(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラーレン６０とフラーレン７０とを主成分とするフラーレン類の混合物からフラーレン６０又はフラーレン７０を高純度で分離する方法において、用いる溶媒を定め、その還流温度においてその溶媒にフラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンが単独で溶解して飽和溶液を形成する溶媒量（体積）の０．８〜１．２倍量の溶媒に上記フラーレン類の混合物を加え、還流させた後、冷却し、上記溶媒への不溶分を濾過して、上記フラーレン類の混合物中のより多い割合を占めるフラーレンを上記フラーレン類の混合物から高純度にて分離することを特徴とする方法。
【請求項２】
フラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンが単独で溶解して飽和溶液を形成する溶媒量（体積）の０．９〜１．１倍量の溶媒を用いる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フラーレン類の混合物中において、より多い割合を占めるフラーレンが６０重量％以上の範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
フラーレン類の混合物中において、より多い割合を占めるフラーレンが６５〜９５重量％の範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
溶媒がトルエンである請求項１又は２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラーレン類の精製方法に関し、詳しくは、フラーレン６０とフラーレン７０とを主成分とする混合フラーレン類からフラーレン６０又は７０を高純度にて分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラーレン類は、フラーレン６０に代表されるように、炭素原子のみからなるサッカーボール状の閉殻状の分子であって、ナノテクノロジー（超微細技術）における代表的な材料であるといわれており、電子材料、医薬用途、機械用途等の広い分野への応用が期待されている。
【０００３】
フラーレン類は、代表的には、黒鉛を原料として用いるアーク放電法やベンゼンを燃焼させる燃焼法等によって煤（スート）と共に生成する。例えば、アーク放電法によれば、フラーレン類を含む煤をベンゼンやトルエンを用いて抽出して、主として、フラーレン６０やフラーレン７０を煤から分離する。
【０００４】
しかし、煤から分離したフラーレン類は、このように、フラーレン６０とフラーレン７０のほか、フラーレン７６、フラーレン７８、フラーレン８２、フラーレン８４等を含む高次フラーレン類の混合物である。例えば、アーク放電法によるフラーレン類の製造によれば、得られるフラーレン類の混合物中の各フラーレンの割合は、通常、フラーレン６０が約８０％、フラーレン７０が約１５〜２０％、その他の高次フラーレン類が数％である。
【０００５】
そこで、従来、これらのフラーレン類を相互に分離し、精製するには、殆どの場合、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）が用いられており、一部では、昇華法も用いられている。しかし、高速液体クロマトグラフィーによれば、高純度の製品を得ることができるが、処理能力が低いので、大量処理には適しない。昇華法も、フラーレン類の昇華温度が近接しているので、高純度品を得ることは容易ではなく、また、高速液体クロマトグラフィーによる場合と同様に、大量処理には適しない。
【０００６】
このように、従来のフラーレン類の分離精製方法は、大量処理が困難であるところ、フラーレン類の用途展開を工業的な規模で図るには、それぞれを大量に効率よく分離精製することが必要であるが、従来、そのような方法は知られていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フラーレン類の分離精製方法における上述した問題を解決するためになされたものであって、フラーレン６０とフラーレン７０とを主成分とする大量の混合フラーレン類からフラーレン６０又は７０を効率よく容易に高純度にて分離する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、フラーレン６０とフラーレン７０とを主成分とするフラーレン類の混合物からフラーレン６０又はフラーレン７０を高純度で分離する方法において、用いる溶媒を定め、その還流温度においてその溶媒にフラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンが単独で溶解して飽和溶液を形成する溶媒量（体積）の０．８〜１．２倍量の溶媒に上記フラーレン類の混合物を加え、還流させた後、冷却し、上記溶媒への不溶分を濾過して、上記フラーレン類の混合物中のより多い割合を占めるフラーレンを上記フラーレン類の混合物から高純度にて分離することを特徴とする方法が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、フラーレン６０とフラーレン７０とを主成分とするフラーレン類の混合物からフラーレン６０又はフラーレン７０を高純度で分離することができる。即ち、フラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンの含有量を低減すると共に、フラーレン類の混合物中のより多い割合を占めるフラーレンの含有量を高めて、後者の純度を高めたフラーレン類を得るものである。ここに、フラーレン６０とフラーレン７０とを主成分とするフラーレン類の混合物は、好ましくは、フラーレン６０とフラーレン７０とを合計にて６０重量％以上、好ましくは、７０重量％以上、最も好ましくは、８０重量％以上の含有量にて含む。
【００１０】
本発明によれば、先ず、フラーレン６０又は７０の分離精製に用いる溶媒を定め、その還流温度においてその溶媒にフラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンの単位量（１ｇ）が単独で溶解して、飽和溶液を形成する溶媒量（体積）（以下、これを還流温度飽和溶液形成溶媒量という。）の０．８〜１．２倍量に上記フラーレン類の混合物を加え、通常、数時間、還流させた後、室温まで放冷し、次いで、その溶媒中の不溶分を濾過、分離し、乾燥すれば、上記フラーレン類の混合物中のより多い割合を占めるフラーレンの精製品を得ることができる。
【００１１】
より詳細には、用いる溶媒を定め、その還流温度において、その溶媒の単位量（１Ｌ）にフラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンが単独で溶解して、飽和溶液を形成するそのフラーレンの飽和溶解量（重量）をＳ（ｇ／Ｌ）とすれば、還流温度においてその溶媒にフラーレン類の混合物中のより少ない割合を占めるフラーレンの単位量（１ｇ）が単独で溶解して、飽和溶液を形成する還流温度飽和溶液形成溶媒量Ｔ（Ｌ／ｇ）は、そのフラーレンの上記飽和溶解量の逆数であるから、Ｔ＝１／Ｓ（ｇ／Ｌ）である。
【００１２】
そこで、精製処理を行うフラーレン類の混合物Ｍ（ｇ）中のより少ない割合を占めるフラーレンがｍ（ｇ）であるとすれば、この量のこのフラーレンに対する還流温度飽和溶液形成溶媒量はｍＴであるので、本発明によれば、０．８ｍＴから１．２ｍＴの量の溶媒中に上記フラーレン類の混合物Ｍ（ｇ）を加えて、上述したようにして、処理するのである。
【００１３】
本発明において用いる溶媒について、その還流温度において、フラーレン６０又は７０の飽和溶解量（重量）は、既に、知られているのであれば、その飽和溶解量を採用すればよく、また、予め、実験的に求めてもよい。
【００１４】
本発明によれば、フラーレン類の混合物中において、より多い割合を占めるとは、通常、６０重量％以上、好ましくは、６５重量％以上、特に好ましくは、７０重量％以上をいい、従って、フラーレン類の混合物中において、より少ない割合を占めるとは、通常、４０重量％以下、好ましくは、３５重量％以上、特に好ましくは、３０重量％以上をいう。
【００１５】
即ち、特に、フラーレン類の混合物中、より多い割合を占めるフラーレンの割合が６５〜９５重量％、好ましくは、７０〜９０重量％、最も好ましくは、７０〜８５重量％のものを本発明に従って処理することによって、より多い割合を占めるフラーレンの割合を効率よく高めることができる。
【００１６】
本発明によれば、フラーレン６０又は７０の分離精製に用いる溶媒として、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、ピリジン、キノリン等の含窒素複素芳香族化合物、二硫化炭素等が用いられるが、なかでも、トルエンが好ましく用いられる。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。尚、フラーレン６０のトルエンの還流温度における飽和溶解量は３．０ｇ／Ｌであるから、フラーレン６０に対するトルエンの還流温度飽和溶液形成溶媒量は０．３３Ｌ／ｇである。また、フラーレン７０のトルエンの還流温度における飽和溶解量は１．６ｇ／Ｌであるから、フラーレン６０に対するトルエンの還流温度飽和溶液形成溶媒量は、０．６３Ｌ／ｇである。
【００１８】
実施例１
アーク放電法によって得られた煤（スート）をトルエンで抽出して、フラーレン類の混合物を得た。この混合物の組成は、フラーレン６０が８２．３重量％、フラーレン７０が１５．５重量％、高次フラーレン類が２．３重量％であった。この混合物１０ｇをトルエン１０００ｍＬ（上記フラーレン７０に対する還流温度飽和溶液形成溶媒量の１．０３倍量）に加え、１２０℃で２時間、還流させた後、室温まで放冷し、濾過して、不溶の残留物を回収した。これをヘキサンで洗浄した後、真空雰囲気下に乾燥させて、フラーレン６０の精製品６．６ｇを得た（回収率６６％）。
【００１９】
このフラーレン６０の精製品をＨＰＬＣにて組成を分析したところ、フラーレン６０が９５．８重量％、フラーレン７０が３．０重量％であって、フラーレン類の混合物中のフラーレン６０に対する収率は７６．８％であった。
【００２０】
実施例２
フラーレン６０が９６．０重量％、フラーレン７０が４．０重量％に調整したフラーレン類の混合物３６．０ｇをトルエン１０００ｍＬ（上記フラーレン７０に対する還流温度飽和溶液形成溶媒量の１．１１倍量）に加え、１２０℃で２時間、還流させた後、室温まで放冷し、濾過して、不溶の残留物を回収した。これをヘキサンで洗浄した後、真空雰囲気下に乾燥させて、フラーレン６０の精製品３２．６ｇを得た。
【００２１】
このフラーレン６０の精製品をＨＰＬＣにて組成を分析したところ、フラーレン６０が９６．７重量％、フラーレン７０が３．３重量％であって、フラーレン類の混合物中のフラーレン６０に対する収率は９１．２％であった。
【００２２】
実施例３
フラーレン６０が６２．７重量％、フラーレン７０が２０．８重量％、高次フラーレン類が１４．４重量％に調整したフラーレン類の混合物７．７ｇをトルエン１０００ｍＬ（上記フラーレン７０に対する還流温度飽和溶液形成溶媒量の１．０倍量）に加え、１２０℃で２時間、還流させた後、室温まで放冷し、濾過して、不溶の残留物を回収した。これをヘキサンで洗浄した後、真空雰囲気下に乾燥させて、フラーレン６０の精製品３．８ｇを得た。
【００２３】
このフラーレン６０の精製品をＨＰＬＣにて組成を分析したところ、フラーレン６０が６７．９重量％、フラーレン７０が１７．２重量％であって、フラーレン類の混合物中のフラーレン６０に対する収率は５４．３％であった。
【００２４】
フラーレンの混合物中の処理前のフラーレン６０（Ｃ60）の含量と処理後のフラーレン６０の含量との関係を図１に示す。処理前のフラーレン６０の含量が６５〜９５重量％のとき、特に、７０〜８５重量％のとき、効率よくその純度を高めることができることが示される。
【００２５】
実施例４
フラーレン６０が１５．９重量％、フラーレン７０が８１．５重量％、高次フラーレン類が２．６重量％に調整したフラーレン類の混合物１７．０ｇをトルエン９００ｍＬ（上記フラーレン６０に対する還流温度飽和溶液形成溶媒量の１．０倍量）に加え、１２０℃で２時間、還流させた後、室温まで放冷し、濾過して、不溶の残留物を回収した。これをヘキサンで洗浄した後、真空雰囲気下に乾燥させて、フラーレン７０の精製品１４．３ｇを得た。
【００２６】
このフラーレン７０の精製品をＨＰＬＣにて組成を分析したところ、フラーレン６０が７．４重量％、フラーレン７０が８８．６重量％であって、フラーレン類の混合物中のフラーレン６０に対する収率は９１．４％であった。
【００２７】
比較例１
実施例１で用いたものと同じフラーレン類の混合物１０ｇをトルエン１０００ｍＬに加え、室温下、超音波振動子（出力１００Ｗ）で２時間、溶解させた後、過して、不溶の残留物を回収した。これをヘキサンで洗浄した後、真空雰囲気下に乾燥させて、フラーレン６０の精製品５．３ｇを得た。
【００２８】
このフラーレン６０の精製品をＨＰＬＣにて組成を分析したところ、フラーレン６０が９０．６重量％、フラーレン７０が８．７重量％、高次のフラーレン類が０．７重量％であって、フラーレン類の混合物中のフラーレン６０に対する収率は５８．３％であった。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、フラーレン６０と７０を主成分とするフラーレンの混合物から簡単な装置を用いて容易に効率よくフラーレン６０又は７０の純度を高めた精製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明による精製処理前のフラーレンの混合物中のフラーレン６０（Ｃ60）の含量と本発明に従って精製処理したときのフラーレン６０の含量との関係を示すグラフである。
【図１】
0003722425.tif 000002