Влияние электронного и геометрического строения исходных изомеров фуллерена с84 на структуру их перфторалкильных полиаддуктов

В работах было проведено изучение теоретического распределения электронной плотности для всех двадцати четырех IPR изомеров фуллерена С₈₄ и приведены их структурные формулы с распределением простых, двойных и делокализованных π-связей. При этом оказалось, что имеющиеся экспериментальные данные поддерживают эти результаты. На базе этого подхода проведено сопоставление распределения связей (электронной плотности) в IPR изомерах исходного фуллерена с экспериментальными результатами, полученными методом РСА, строения их перфторалкилированных аддуктов строго фиксирующими положения аддендов на фуллереновой сфере.

Общая схема анализа выглядит следующим образом:

1. На 2D схему (диаграмму Шлегеля) и 3D модель исходного изомера фуллерена с распределением связей, наносим экспериментально идентифицированные методом РСА позиции атомов углерода, по которым прошло присоединение аддендов R^f. Таким путем предполагается определить наиболее предпочтительные субструктуры, по которым проходит присоединение аддендов.

2. Определяем цепочки, образованные аддендами. Фиксируем концы каждой цепочки, обращая внимание на пара-положение гексагона, на котором остановился рост цепочки.

Выявлены два типа обрыва цепочек: на узле 3H, когда продолжением цепочки должен стать адденд на углеродном атоме, принадлежащем трем смежным гексагонам. Эта ситуация связана с тем, что на пентагоне этого узла, уже «сидит» адденд .

Таким образом, на примере серии из 11 R^F аддуктов изомера 22 фуллерена С₈₄ нами впервые показано, что преобладающими позициями присоединения аддендов являются Р2Н-узлы гексагонов с делокализованными π-связями H_d. Кроме того в десяти из них реализуется характерный рисунок распределения аддендов, недавно наблюдавшийся согласно данным РСА в аддукте 22(C₂)(CF₃)₆. Кроме того впервые детально проанализирован практически не обсуждавшийся ранее тип обрыва цепочек аддендов Р_А, важность обнаружения которого велика - развитие цепочки приостанавливается из-за уже присоединенного адденда. Это обстоятельство может послужить определению порядка присоединения аддендов, что окажется полезным в расшифровке механизма радикального присоединения.

Список использованной литературы

1. Kroto, H. Carbyne and other myths about carbon / H. Kroto // Chem. World.-2010.-№ 11.-P. 37.

2. Сидоров, Л. Н. Фуллерены / Л. H. Сидоров, М. А. Юровская, А .Я. Борщевский [и др.] - М.: Экзамен, 2005. - 688 с.

3. Kroto, H. W. С₆₀: Buckminsterfullerene / H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley // Nature.- 1985. - V. 318. - P. 162-163.

4. Shibuya, M. Detection of buckminsterfiillerene in usual soot and commercial charcoals / M. Shibuya, M. Kato, M. Ozawa, P. Fang, H., E. Osawa // Full. Sci. Technol. - 1999. - Vol. 7. - P. 181-193.

5. Bang, J.J. Carbon nanotubes and other fullerene nanocrystals in domestic propane and natural gas combustion streams / J. J. Bang, P. A. Guerrero, D. A. Lopez, L. E. Murr, E. V. Esquivel // J. Nanosci. Nanotechnol. - 2004. - Vol. 4. - P. 716-718.

6. Murr, L. E. А ТЕМ study of soot, carbon nanotubes, and related fullerene nanopolyhedra in common fuel-gas combustion sources / L. E. Murr, K. F. Soto // Mater. Characteriz. - 2005. - Vol. 55. - P. 50-65.

7. Osawa, E. Superaromaticity / E. Osawa. - Kagaku (Kyoto). - 1970. - V. 25. - P. 854-863.

8. Бочвар, Д. А. О гипотетических системах: карбододекаэдре, s-икозаэдре и карбо-з-икозаэдре / Д. А. Бочвар, E. Г. Гальперн. - АН СССР. - 1973. - Т. 209. - С. 610-612.

9. Kratschmer, W. Solid C₆₀: a new form of carbon / W. Kratschmer, L. D. Lamb, К. Fostiropoulos, D. R. Huffman // Nature. - 1990. - Vol. 347. - P. 354-358.

10. Fagan, P.J. The chemical nature of buckminsterfullerene (C₆₀) and the characterization of a platinum derivative / P. J. Fagan, J. C. Calabrese, B. Malone // Science. - 1991. - V. 252. - P. 1160-1161.

Лужнова А.В., Дудник Д.В.,

ГБПОУ «Октябрьский нефтяной колледж им.С.И. Кувыкина»;

научный руководитель: Абаева А.И.