Синтез и строение трифторметильных производных фуллерена C60

• Автор: Самохвалова, Надежда Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПЕРФТОРАЛКИЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ФУЛЛЕРНОВ

1.1 Трифторметильные производные фуллеренов синтез и выделение

1.2 Трифторметильные производные фуллеренов строение.

1.2.1 Строение трифторметильных производных фуллерена Сбо.

1.2.2 Строение трифторметильных производных фуллерена С.

1.3 Синтез и строение трифторметильных производных высших фуллеренов

1.4 Перфторэтильныс производные фуллеренов Сбо и С

1.5 Гептафторпропилыше производные фуллеренов Сбо и С.

1.6 Перфторциклоалкильные производные фуллеренов

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. СИНТЕЗ, ВЫДЕЛЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ТРИФТОРМЕТИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНА Сб0
2.1 Экспериментальное оборудование
2.2 Синтез трифторметилирование фуллерена Сбо
2.2.1 Влияние добавки меди
2.2.2 Система Сбо С.
2.2.3 Реакция при повышенном давлении СРз1
2.3 Синтез трифторметилирование смеси СбоСРз, 72.
2.3.1 Реакции с изомером 5бСбоСРз
2.3.2 Реакции при воздействии УФ излучения
2.4 Термические и химические реакции с трифторметильными производными фуллерена Сбо.
2.4.1 Термолиз СбоСРз, 7
2.4.2 Хлорирование СбоСРз, 7
2.4.3 Переалкилироваиие СбоСРзи, 7.
2.5 Идентификация и хроматшрафическое разделение полученных соединений
2.6 Определение кристаллического строения трифторметильных производных
фуллеренов
ГЛАВА з ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
3.1 Влияние условий на процесс трифторметилирования фуллерена Сбо.
3.1.1 Температура и продолжительность синтеза.
3.1.2 Добавка меди
3.1.3 Смесь Сбо С.
3.1.4 Реакция при повышенном давлении СРз1
3.2 Трифторметилирование СбоСРз, п2 и изомера 5бСбоСРз.
3.2.1 Смесь С6оСРзп н
3.2.2 Изомер ббСбоСРз
3.2.3 Воздействие УФ излучения
Изучение смеси СбоСРзл, и методом спектроскопии ЭПР
3.3 Термические и химические эксперименты с СбоСРзл, 1
3.3.1 Термолиз
3.3.2 Хлорирование
3.3.3 Псреалкилирование.
Получение многосферных фуллереновых циклоаддуктов
3.4 Молекулярное строение высших ТФМП фуллсрена Сбо
3.4.1 Молекулы СбоСР31, III, V, VI
Спектр ЯМР Р изомера СбоСРзУ
Сольваты, кристаллические модификации и растворимость СбоСРз1
3.4.2 Молекулы СбоСР31, И, III, IV.
3.4.3 Молекулы ССРз1бУ1, V, IV
3.4.4 Молекулярное строение и спектр ЯМР СбоСРзН.
3.4.5 Длины связей СС в ТФМП фуллерена Сбо
3.4.6 Термодинамический и кинетический аспекты синтеза высших ТФМФ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


После того, как примерно фуллерсна Сбо прореагировало, ампулу вскрывали и анализировали полученную смесь СбоСРз, где 7. Удалось получить, выделить и установить структуру трех новых изомеров СбоСГ31б и одного СбоСР38 Это максимально возможное число СРзгрупп присоединенных к одной молекуле фуллерена Сбо, которое удалось выделить. С аналогичный синтез приводит к образованию смеси 73,, где т ,. Относительно новая методика получения так называемых низших ТФМП С С7оСРзт, где 4 представлена в работе . Смесь 73, где т, полученную по методике , и фуллерен С нагревали в запаянной ампуле при 00 С в течение ч. В работе отмечается, что происходит перемещение 3 в реакционной смеси, так как продукт такой реакции не содержал фуллерена. Важно отметить, что методика синтеза ТФМП в запаянной ампуле дает относительный выход продукта в пересчете на вступающий в реакцию фуллерен более , а также экономит расход реагента 3I и позволяет избежать загрязнения побочными продуктами как, например, в случае синтеза с использованием трифторацетата серебра. Последующие исследования в области ТФМФ проводились трифтормстилированисм в запаянной ампуле или в потоке трифторметилиодида или с трифторацетатом серебра в зависимости от желаемого состава смеси. Как правило, первый метод с 3I приводит к получению высших ТФМП СбоСР3л, п 8, 73,, т , а с помощью второго метода с 3 получают низшие ТФМФ СбоСР3л, 2, 3, т 2. Трифторметильные производные фуллсренов Сбо, С, а также высших часто условно разделяют на две группы высшие и низшие. Однозначной классификации не существует, однако, принято считать производные с числом групп до десяти низшими, а от десяти и выше высшими. Строение ТФМФ обычно определяют методом рентгеноструктурного анализа монокристаллов. Проведение РСА позволяет достоверно определить структуру. Для низших ТФМП о строении можно судить на основании интерпретации спектров ЯМР на ядрах . Интерпретация ЯМРспектров для производных с большим числом заместителей усложняется и не всегда приводит к верным результатам. Для высших трифторметильных производных, наиболее надежным методом установления структуры является РСА. Для установления энергетической стабильности рассматриваемого изомера используются теоретические расчеты полуэмпнрическим методом АМ1, а также методом функционала плотности . Расчеты проводятся для определенного набора изомеров всех составов, генерируемого по принципу постепенного присоединения 3. Для схематического представления производных фуллерснов используют диаргаммы Шлегсля, на которых показаны вес атомы фуллерснового каркаса, который спроецирован на плоскость. Рассматривают присоединение аддендов к гексагонам в орто, метау пара положениях друг относительно друга, что соответствует 1,2 1,3 1,4 присоединению. Для ТФМП часто рассматривают присоединение групп по непрерывной цепочке гексагонов иногда замкнутой. При описании структур с большим числом аддендов от десяти уделяется внимание наличию незанятых гексагонов, так называемых ароматических фрагментов. Известны бензоидные, фенантреновые, трифенилеповые, короненовые и другие фрагменты в производных фуллерснов. Согласно правилам ИЮГАС нумерация производных фуллерснов осуществляется но принципу наименьших номеров локантов . Представленный в работе спектр ЯМР Г для изомера СбоСНз2 состоит из одного синглета при ,3 м. СБзгрупи. Полученному спектру соответствовали изомера СбоСРз2 . Было установлено , что в случае малых групп таких как Н, Р, С1, присоединенных к фуллереновой сфере, наиболее выгодны структуры с 1,2мотивом присоединения, а по мере увеличения эффективного радиуса адденда существенно стабильнее оказываются 1,4изомеры Рис. С помощью квантовохимических расчетов удалось предсказать наиболее вероятную структуру для изомера СбоСРзг Согласно расчетам изомер 1,7СбоСРз2 с 1,4присоединением оказывается на кДжмоль выгоднее, чем соответствующий изомер с 1,2присоединением . Авторам удалось подтвердить структуру указанного изомера методом РСА. Других изомеров состава СбоСБз2 выделено не было. Рис.