富勒烯（fullerene）作为碳的第三种同素异形体，不同于已知的石墨和金刚石，它具有独特的笼状分子结构。Eiji Osawa在1970年从理论上预测了［60］富勒烯（C60）具有类似足球的高度对称的Ih结构。1985年，Smalley、Curl和Kroto等人从实验中发现了第一个富勒烯C60，其后C70、C76、C78、C80等一系列类似的笼状分子也相继被发现。这种C60分子，连同其他一系列结构多样并具有球形结构的碳的同素异形体，被统称为“富勒烯”。富勒烯的发现使得分子的研究范围从苯的二维平面分子扩展到数目众多的三维笼状分子，在化学、物理、材料、生命科学等诸多领域里展现出了独特性能，具有广泛的应用前景。
对富勒烯及其衍生物的化学性质进行理论研究，对富勒烯的化学修饰及应用提供一定的理论指导，具有重要的理论与实际意义。
赵学庄，1933年出生，1959年从吉林大学化学系获得硕士学位，1960年到南开大学工作。长期从事化学动力学与量子化学的研究，著有《化学动力学》《模糊对称性》等著作。
合成富勒烯的加成衍生物是富勒烯化学研究的重要方面，这一方面可以改进富勒烯的溶解性，另一方面也可以得到具有特殊性质的新材料。对富勒烯的加成规律的研究，为合成新的富勒烯衍生物具有重要意义。
由于富勒烯分子体系大，对其动态化学特征的理论研究存在很多困难，从1996年开始，赵学庄教授研究组开展了对富勒烯动态化学特征的研究，在国际上首次发表了对富勒烯臭氧化反应机理的全面研究，同时对富勒烯的加成反应、异构化反应等进行了研究，发表了一系列高水平的论文；历经数十年的工作积累，从低碳数富勒烯C36、C40、C50到C60、C70、碳纳米管，对富勒烯的加成规律进行了系统的研究、总结、归纳与对比，得到了许多有实践指导意义的结论。
在有关异质富勒烯化学的理论研究方面，赵学庄教授研究组对B、N、P、Si等元素掺杂C60、C70及C36、C40等形成的异质富勒烯的稳定性与性质进行了系统的研究，发表了一系列高质量的文章，并被广泛引用。
相关研究成果发表在J.Phys.Chem.、J.C.S.FaradayTrans.等期刊上。(www.xing528.com)
赵学庄教授及其团队在富勒烯及其衍生物方面的研究工作主要包括以下方面：
（1）对C60［6-6］或［6-5］键上环加成的选择竞争及（开环或闭环）方式以及C70不等价C原子和C-C键较多造成复杂的异构体规律进行了深入研究，总结了双加成和多加成物有关异构体的加成位置与其稳定性的相关规律，首次报道了C60O［6-5］异构体的UV谱，从实验上验证了其存在。
（2）用量化方法研究了C60的臭氧化学反应，从动力学角度解释了在实验中只得到C60O［6-5］异构体的原因。首次详细研究了C60O及C60S的［6-6］、［6-5］异构体相互转化的机理，总结了C60、C70的一些典型加成反应的加成位点、加成规律，丰富了对富勒烯化学反应规律的认识。
（3）系统研究了C60、C70等富勒烯中B、N取代碳原子的异质富勒烯，并将B、N取代碳原子的位置和一般富勒烯加成位置的规律性相关联，得到了其稳定性的一般规律。对含P和Si的异质富勒烯也作了研究，为设计新型的功能材料提供了理论信息。
C60的结构及两种不同的键
成果完成人：赵学庄、尚贞锋、潘荫明、王贵昌
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