예를 들어, 용해성)을 평가하는 것을 포함할 수 있다. 당업자는 관능화된 탄소-함유 분자가 특정 용도에 적합하도록 특정 유체 담체와의 충분한 수준의 상용성을 나타내는지 여부를 평가할 수 있을 것이다.
일부의 경우, 관능화된 탄소-함유 분자는 실질적으로 수용성일 수 있다. "수용성"이라는 용어는 본원에서 그것이 수성 환경 내의 화학종 (예를 들어, 탄소-함유 분자)의 분산을 가리키기 위해 당업계에서 흔히 사용되는 바와 같이 사용된다. 일부의 경우, 수용성 화학종은 유체 담체와 배합되어 용액을 형성할 수 있다. 일부의 경우, 수용성 화학종은 유체 담체와 배합되어 분산액 또는 현탁액을 형성할 수 있다. 일부의 경우, 탄소-함유 분자는 중합체성 물질과 관련하여 탄소-함유 분자의 상용성을 변경시키도록 관능화될 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 그 분자가 중합체 매트릭스와 가용성 또는 혼화성이도록 해 주는 기로 관능화될 수 있다. 관능기는 특정 물질과의 상용성을 부여하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 그 분자와 소수성 중합체와의 상용성을 증가시키기 위해 다양한 소수성 기로 관능화될 수 있다. 일부의 경우, 탄소-함유 분자는 예를 들어 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 폴리아릴에테르 등과 혼화되도록 적절하게 관능화될 수 있다. 이는 탄소-함유 분자를 포함하는 중합체 배합물의 형성을 허용할 수 있다.
일부의 경우, 탄소-함유 분자는 중합체 매트릭스에 공유 결합될 수 있다. 일부의 경우, 탄소-함유 분자는 중합체 매트릭스에 공유 결합되지 못할 수 있지만, 달리 중합체 매트릭스에 의해 지지 (예를 들어, 실질적으로는 그 안에 함유됨)되거나 또는 거기에 완전히 연결될 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자 (예를 들어, 중합체에 공유 또는 비공유 결합됨)를 포함하는 중합체는 본질적으로 동일한 조건 하에서 탄소-함유 분자가 없는 본질적으로 동일한 중합체와 비교할 때 보다 높은 계수, 보다 높은 연화 온도, 또는 다른 유리한 특색을 나타낼 수 있다.
본 발명의 조성물은 화학적 센서, 트랜지스터 (예를 들어, 유기 트랜지스터), 투명한 전도성 코팅물, 전극 (예를 들어, 전기촉매작용에 사용됨), 광전지 장치 내 성분, 고강도 중합체를 비롯한 중합체용 발광 다이오드 (예를 들어, OLED, PLED 등) 보강 요소, 작동기 (예를 들어, 중합체 기계식 작동기), 회로 및 방사성 요소를 비롯한 다양한 용도에 유용할 수 있다. 상기 조성물은 또한 생물학적 조영제 및 의학적 진단제로서 유용할 수 있다. 일부의 경우, 상기 조성물은 화장용 조성물에 유용할 수 있다. 탄소-함유 분자, 예컨대 풀러렌, 탄소 나노튜브, 및 그라펜을 관능화시키는 능력은 탄소-함유 분자를 포함하는 안정한 혼합물 (예를 들어, 용액, 분산액)의 형성 또는 여러 유형의 탄소-함유 분자 (예를 들어, 풀러렌, 탄소 나노튜브)의 분리를 보조할 수 있다.
한 세트의 실시양태에서, 관능화된 탄소-함유 분자 (예를 들어, 탄소 나노튜브)는 광전지 장치에서 전자 수송 물질로서 유용할 수 있다. 관능화된 탄소-함유 분자는 전도성 중합체와 같은 물질과 배합될 수 있으며, 여기서 탄소-함유 분자는 본원에 기재된 바와 같이 중합체 배합물의 안정한 형성을 용이하게 해 주는 기로 치환된다. 실시 중, 중합체 매트릭스는 전자 공여체로서 작용할 수 있는 한편, 탄소-함유 분자는 전자 수용체로서 작용할 수 있으며, 여기서 탄소-함유 분자는 장치를 통한 전자 이동성을 강화시켜서, 성능이 향상된 광전지 장치를 생성한다.
일부 실시양태에서, 관능화된 탄소-함유 분자는 전기촉매로서 유용할 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자는 전기촉매적 기, 예컨대 금속 착물로 관능화될 수 있고, 유기 화합물, 이산화탄소, 산소 등을 전기화학적으로 환원시킬 수 있다. 예를 들어, 전기촉매적 기를 포함하는 관능화된 탄소-함유 물질을 물을 환원시키는데 사용하여 수소를 생성할 수 있다. 일부의 경우, 전기촉매적 기를 포함하는 관능화된 탄소-함유 물질은 물을 생성하기 위한 산소의 환원에 유용할 수 있다. 일부의 경우, 이산화탄소는 본원에 기재된 관능화된 탄소-함유 물질을 사용하여 환원시킬 수 있다. 일부의 경우, 관능화된 탄소-함유 분자는 알콜 (예를 들어, 메탄올, 에탄올 등)을 비롯한 유기 화합물, 물, 수소 등을 전기화학적으로 산화시킬 수 있다. 예를 들어, 관능화된 탄소-함유 분자는 산소를 생성하기 위한 물의 산화에 유용할 수 있고, 즉, 물의 전기분해에 유용할 수 있다. 일부의 경우, 관능화된 탄소-함유 분자는 양자를 생성하기 위한 수소의 산화에 유용할 수 있다. 일부의 경우, 메탄올을 본원에 기재된 관능화된 탄소-함유 물질을 사용하여 산화시켜서 이산화탄소 및 물을 생성할 수 있다.
본 발명의 조성물은 고체로서 또는 유체 담체와 함께 제공될 수 있다. 일부의 경우, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 조성물 및 1종 이상의 유체 담체를 포함하는 혼합물을 제공한다. 상기 혼합물은 예를 들어 용액 또는 분산액일 수 있다. 일부의 경우, 본 발명의 조성물은 추가의 성분과 함께 또는 그것 없이 이온성 회합물을 형성할 수 있다. 상기 혼합물은 비평면 탄소-함유 분자, 예컨대 탄소 나노튜브 및 풀러렌을 포함하는 조성물의 분리 또는 정제에 유용할 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 혼합물은 탄소 나노튜브의 분리에 유용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 탄소-함유 분자로부터 관능기를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 관능기는 비교적 온화한 반응 조건을 사용하여 제거 (예를 들어, 열적으로 제거)될 수 있다. 즉, 공지의 방법과 비교할 때 온화할 수 있는 조건을 사용하여 관능기(들) 및 탄소-함유 분자 사이에 형성된 결합(들)을 깨뜨려서 본래의 비치환된 탄소-함유 분자를 수득할 수 있다. 예를 들어, 탄소-함유 분자에 융합된 5-원 고리는 700℃ 이하, 600℃ 이하, 500℃ 이하, 400℃ 이하, 또는 300℃ 이하에서 가열함으로써 열적으로 제거될 수 있다. 예시적 실시양태에서, 하기의 구조를 포함하며 탄소-함유 분자 (예를 들어, 풀러렌, 탄소 나노튜브)에 융합된 5-원 고리는 200 내지 300℃ 범위의 온도에 노출시켜서 탄소-함유 분자로부터 열적으로 제거할 수 있다.
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본원에서 사용될 때, "sp2 혼성화" 및 "sp2-혼성화된"이라는 용어는 업계에서의 그들의 통상의 의미가 주어지며, 또 다른 sp2-혼성화된 원자와 하나의 이중 (예를 들어 파이) 결합을 형성할 수 있는 원자 (예를 들어, 탄소 원자)에 적용된다. sp2 혼성화를 갖는 원자는 일반적으로 삼각 평면 결합 구조를 나타내며, 여기서 상기 원자는 하나의 평면에 3개의 sp2-혼성 오비탈을 그리고 그 3개의 sp2-혼성 오비탈에 수직인 평면에 하나의 p 오비탈을 보유한다. 예를 들어, 페닐 고리의 탄소 원자는 sp2-혼성화되어 있다. 본원에서 사용될 때, "sp3 혼성화" 및 "sp3-혼성화된"이라는 용어는 업계에서 그들의 통상의 의미가 주어지며, 다른 원자와 4개 이하의 단일 결합을 형성할 수 있는 원자에 적용된다. sp3 혼성화를 갖는 원자는 일반적으로 실질적으로 4면체의 결합 구조를 나타낸다. 예를 들어, 에틸기의 탄소 원자는 sp3-혼성화되어 있다. 당업자는 상기의 용어의 의미를 이해할 것이며, 분자 내의 원자의 혼성화를 식별할 수 있을 것이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 알킨은 삼중 결합, 예컨대 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 임의의 화학종을 포함한다. 알킨은 친전자적 화학종, 예를 들어, 친핵체로부터 전자를 받아들일 수 있는 화학종이도록 선택될 수 있다. 당업자는 본 발명에 사용하기에 적절한 알킨을 선택할 수 있을 것이다. 예를 들어, 알킨은 전자-부족 또는 전자-결핍 알킨일 수 있다. 일부의 경우, 전자-결핍 알킨은 증가된 반응성을 가질 수 있거나, 또는 친핵 공격 또는 다른 반응을 위해 활성화될 수 있다. 알킨은 하나 이상의 전자-끄는 기, 예컨대 카르보닐기, 술포네이트, 또는 포스포네이트, 아릴기 (예를 들어, 전자-결핍 기로 치환된 아릴기), 할라이드 (예를 들어, 요오다이드, 브로마이드, 클로라이드, 플루오라이드), 니트릴, 니트로기, 아미드 등으로 치환될 수 있다. 일부의 경우, 알킨은 할로겐화된 알킬기, 예컨대 트리풀루오로메틸 또는 퍼플루오로알킬을 포함한다.
알킨은 또한 본원에 기재된 바와 같은 화합물을 형성하기 위해 친핵체 및 탄소-함유 분자와의 상호작용 (예를 들어, 반응)을 가능케 하는 적절한 입체 크기를 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 입체적으로 큰 기는 입체적 군집(crowding)으로 인해 알킨과 친핵체 및 탄소-함유 분자의 반응을 방해할 수 있다. 당업자는 어떤 알킨이 본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는지를 선택할 수 있을 것이다.
본원에서 사용될 때, "친핵체"라는 용어는 업계에서의 그의 통상의 의미가 주어지며, 반응성 전자 쌍을 갖는 화학적 잔기에 적용된다. 친핵체는 전자를 공여하여, 일반적으로는 결합, 예컨대 공유 결합을 형성할 수 있는 임의의 화학종을 포함할 수 있다. 친핵체는 예를 들어 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소, 또는 인, 또는 전자를 공여하여 결합을 형성할 수 있는 다른 원자를 포함할 수 있다. 일부의 경우, 친핵체는 전자-공여 기, 예컨대 아미노, 알콕시 (예를 들어, 메톡시), 헤테로아릴 등을 포함할 수 있다. 일부의 경우, 친핵체는 임의로 치환된 헤테로알킬 또는 헤테로아릴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 친핵체는 N(R6)3, P(R6)3, O(R6)2, S(R6)2, 피리딘, 피롤, 티오펜, 푸란, 또는 이들의 치환된 유도체일 수 있으며, 여기서 R6은 할라이드, 히드록시, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 그의 염 (임의로 치환됨)이다.
친핵체의 예에는 하전되지 않은 화합물, 예컨대 물, 아민, 메르캅탄 및 알콜, 및 하전된 잔기, 예컨대 알콕시드, 티올레이트, 탄소 음이온, 및 다양한 유기 및 무기 음이온이 포함된다. 하전되지 않은 친핵체의 일부 구체적인 예에는 N,N-디메틸아미노피리딘 및 이미다졸이 포함된다. 음이온성 친핵체의 일부 구체적인 예에는 히드라이드, 히드록시드, 아지드, 시아나이드, 티오시아네이트, 아세테이트, 포르메이트 또는 클로로포르메이트, 및 비술파이트오 같은 음이온이 포함된다. 일부의 경우, 친핵체는 유기금속성 반응물, 예컨대 유기구리화합물, 유기아연, 유기리튬, 그리나드(Grignard) 시약, 에놀레이트, 아세틸리드 등을 비롯한 탄소 음이온 화학종을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 친핵체는 N,N-디메틸아미노피리딘일 수 있다. 일부 실시양태에서, 친핵체는 이미다졸일 수 있다.
본 발명의 일부 방법은 탄소-함유 분자와 친핵체의 반응을 포함할 수 있는데, 여기서 친핵체는 pKa가 5.0보다 더 양성인 짝산을 갖는다. 본원에서 사용될 때, 친핵체의 "짝산"은 친핵체의 양자화된 유도체를 가리킨다. 일부의 경우, 짝산은 하전된 또는 하전되지 않은 분자일 수 있다. 예를 들어, 친핵체가 이미다졸일 때, 이미다졸의 짝산의 pKa 값은 상응하는 이미다졸륨 염의 pKa 값을 가리킬 수 있다. 일부의 경우, 본 발명의 방법은 탄소-함유 분자와 친핵체의 방능을 포함할 수 있는데, 여기서 친핵체는 pKa가 10.0, 15.0, 20.0보다 더 양성이거나, 또는 일부의 경우, 25.0보다 더 양성인 짝산을 갖는다.
당업자는 어떤 반응 성분 (예를 들어, 탄소-함유 분자, 알킨, 친핵체 등)이 본 발명에 사용하기에 적합할 것인지 선택할 수 있을 것이다. 본 발명의 방법은 신속하고 비교적 쉽게 수행할 수 있기 때문에, 간단한 스크리닝 시험은 성분 중 하나 이상이 바뀔 수 있는 일련의 반응의 수행을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반응은 어떤 알킨이 본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는지 결정하기 위해서 탄소 나노튜브, 동일 친핵체, 및 입체적 크기 및 전자적 특성이 다른 일련의 알킨을 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 용매에는 유기 용매, 비유기 용매 (예를 들어, 수성 용매), 또는 이들의 조합물이 포함된다. 일부의 경우, 용매는 극성 용매 또는 비극성 용매일 수 있다. 용매는 탄소-함유 분자 또는 본원에 기재된 바와 같은 반응의 다른 성분과 그의 상용성에 대해 선택될 수 있다. 예를 들어, 용매는 탄소-함유 분자가 실질적으로는 용매에 가용성이도록 선택될 수 있다. 상용성은 반드시 가용성을 요하지는 않으며, 탄소-함유 분자 또는 다른 성분과 안정한 현탁액, 콜로이드 또는 업계에 공지된 다른 혼합물을 형성할 수 있는 용매는 본 발명에 사용하기에 충분히 상용성일 수 있다. 각 용매가 개별 성분과 충분히 상용성인 한, 본 발명의 내용상 다양한 용매를 사용할 수 있다. 용매는 또한 예를 들어 본원에 기재된 조성물을 포함하는 혼합물을 형성하기 위한 유체 담체로서 유용할 수 있다.
일부의 경우, 용매는 반응 내의 이온성 화학종 (예를 들어, 쯔비터이온(Zwitterion))에 대해 안정성을 제공하기에 충분히 극성일 뿐만 아니라, 이온성 화학종이 반응에 참여할 수 있도록 충분히 비극성이도록 선택될 수 있다. 일부 유기 용매의 예에는 헥산, 시클로헥산, 펜탄, 벤젠, 톨루엔, 및 다른 탄화수소, 에테르, 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소, 1,2,4-트리클로로벤젠, 이황화탄소, 테트라히드로푸란 (THF), N,N-디메틸포름아미드 (DMF), 에틸 메틸 케톤, 아세톤, N-메틸피롤리디논, 아세토니트릴, 메탄올, 기타 알콜 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. 일부의 경우, 담체 유체는 수성 용매 또는 수성 용매와 혼화성인 다른 용매이다. 일부의 경우, 용매는 THF, DMF 또는 톨루엔일 수 있다.
본 발명의 방법과 관련하여 하기의 일반 절차를 따랐다. 카본 나노테크놀로지즈 인코퍼레이티드(Carbon Nanotechnologies Inc.)로부터 수령한 미정제 (HiPCO) SWCNT (CNI 로트(lot)# R0204)를 사용 전에 300℃에서 공기에 노출시킨 후, 진한 HCl로 세척하여 잔류 금속 촉매를 제거함으로써 추가로 정제하였다. 풀러렌 (99.5％)은 알파 에이서(Alfa Aesar)로부터 구하였고, 수령한 대로 사용하였다. 사용한 모든 용매는 달리 나타내지 않는 한 분광 등급의 용매였다. 무수 톨루엔, 디클로로메탄, 아세토니트릴, 및 테트라히드로푸란은 용매 정제 시스템 (이노베이티브 테크놀리지즈(Innovative Technologies))을 사용하여 수득하였다. 모든 다른 화학약품은 시약 등급의 약품이며, 수령한 대로 사용하였다.
핵 자기 공명 (NMR) 스펙트럼은 이노바(Inova)-500 NMR 분광기로 기록하였다. 화학적 이동은 잔류 용매를 참조한다. 고분해능 질량 스펙트럼 (HRMS)은 브루커 달토닉스(Bruker Daltonics) APEX II 3 텔사(Telsa) FTICR-MS로 수득하였다. 라만(Raman) 스펙트럼은 785 ㎚의 여기 파장을 사용하여 카이저 홀로랩(Kaiser Hololab) 5000R 라만 분광기로 수득하였다. UV-가시광-NIR 범위의 스펙트럼은 캐리(Cary) 600Oi UV-가시광-NIR 분광기를 사용하여 수득하였다. 열중량 분석 (TGA)은 TGA Q50 장치 (티에이 인스트루먼츠(TA instruments))로 수행하였다. 실험은 질소 하에 수행하였다. 샘플은 22℃에서부터 800℃까지 5℃/분으로 가열하였다. X-선 결정학상 데이터는 브루커-AXS 스마트 애이펙스(Smart Apex) CCD 검출기에 커플링된 지멘스 플랫폼(Siemens Platform) 삼원 회절계로 수집하였다. 모든 합성 조작은 달리 나타내지 않는 한 표준 슈렝크(Schlenk) 기술을 사용하여 아르곤 대기 하에 수행하였다. 유리 제품은 오븐-베이킹시키고, N2 대기 하에 냉각시켰다.
실시예 1
비닐 메톡시 풀러렌 유사체를 수득하기 위해서, N,N-디메틸아미노피리딘 (DMAP)을 친핵체로서 그리고 디메틸 아세틸렌디카르복실레이트 (DMAD)를 알킨으로서 사용하여 관능화된 풀러렌을 하기의 일반 절차에 따라서 합성하였다. 25 ㎖ 슈렝크 튜브 내에서 톨루엔 중 C60 (10 ㎎, 0.014 mmol) 및 DMAP (4.4 ㎎, 0.036 mmol)의 혼합물을 균질한 보라색 용액이 수득될 때까지 초음파 배쓰 (브랜슨(Branson) 2510, 20 W, 42 ㎑)를 사용하여 초음파처리하였다. 생성된 혼합물에 톨루엔 (0.5 ㎖) 중 DMAD (3.4 ㎕, 0.028 mmol)의 용액을 적하 주입하였다. DMAD의 첨가가 완료된 후, 시스템을 실온에서 0.5시간 동안 교반한 후, 메탄올 (0.5 ㎖)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 추가로 2시간 동안 더 교반하였다. 용액을 농축시키고, 잔류물을 칼럼 크로마토그래피하였다. 생성물을 적색 고체 (8.1 ㎎, 68％)로서 수득하였다. 또한, 일부 풀러렌 출발 물질을 회수하였다 (1.9 ㎎, 19％).
실시예 2
생성물을 수득하기 위해서, N,N-디메틸아미노피리딘 (DMAP)을 제1 친핵체로서, 디메틸 아세틸렌디카르복실레이트 (DMAD)를 알킨으로서 그리고 2-메톡시에탄올을 제2 친핵체로서 사용하여 비닐 2-메톡시에틸옥시 풀러렌 유사체를 하기의 절차를 사용하여 합성하였다. 25 ㎖ 슈렝크 튜브 내에서 톨루엔 중 C60 (10 ㎎, 0.014 mmol) 및 DMAP (4.4 ㎎, 0.036 mmol)의 혼합물을 균질한 보라색 용액이 수득될 때까지 초음파 배쓰를 사용하여 초음파처리하였다. 생성된 혼합물에 톨루엔 (0.5 ㎖) 중 DMAD (3.4 ㎕, 0.028 mmol)의 용액을 적하 주입하였다. 첨가한 후, 시스템을 실온에서 0.5시간 동안 교반한 후, 2-메톡시에탄올 (0.5 ㎖)을 첨가하였다. 생성된 혼합물을 추가로 2시간 동안 더 교반하였다. 용액을 농축시키고, 잔류물을 칼럼 크로마토그래피하였다. 생성물을 적색 고체 (7.7 ㎎, 62％)로서 수득하였다. 또한, 일부 풀러렌 출발 물질을 회수하였다 (2.1 ㎎, 21％).
실시예 3
생성물을 수득하기 위해서, DMAP을 친핵체로서, DMAD를 알킨으로서 그리고 2-메톡시에탄올을 제2 친핵체로서 사용하여 단일-벽 탄소 나노튜브 (SWCNT) 유사체를 하기의 절차를 사용하여 합성하였다. THF (40 ㎖) 중 정제된 SWCNT (4.0 ㎎, 0.33 mmol의 탄소)의 현탁액을 초음파 탐침 (브랜슨 소니파이어(Branson Sonifier) 450, 60 W, 20 ㎑)을 사용하여 3분 동안 초음파처리하였다. 균질 용액을 60℃에서 가열하였다. SWCNT 현탁액에 THF (10 ㎖) 중 DMAD (0.51 ㎖, 4.2 mmol)의 용액 및 THF (10 ㎖) 중 DMAP (0.51 g, 4.2 mmol)의 용액을 시린지 펌프를 통해 40시간 이내에 동시에 첨가하였다. (생성물을 수득하는데 제2 친핵체가 필요한 경우, 제2 친핵체는 DMAD 및 DMAP의 첨가가 완료된 후 첨가될 수 있으며, 혼합물을 추가로 12시간 동안 60℃에서 교반할 수 있음). 반응 혼합물을 5000 rpm에서 5분 동안 원심분리시켰다. 상청액을 버리고, 잔류물을 초음파 배쓰를 사용하여 5분 동안 DMF에 분산시켰다. 혼합물을 원심분리 (5000 rpm, 5분)시키고, 상청액을 버렸다. 동일한 절차를 DMF 및 아세톤을 용매로서 사용하여 2회 반복하여 관능화된 SWCNT를 생성하였고, 이것을 진공 하에 밤새 건조시켰다.
정의
편의상, 명세서, 실시예 및 첨부된 청구의 범위에 이용한 특정 용어를 여기에 나열한다.
"알킬"이라는 용어는 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 시클로알킬 (지환식) 기, 알킬 치환된 시클로알킬기, 및 시클로알킬 치환된 알킬기를 비롯한 포화된 지방족 기의 라디칼을 가리킨다. 알킬기는 아래에 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이 임의로 치환될 수 있다. 알킬기의 예에는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, tert-부틸, 2-에틸헥실, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다. "헤테로알킬"기는 하나 이상의 원자가 헤테로원자 (예를 들어, 산소, 황, 질소, 인 등)이고, 나머지 원자가 탄소 원자인 알킬기이다. 헤테로알킬기의 예에는 알콕시, 폴리(에틸렌 글리콜)-, 알킬-치환된 아미노, 테트라히드로푸라닐, 피페리디닐, 모르폴리닐 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다.
"알케닐" 및 "알키닐"이라는 용어는 상기한 알킬기와 유사하지만, 각각 하나 이상의 이중 또는 삼중 결합을 함유하는 불포화된 지방족 기를 가리킨다. "헤테로알케닐" 및 "헤테로알키닐"은 하나 이상의 원자가 헤테로원자 (예를 들어, 산소, 질소, 황 등)인 본원에 기재된 바와 같은 알케닐 및 알키닐 기를 가리킨다.
"아릴"이라는 용어는 단일 고리 (예를 들어, 페닐), 다중 고리 (예를 들어, 비페닐), 또는 하나 이상이 방향족인 다중 융합된 고리 (예를 들어, 1,2,3,4-테트라히드로나프틸, 나프틸, 안트릴 또는 페난트릴) (모두 임의로 치환됨)를 갖는 방향족 카르보시클릭기를 가리킨다. "헤테로아릴"기는 방향족 고리 내의 하나 이상의 고리 원자가 헤테로원자이고, 나머지 고리 원자가 탄소 원자인 아릴기이다. 헤테로아릴기의 예에는 푸라닐, 티에닐, 피리딜, 피롤릴, N-저급 알킬 피롤릴, 피리딜-N-옥시드, 피리미딜, 피라지닐, 이미다졸릴, 인돌릴 등 (모두 임의로 치환됨)이 포함된다.
"아민" 및 "아미노"라는 용어는 둘 다 비치환된 또는 치환된 아민, 예를 들어, 화학식 N(R')(R'')(R''') (여기서 R', R'', 및 R'''는 각각 독립적으로 원자가 규칙에 의해 허용되는 기를 나타냄)에 의해 나타낼 수 있는 잔기를 가리킨다.
"아실", "카르복실기" 또는 "카르보닐기"라는 용어는 업계에 공인되어 있으며, 하기 화학식에 의해 나타낼 수 있는 잔기를 포함할 수 있다.
Figure 112009060988419-PCT00019
상기 식에서, W는 H, OH, O-알킬, O-알케닐, 또는 그의 염이다. W가 O-알킬인 경우, 상기 화학식은 "에스테르"를 나타낸다. W가 OH인 경우, 상기 화학식은 "카르복실산"을 나타낸다. 일반적으로, 상기 화학식의 산소 원자가 황에 의해 대체된 경우, 상기 화학식은 "티오카르보닐"기를 나타낸다. W가 S-알킬인 경우, 상기 화학식은 "티올에스테르"를 나타낸다. W가 SH인 경우, 상기 화학식은 "티올카르복실산"을 나타낸다. 다른 한편으로는, W가 알킬인 경우, 상기 화학식은 "케톤"기를 나타낸다. W가 수소인 경우, 상기 화학식은 "알데히드"기를 나타낸다.
본원에서 사용될 때, "치환된"이라는 용어는 유기 화합물의 모든 허용되는 치환기를 포함하고자 하는 것이며, "허용되는"은 화학적 원자가 규칙에 따라 당업자에게 공지되어 있다. 일부의 경우, "치환된"은 일반적으로 본원에 기재된 바와 같이 치환기를 이용한 수소의 대체를 가리킬 수 있다. 그러나, "치환된"은, 본원에서 사용될 때, 그것에 의해 분자가 식별되는 중요 관능기, 예를 들어, "치환된" 관능기가 치환을 통해 상이한 관능기가 되는 그런 중요 관능기의 대체 및/또는 변경을 포괄하지는 않는다. 예를 들어, "치환된 페닐"은 여전히 페닐 잔기를 포함해야 하며, 본 정의에서는, 치환에 의해 예를 들어 헤테로아릴기, 예컨대 피리딘이 되도록 개질될 수는 없다. 광의의 의미에서, 허용되는 치환기에는 유기 화합물의 아시클릭 및 시클릭, 분지형 및 비분지형, 카르보시클릭 및 헤테로시클릭, 방향족 및 비방향족 치환기가 포함된다. 예시적 치환기에는, 예를 들어, 본원에 기재된 것들이 포함된다. 허용되는 치환기는 적절한 유기 화합물에 있어서 하나 이상이며 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 본 발명의 목적상, 헤테로원자, 예컨대 질소는 수소 치환기 및/또는 헤테로원장의 원자가를 충족시키는 본원에 기재된 유기 화합물의 임의의 허용되는 치환기를 가질 수 있다. 본 발명은 어떠한 방식으로도 유기 화합물의 허용되는 치환기에 의해 제한하고자 하는 것은 아니다.
치환기의 예에는 알킬, 아릴, 아르알킬, 시클릭 알킬, 헤테로시클로알킬, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 퍼할로알콕시, 아르알콕시, 헤테로아릴, 헤테로아릴옥시, 헤테로아릴알킬, 헤테로아르알콕시, 아지도, 아미노, 할로겐, 알킬티오, 옥소, 아실알킬, 카르복시 에스테르, 카르복실, 카르복스아미도, 니트로, 아실옥시, 아미노알킬, 알킬아미노아릴, 알킬아릴, 알킬아미노알킬, 알콕시아릴, 아릴아미노, 아르알킬아미노, 알킬술포닐, 카르복스아미도알킬아릴, 카르복스아미도아릴, 히드록시알킬, 할로알킬, 알킬아미노알킬카르복시, 아미노카르복스아미도알킬, 알콕시알킬, 퍼할로알킬, 아릴알킬옥시알킬 등이 포함되지만, 여기에 한정되지는 않는다.
"전자-공여 기"라는 용어는, 본원에서 사용될 때, 동일한 위치에서 수소 원자가 전자를 끌어 당기는 것보다 전자를 자신에게로 덜 끌어 당기는 관능기를 가리킨다. 예시적 전자-공여 기에는 아미노, 메톡시 등이 포함된다.
"전자-끄는 기"는 당업계에 공인되어 있으며, 본원에서 사용될 때, 동일한 위치에서 수소 원자가 전자를 끌어 당기는 것보다 전자를 자신에게로 더 끌어 당기는 관능기를 의미한다. 예시적 전자-끄는 기에는 니트로, 시아노, 카르보닐기 (예를 들어, 알데히드, 케톤, 에스테르 등), 술포닐, 트리플루오로메틸 등이 포함된 다.
본 발명의 여러 실시양태를 본원에 기술 및 예시하였지만, 당업자는 본원에 기재된 기능의 수행 및/또는 결과 및/또는 하나 이상의 잇점의 수득을 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 손쉽게 계획할 것이며, 그러한 각각의 변형 및/또는 변경은 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자는 본원에 기재된 모든 변수, 치수, 물질 및 구조가 예시임을 의미하며, 실제 변수, 치수, 물질 및/또는 구조는 본 발명의 교시가 사용되는 특정 용도 또는 용도들에 좌우될 것임을 손쉽게 인식할 것이다. 당업자는 통상적인 실험만을 사용하여 본원에 기재된 본 발명의 특정 실시양태에 대한 다수의 균등물을 인식하거나, 또는 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 실시양태는 단지 예로써 나타내며, 첨부된 청구의 범위 및 거기에 대한 균등물의 범주 내에서, 본 발명을 구체적으로 기술되고 청구된 바와 달리 실행할 수 있음은 물론이다. 본 발명은 본원에 기재된 각각의 개별 특색, 시스템, 물품, 물질, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 그러한 특색, 시스템, 물품, 물질, 키트 및/또는 방법이 상호 모순되지 않는다면, 상기 둘 이상의 특색, 시스템, 물품, 물질, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합은 본 발명의 범주 내에 포함된다.
단수형 부정 관사는, 본원 명세서 및 청구의 범위에서 사용될 때, 그 반대로 명확하게 나타내지 않는 한, "하나 이상"을 의미하는 것으로 이해해야 한다.
"및/또는"이라는 어구는, 본원 명세서 및 청구의 범위에서 사용될 때, 그것으로 결합되는 요소의 "어느 한 쪽 또는 둘 다", 즉, 일부의 경우 결합되어 존재하 고, 다른 경우에는 분리되어 존재하는 요소를 의미하는 것으로 이해해야 한다. 그 반대로 명확하게 나타내지 않는 한 구체적으로 확인된 상기 요소와 관계가 있든 없든, "및/또는" 절에 의해 구체적으로 확인된 요소 이외의 다른 요소가 임의로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로써, "A 및/또는 B"라는 표현은, "포함하는"과 같은 제한이 없는 표현과 함께 사용할 때, 한 실시양태에서는 B가 없는 A (임의로 B 이외의 요소를 포함함), 또 다른 실시양태에서는 A가 없는 B (임의로 A 이외의 요소를 포함함), 또 다른 실시양태에서는 A와 B 둘 다 (임의로 다른 요소를 포함함) 등을 가리킬 수 있다.
본원 명세서 및 청구의 범위에서 사용될 때, "또는"은 앞서 정의된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는다고 이해해야 한다. 예를 들어, 목록에서 항목을 분류할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄, 즉, 다수의 또는 목록의 요소 중 하나 이상뿐만 아니라 하나 초과 및 임의로는 목록에 없는 추가의 항목의 포함으로서 해석해야 한다. 오로지 그 반대로 명확하게 나타낸 용어, 예컨대 "~ 중 오로지 하나", 또는 "~ 중 정확히 하나", 또는 청구의 범위에서 사용될 때, "~로 이루어진"만이 다수의 또는 목록의 요소 중 정확히 하나의 요소의 포함을 가리킬 것이다. 일반적으로, "또는"이라는 용어는 본원에서 사용될 때 독점 용어, 예컨대 "어느 한 쪽", "~ 중 하나", "~ 중 오로지 하나", 또는 "~ 중 정확히 하나"가 선행될 때 양자 중 유일한 하나 (즉, "하나 또는 다른 하나이며, 둘 다는 아님")를 나타내는 것으로 해석해야만 한다. "~로 본질적으로 이루어진"은, 청구의 범위에서 사용될 때, 특허법 분야에서 사용되는 바와 같은 그의 통상의 의미를 가질 것이다.
본원 명세서 및 청구의 범위에서 사용될 때, 하나 이상의 요소의 목록과 관련하여, "하나 이상"이라는 어구는 요소의 목록 중 임의의 하나 이상의 요소로부터 선택된 하나 이상의 요소를 의미하는 것으로 이해해야 하는 것이지, 요소의 목록에 구체적으로 나열된 각각의 모든 요소 중 하나 이상을 반드시 포함하고 요소의 목록 중 임의의 요소의 조합을 배제하는 것은 아니다. 상기 정의는 또한 "하나 이상"이라는 어구가 가리키는 요소의 목록에서 구체적으로 확인된 요소 이외의 요소가, 구체적으로 확인된 요소와 관계가 있든 없든, 임의로 존재할 수 있음을 나타낸다. 따라서, 비제한적인 예로써, "A 및 B 중 하나 이상" (또는 균등하게는 "A 또는 B 중 하나 이상" 또는 균등하게는 "A 및/또는 B 중 하나 이상")은 한 실시양태에서는 B가 존재하지 않는 하나 이상 (임의로 하나 초과를 포함함)의 A (그리고 임의로 B 이외의 요소를 포함함), 또 다른 실시양태에서는 A가 존재하지 않는 하나 이상 (임의로 하나 초과를 포함함)의 B (그리고 임의로 A 이외의 요소를 포함함), 또 다른 실시양태에서는 하나 이상 (임의로 하나 초과를 포함함)의 A 및 하나 이상 (임의로 하나 초과를 포함함)의 B (그리고 임의로 다른 요소를 포함함) 등을 가리킬 수 있다.
청구의 범위에서뿐만 아니라 상기 명세서에서, 모든 연결 어구, 예컨대 "포함하는", "포괄하는", "지니는", "갖는", "함유하는", "수반하는", "보유하는" 등은 제한이 없는 것으로, 즉, 포함하지만 거기에 한정되지는 않음을 의미하는 것으로 이해될 것이다. "~로 이루어진" 및 "~로 본질적으로 이루어진"이라는 연결 어구만이 미국 특허청 특허 심사 절차 메뉴얼, 섹션 2111.03에 나타낸 바와 같이 각 각 제한되거나 또는 반-제한된 연결 어구일 것이다.

Claims (99)

  1. 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00020
    상기 식에서,
    A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고,
    R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, =O, 히드록시, 할라이드, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴 또는 헤테로아릴 (임의로 치환됨)이고,
    Figure 112009060988419-PCT00021
    는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
  2. 하기 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00022
    상기 식에서,
    A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고,
    R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각 원자 또는 화학적 기이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 제2 원자 또는 화학적 기로 대체될 수 있거나, 또는 상기 화합물 중 R1, R2 또는 R3 이외의 나머지 부분에 대해 반응하지 않는 조건 하에 제2 원자 또는 화학적 기에 대한 연결에 참여할 수 있고,
    Figure 112009060988419-PCT00023
    는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
  3. 제1항에 있어서, 하기의 구조를 포함하는 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00024
    상기 식에서, "
    Figure 112009060988419-PCT00025
    "는 비평면 방향족 부분을 포함한다.
  4. 제1항에 있어서, 비평면 방향족 부분이 융합된 네트워크가 종결되는 보더(border)를 임의로 포함하는 방향족 고리의 융합된 네트워크를 포함하며, 여기서 하기의 구조가 융합된 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자인 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합되는 것인 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00026
  5. 제1항에 있어서, 비평면 방향족 부분이 sp2 .x의 혼성화를 갖는 탄소 원자를 포함하며, 여기서 x는 1 내지 9인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, R1이 하기의 구조를 갖는 것인 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00027
    상기 식에서,
    X는 H, OH, 할라이드, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴 또는 그의 염 (임의로 치환됨)이고,
    R2는 이탈기이고, R3은 =O, =S 또는 =NR4이다.
  7. 제6항에 있어서, 이탈기가 전자-끄는 기로 치환된 아릴옥시기인 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 이탈기가 하기의 구조를 갖는 것인 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00028
    또는
    Figure 112009060988419-PCT00029
  9. 제3항에 있어서, 하기의 구조를 갖는 화합물을 포함하는 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00030
    상기 식에서, R1은 에스테르이고, R2는 이탈기이다.
  10. 제9항에 있어서, R1이 산 클로라이드, 카르복실산 또는 그의 염, 에스테르, 아미드, 또는 이들의 치환된 유도체인 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 화합물이 하기의 구조를 갖는 것인 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00031
  12. 제1항에 있어서, 화합물이 하기의 구조를 갖는 것인 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00032
    상기 식에서, R5는 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 이들의 염 (임의로 치환됨)이다.
  13. 제1항에 있어서, R1, R2 또는 R3이 가교결합기를 포함하는 것인 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 가교결합기가 산 클로라이드, 알켄, 알킨 또는 할라이드인 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 화합물과 배합된 하나 이상의 중합체를 더 포함하는 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 중합체가 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 폴리우레아, 폴리우레탄 및 폴리아릴에테르인 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 탄소-함유 분자가 풀러렌인 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 탄소-함유 분자가 탄소 나노튜브인 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 탄소-함유 분자가 단일-벽 탄소 나노튜브인 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 탄소-함유 분자가 다중-벽 탄소 나노튜브인 조성물.
  21. 제1항에 있어서, R1, R2 및 R3 중 임의의 두 개가 연결되어 고리를 형성하는 것인 조성물.
  22. 제21항에 있어서, R1 및 R3이 연결되어, 6개 이상의 고리 원자를 포함하는 고리를 형성하는 것인 조성물.
  23. 제1항의 조성물을 포함하는 센서.
  24. 제1항의 조성물을 포함하는 광전지 장치.
  25. 제1항의 조성물을 포함하는 전극.
  26. 제1항의 조성물을 포함하는 중합체 물품용 보강 요소.
  27. 제1항의 조성물을 포함하는 화장품.
  28. 제1항의 조성물을 포함하는 생물학적 조영제.
  29. 제1항의 조성물을 포함하는 의학적 진단제.
  30. 제1항의 조성물을 포함하는 트랜지스터.
  31. 제1항의 조성물을 포함하는 용액제.
  32. 제1항의 조성물을 포함하는 분산액제.
  33. 제1항의 조성물을 포함하는 이온성 회합물.
  34. 제1항의 조성물을 포함하는 중합체 기계식 작동기.
  35. 제1항에 있어서, 화합물이 DNA를 포함하는 것인 조성물.
  36. 제1항에 있어서, 화합물이 RNA를 포함하는 것인 조성물.
  37. 제1항에 있어서, 화합물이 PNA를 포함하는 것인 조성물.
  38. 제1항에 있어서, 화합물이 단백질을 포함하는 것인 조성물.
  39. 융합된 네트워크가 종결되는 보더를 임의로 포함하는 방향족 고리의 융합된 네트워크 및 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합된 5-원 탄소 고리를 포함하는 관능기를 포함하며, 여기서 상기 두 원자는 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자인 조성물.
  40. 제39항에 있어서, 탄소-함유 분자가 풀러렌인 조성물.
  41. 제39항에 있어서, 탄소-함유 분자가 탄소 나노튜브인 조성물.
  42. 제39항에 있어서, 탄소-함유 분자가 단일-벽 탄소 나노튜브인 조성물.
  43. 제39항에 있어서, 탄소-함유 분자가 다중-벽 탄소 나노튜브인 조성물.
  44. 제39항에 있어서, 하기의 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 조성물.
    Figure 112009060988419-PCT00033
    상기 식에서,
    A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고,
    R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각 원자 또는 화학적 기이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 제2 원자 또는 화학적 기로 대체될 수 있거나, 또는 상기 화합물 중 R1, R2 또는 R3 이외의 나머지 부분에 대해 반응하지 않는 조건 하에 제2 원자 또는 화학적 기에 대한 연결에 참여할 수 있고,
    Figure 112009060988419-PCT00034
    는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
  45. 알킨, 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자, 및 친핵체를 반응시켜서 치환된 탄소-함유 분자를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 친핵체는 pKa가 5.0보다 더 양성인 짝산을 갖는 것인, 치환된 탄소-함유 분자의 합성 방법.
  46. 제45항에 있어서, 치환된 탄소-함유 분자를 관능기 전구체와 반응시켜서 관능기와 탄소-함유 분자 사이에 결합을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  47. 제45항에 있어서, 비평면 방향족 부분이 융합된 네트워크가 종결되는 보더를 임의로 포함하는 방향족 고리의 융합된 네트워크 및 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합된 고리를 포함하는 관능기를 포함하며, 여기서 두 개의 원자는 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자인 방법.
  48. 제45항에 있어서, 알킨이 전자-끄는 기를 포함하는 것인 방법.
  49. 제48항에 있어서, 전자-끄는 기가 카르보닐, 술포닐, 포스포닐, 시아노 또는 니트로기를 포함하는 것인 방법.
  50. 제45항에 있어서, 친핵체가 pKa가 10.0보다 더 양성인 짝산을 갖는 것인 방법.
  51. 제45항에 있어서, 친핵체가 pKa가 15.0보다 더 양성인 짝산을 갖는 것인 방법.
  52. 제45항에 있어서, 친핵체가 pKa가 20.0보다 더 양성인 짝산을 갖는 것인 방법.
  53. 제45항에 있어서, 친핵체가 pKa가 25.0보다 더 양성인 짝산을 갖는 것인 방법.
  54. 제45항에 있어서, 친핵체가 임의로 치환된 헤테로알킬 또는 헤테로아릴 기를 포함하는 것인 방법.
  55. 제45항에 있어서, 친핵체가 N(R6)3, P(R6)3, O(R6)2, S(R6)2, 피리딘, 피롤, 티오펜, 푸란, 또는 이들의 치환된 유도체이며, 여기서 R6은 할라이드, 히드록시, 알킬, 헤테로알킬, 알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 헤테로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 이들의 염 (임의로 치환됨)인 방법.
  56. 제45항에 있어서, 친핵체가 N,N-디메틸아미노피리딘인 방법.
  57. 제45항에 있어서, 친핵체가 이미다졸인 방법.
  58. 제45항에 있어서, 탄소-함유 분자가 풀러렌인 방법.
  59. 제45항에 있어서, 탄소-함유 분자가 탄소 나노튜브인 방법.
  60. 제45항에 있어서, 반응을 100℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  61. 제45항에 있어서, 반응을 80℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  62. 제45항에 있어서, 반응을 60℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  63. 제45항에 있어서, 반응을 40℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  64. 제45항에 있어서, 반응을 30℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  65. 제45항에 있어서, 반응을 5000 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  66. 제45항에 있어서, 반응을 1000 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  67. 제45항에 있어서, 반응을 500 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  68. 제45항에 있어서, 반응을 100 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  69. 제45항에 있어서, 반응을 50 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  70. 제45항에 있어서, 반응을 10 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  71. 제45항에 있어서, 반응을 약 1 atm의 압력에서 수행하는 방법.
  72. 제45항에 있어서, 치환된 탄소-함유 분자가 하기의 화학식을 갖는 것인 방법.
    Figure 112009060988419-PCT00035
    상기 식에서,
    A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고,
    R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각 원자 또는 화학적 기이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 제2 원자 또는 화학적 기로 대체될 수 있거나, 또는 상기 화합물 중 R1, R2 또는 R3 이외의 나머지 부분에 대해 반응하지 않는 조건 하에 제2 원자 또는 화학적 기에 대한 연결에 참여할 수 있고,
    Figure 112009060988419-PCT00036
    는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
  73. 알킨, 탄소-함유 분자, 및 친핵체를 100℃ 미만의 온도 및 10,000 atm 미만의 압력에서 반응시켜, 방향족 고리의 융합된 네트워크 및 4개 이상의 고리 원자를 포함하는 고리를 포함하는 관능기를 포함하는 치환된 탄소-함유 분자인 생성물을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 관능기는 네트워크의 둘 이상의 방향족 고리의 고리 원자인 두 개의 원자를 통해 네트워크에 융합되는 것인, 치환된 탄소-함유 분자의 합성 방법.
  74. 제73항에 있어서, 반응을 100℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  75. 제73항에 있어서, 반응을 80℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  76. 제73항에 있어서, 반응을 60℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  77. 제73항에 있어서, 반응을 40℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  78. 제73항에 있어서, 반응을 30℃ 미만의 온도에서 수행하는 방법.
  79. 제73항에 있어서, 반응을 5000 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  80. 제73항에 있어서, 반응을 1000 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  81. 제73항에 있어서, 반응을 500 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  82. 제73항에 있어서, 반응을 100 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  83. 제73항에 있어서, 반응을 50 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  84. 제73항에 있어서, 반응을 10 atm 미만의 압력에서 수행하는 방법.
  85. 제73항에 있어서, 반응을 약 1 atm의 압력에서 수행하는 방법.
  86. 제73항에 있어서, 생성물이 하기의 화학식을 갖는 화합물인 방법.
    Figure 112009060988419-PCT00037
    상기 식에서,
    A는 비평면 방향족 부분을 포함하는 탄소-함유 분자이고,
    R1, R2 및 R3은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각 원자 또는 화학적 기이고, 여기서 R1, R2 및 R3 중 하나 이상은 제2 원자 또는 화학적 기로 대체될 수 있거나, 또는 상기 화합물 중 R1, R2 또는 R3 이외의 나머지 부분에 대해 반응하지 않는 조건 하에 제2 원자 또는 화학적 기에 대한 연결에 참여할 수 있고,
    Figure 112009060988419-PCT00038
    는 단일 결합 또는 이중 결합이다.
  87. 제1항의 조성물을 포함하는 전기화학적 촉매.
  88. 제87항에 있어서, 물을 환원시켜서 수소를 생성할 수 있는 전기화학적 촉매.
  89. 제87항에 있어서, 이산화탄소를 환원시킬 수 있는 전기화학적 촉매.
  90. 제87항에 있어서, 산소를 환원시켜서 물을 생성할 수 있는 전기화학적 촉매.
  91. 제87항에 있어서, 물을 산화시켜서 산소를 생성할 수 있는 전기화학적 촉매.
  92. 제87항에 있어서, 수소를 산화시켜서 양자를 생성할 수 있는 전기화학적 촉매.
  93. 제87항에 있어서, 메탄올을 산화시켜서 물 및/또는 이산화탄소를 생성할 수 있는 전기화학적 촉매.
  94. 제1항에 있어서, 화합물이 금속 착물을 포함하는 것인 조성물.
  95. 제1항에 있어서, 화합물이 전기촉매적 기를 포함하는 것인 조성물.
  96. 제1항의 조성물을 포함하는 배터리.
  97. 제1항에 있어서, 탄소-함유 분자가 수용성인 것인 조성물.
  98. 제2항에 있어서, 탄소-함유 분자가 수용성인 것인 조성물.
  99. 제39항에 있어서, 탄소-함유 분자가 수용성인 것인 조성물.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2680147A1 (en) 2007-03-07 2008-11-06 Massachusetts Institute Of Technology Functionalization of nanoscale articles including nanotubes and fullerenes
US8951473B2 (en) 2008-03-04 2015-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Devices and methods for determination of species including chemical warfare agents
KR101001385B1 (ko) * 2008-04-23 2010-12-14 한화케미칼 주식회사 탄소나노튜브의 연속적인 표면처리 방법 및 장치
WO2010123482A2 (en) * 2008-12-12 2010-10-28 Massachusetts Institute Of Technology High charge density structures, including carbon-based nanostructures and applications thereof
WO2010126637A1 (en) * 2009-02-09 2010-11-04 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Hydrogen storage using hydrocarbon nanostructures and sonication
US8456073B2 (en) 2009-05-29 2013-06-04 Massachusetts Institute Of Technology Field emission devices including nanotubes or other nanoscale articles
WO2011044221A2 (en) 2009-10-06 2011-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for determining radiation
WO2011056936A2 (en) 2009-11-04 2011-05-12 Massachusetts Institute Of Technology Nanostructured devices including analyte detectors, and related methods
WO2011085185A1 (en) * 2010-01-08 2011-07-14 Liang-Shi Li Soluble graphene nanostructures and assemblies therefrom
CN101793856B (zh) * 2010-04-09 2012-08-22 上海交通大学 基于石墨烯复合物的湿度传感器的制备方法
WO2011163129A2 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 Designed Nanotubes, LLC Modified carbon nanotubes, methods for production thereof and products obtained therefrom
CN103068227B (zh) * 2010-07-07 2016-09-28 阿克伦大学 高效制备富勒炔的过程和方法
US20120171093A1 (en) * 2010-11-03 2012-07-05 Massachusetts Institute Of Technology Compositions comprising functionalized carbon-based nanostructures and related methods
EP2909133A4 (en) * 2012-10-17 2016-06-15 Massachusetts Inst Technology FUNCTIONALIZED NANOSTRUCTURES AND RELATED DEVICES
US9193585B2 (en) 2013-06-07 2015-11-24 International Business Machines Corporation Surface modification using functional carbon nanotubes
WO2015035243A1 (en) 2013-09-06 2015-03-12 Massachusetts Institute Of Technology Devices and methods including a preconcentrator material for detection of analytes
US11109619B2 (en) 2013-09-06 2021-09-07 Massachusetts Institute Of Technology Filter materials including functionalized cellulose
WO2016029028A1 (en) 2014-08-20 2016-02-25 Massachusetts Institute Of Technology Methods and devices for deposition of materials on patterned substrates
US20180272565A1 (en) * 2015-12-03 2018-09-27 Nanotek Instruments, Inc. Chemical-free production of graphene-polymer pellets and graphene-polymer nanocomposite products
US11772975B2 (en) * 2015-12-03 2023-10-03 Global Graphene Group, Inc. Chemical-free production of graphene materials
KR101979225B1 (ko) * 2017-10-27 2019-08-28 한국생명공학연구원 기능화된 n-헤테로사이클릭 카벤 화합물을 포함하는 그래핀 트랜지스터 및 그 제조방법, 이를 포함하는 바이오 센서
US11505467B2 (en) 2017-11-06 2022-11-22 Massachusetts Institute Of Technology High functionalization density graphene
CN111530499B (zh) * 2020-05-15 2020-12-11 中自环保科技股份有限公司 一种结构可控的核-壳合金电催化剂合成方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6113819A (en) 1997-11-03 2000-09-05 Hyperion Catalysis International, Inc. Three dimensional interpenetrating networks of macroscopic assemblages of oriented carbon fibrils and organic polymers
KR100314094B1 (ko) 1999-08-12 2001-11-15 김순택 전기 영동법을 이용한 카본나노튜브 필드 에미터의 제조 방법
KR100338032B1 (ko) 2000-06-13 2002-05-24 김순택 리튬-황 전지
TW516061B (en) 2001-09-12 2003-01-01 Ind Tech Res Inst Manufacturing method for triode-type electron emitting source
US6902658B2 (en) 2001-12-18 2005-06-07 Motorola, Inc. FED cathode structure using electrophoretic deposition and method of fabrication
WO2004052489A2 (en) 2002-12-09 2004-06-24 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods for assembly and sorting of nanostructure-containing materials and related articles
JP2007516938A (ja) 2003-06-23 2007-06-28 ニューロケム （インターナショナル） リミテッド アミロイド関連疾患を治療するための方法および組成物
EP1605265A1 (en) 2004-06-09 2005-12-14 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Non-covalent complexes comprising carbon nanotubes
KR20050120196A (ko) 2004-06-18 2005-12-22 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출 소자
KR100638615B1 (ko) 2004-09-14 2006-10-26 삼성전기주식회사 전계방출 에미터전극 제조방법
KR100638616B1 (ko) 2004-09-14 2006-10-26 삼성전기주식회사 전계방출 에미터전극 제조방법
EP1885647A1 (en) 2005-04-22 2008-02-13 Seldon Technologies, LLC Article comprising carbon nanotubes and method of using the same for purifying fluids
US8133465B2 (en) 2005-09-12 2012-03-13 University Of Dayton Polymer-carbon nanotube composite for use as a sensor
WO2007098578A1 (en) 2006-03-01 2007-09-07 National Research Council Of Canada Chemical functionalization of carbon nanotubes
JP5125110B2 (ja) 2006-07-19 2013-01-23 東レ株式会社 電界効果型トランジスタ
US20080131658A1 (en) 2006-12-05 2008-06-05 Vijay Wakharkar Electronic packages and components thereof formed by co-deposited carbon nanotubes
CN100441638C (zh) 2006-12-26 2008-12-10 西安交通大学 超级电容器复合电极材料的制备方法
CA2680147A1 (en) 2007-03-07 2008-11-06 Massachusetts Institute Of Technology Functionalization of nanoscale articles including nanotubes and fullerenes
US8951473B2 (en) 2008-03-04 2015-02-10 Massachusetts Institute Of Technology Devices and methods for determination of species including chemical warfare agents
WO2010123482A2 (en) 2008-12-12 2010-10-28 Massachusetts Institute Of Technology High charge density structures, including carbon-based nanostructures and applications thereof
WO2011044221A2 (en) 2009-10-06 2011-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for determining radiation
WO2011056936A2 (en) 2009-11-04 2011-05-12 Massachusetts Institute Of Technology Nanostructured devices including analyte detectors, and related methods

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Publication number Publication date
US20080221240A1 (en) 2008-09-11
CA2680147A1 (en) 2008-11-06
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CN101720305A (zh) 2010-06-02
JP2010521429A (ja) 2010-06-24
US8212132B2 (en) 2012-07-03
AU2008244661A1 (en) 2008-11-06
WO2008133779A3 (en) 2009-07-30

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