Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Buckyball (молекула) )
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Buckyball" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Buckyball (значения) .
Бакминстерфуллерен
Buckminsterfullerene.svg
Бакминстерфуллерен-перспектива-3D-шары.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
(C 60 - I h ) [5,6] фуллерен
Другие названия
Buckyballs; Фуллерен-C 60 ; [60] фуллерен
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
5901022
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.156.884 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / C60 / c1-2-5-6-3 (1) 8-12-10-4 (1) 9-11-7 (2) 17-21-13 (5) 23-24-14 ( 6) 22-18 (8) 28-20 (12) 30-26-16 (10) 15 (9) 25-29-19 (11) 27 (17) 37-41-31 (21) 33 (23) 43-44-34 (24) 32 (22) 42-38 (28) 48-40 (30) 46-36 (26) 35 (25) 45-39 (29) 47 (37) 55-49 (41) 51 (43) 57-52 (44) 50 (42) 56 (48) 59-54 (46) 53 (45) 58 (55) 60 (57) 59 контрольныйY
    Ключ: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N контрольныйY
  • InChI = 1 / C60 / c1-2-5-6-3 (1) 8-12-10-4 (1) 9-11-7 (2) 17-21-13 (5) 23-24-14 ( 6) 22-18 (8) 28-20 (12) 30-26-16 (10) 15 (9) 25-29-19 (11) 27 (17) 37-41-31 (21) 33 (23) 43-44-34 (24) 32 (22) 42-38 (28) 48-40 (30) 46-36 (26) 35 (25) 45-39 (29) 47 (37) 55-49 (41) 51 (43) 57-52 (44) 50 (42) 56 (48) 59-54 (46) 53 (45) 58 (55) 60 (57) 59
    Ключ: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYAU
  • InChI = 1S / C60 / c1-2-5-6-3 (1) 8-12-10-4 (1) 9-11-7 (2) 17-21-13 (5) 23-24-14 ( 6) 22-18 (8) 28-20 (12) 30-26-16 (10) 15 (9) 25-29-19 (11) 27 (17) 37-41-31 (21) 33 (23) 43-44-34 (24) 32 (22) 42-38 (28) 48-40 (30) 46-36 (26) 35 (25) 45-39 (29) 47 (37) 55-49 (41) 51 (43) 57-52 (44) 50 (42) 56 (48) 59-54 (46) 53 (45) 58 (55) 60 (57) 59
    Ключ: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N
  • c12c3c4c5c2c2c6c7c1c1c8c3c3c9c4c4c% 10c5c5c2c2c2c6c6c% 11c7c1c1c7c8c3c3c3c8c9c4c4c9c% 10c5c5c2c2c2c6c3c8c4c2c1c% 11c4c1c
Характеристики
С 60
Молярная масса720,660  г · моль -1
ПоявлениеТемные игольчатые кристаллы
Плотность1,65 г / см 3
не растворим в воде
Давление газа0,4-0,5 Па (T ≈ 800 К); 14 Па (T ≈ 900 K) [1]
Состав
Гранецентрированный кубик , cF1924
Фм 3 м, №225
а  = 1,4154 нм
Опасности
Пиктограммы GHSGHS07: Вредно
Сигнальное слово GHSПредупреждение
H315 , H319 , H335
Р261 , Р264 , Р271 , Р280 , Р302 + 352 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P312 , P321 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P403 + 233 , Р405 , Р501
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
контрольныйY проверить  ( что есть   ?)контрольныйY☒N
Ссылки на инфобоксы
Часть цикла статей о
Наноматериалы
C60-rods.png
Углеродные нанотрубки
  • Синтез
  • Химия
  • Механические свойства
  • Оптические свойства
  • Приложения
  • График
Фуллерены
  • Бакминстерфуллерен
  • Фуллерен C70
  • Химия
  • Воздействие на здоровье
  • Аллотропы углерода
Другие наночастицы
  • Квантовые точки
  • Оксид алюминия
  • Целлюлоза
  • Керамика
  • Оксид кобальта
  • Медь
  • Золото
  • Железо
  • Оксид железа
  • Железо-платина
  • Липид
  • Платина
  • Серебро
  • Оксид титана
Наноструктурированные материалы
  • Нанокомпозит
  • Нано-пена
  • Нанопористые материалы
  • Нанокристаллический материал
  •  Научный портал
  •  Технологический портал
  • v
  • т
  • е

Бакминстерфуллерен - это разновидность фуллерена с формулой C 60 . Он имеет структуру слитных колец ( усеченный икосаэдр ), напоминающую клетку, которая напоминает футбольный мяч , состоящий из двадцати шестиугольников и двенадцати пятиугольников . Каждый атом углерода имеет три связи. Это твердое вещество черного цвета, которое растворяется в углеводородных растворителях с образованием фиолетового раствора. Это соединение подверглось интенсивным исследованиям, хотя в реальных условиях было найдено мало применений.

Происшествие [ править ]

Бакминстерфуллерен - наиболее распространенный фуллерен природного происхождения. В небольших количествах его можно найти в саже . [2] [3] Он также существует в космосе . Нейтральный C 60 наблюдался в планетарных туманностях [4] и некоторых типах звезд . [5] Ионизированная форма C 60 + была обнаружена в межзвездной среде [6] и является носителем нескольких диффузных межзвездных полос . [7]

История [ править ]

Дополнительная информация: фуллерен
Многие футбольные мячи имеют такое же расположение многоугольников, как и бакминстерфуллерен C 60 .

Теоретические предсказания молекул бакибола появились в конце 1960-х - начале 1970-х годов, [8] [9] [10], но эти сообщения остались в значительной степени незамеченными. Бакминстерфуллерен был впервые создан в 1984 году Эриком Рольфингом, Дональдом Коксом и Эндрю Калдором [11] [12] с использованием лазера для испарения углерода в сверхзвуковом пучке гелия. В 1985 году их работу повторили Гарольд Крото , Джеймс Р. Хит , Шон О'Брайен, Роберт Керл и Ричард Смолли из Университета Райса , которые признали структуру C 60 как бакминстерфуллерен. [13] Крото, Керл и Смолли были награждены премией 1996 года.Нобелевская премия по химии за их роль в открытии бакминстерфуллерена и связанного с ним класса молекул, фуллеренов .

Одновременно, но не связанные с работой Крото-Смолли, астрофизики работали со спектроскопами над изучением инфракрасного излучения гигантских красных углеродных звезд. [14] [15] [16] Смолли и его команда смогли использовать метод лазерного испарения для создания углеродных кластеров, которые потенциально могут излучать инфракрасное излучение на той же длине волны, что и красная углеродная звезда. [14] [17] Таким образом, Смолли и его команда вдохновились использовать лазерную технику на графите для получения фуллеренов.

C 60 был открыт в 1985 году Робертом Керлом, Гарольдом Крото и Ричардом Смолли. Использование лазерного испарения из графита они обнаружили С п кластеры (где п> 20 , и даже) , из которых наиболее распространенными были С 60 и С 70 . Твердый вращающийся графитовый диск использовался в качестве поверхности, с которой испарялся углерод с помощью лазерного луча, создавая горячую плазму, которая затем пропускалась через поток газообразного гелия с высокой плотностью. [18] Углеродные виды были впоследствии охлаждают и ионизируется что приводит к образованию кластеров. Кластеры различались по молекулярным массам, но Крото и Смолли обнаружили преобладание в C 60кластер, который можно было бы еще больше усилить, позволив плазме дольше реагировать. Они также обнаружили, что молекула C 60 образует решетчатую структуру, правильный усеченный икосаэдр . [14] [18]

За это открытие Керл, Крото и Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии 1996 года . [8]

Экспериментальные данные, сильный пик на 720 атомных единицах массы , указали на формирование молекулы углерода с 60 атомами углерода, но не предоставили структурной информации. После экспериментов по реактивности исследовательская группа пришла к выводу, что наиболее вероятной структурой была сфероидальная молекула. Идея была быстро рационализирована как основа замкнутой каркасной конструкции икосаэдрической симметрии . Крото упомянул геодезические купольные конструкции известного футуриста и изобретателя Бакминстера Фуллера, которые повлияли на название этого вещества как бакминстерфуллерена. [8]

В 1989 году физики Вольфганг Кретчмер , Константинос Фостиропулос и Дональд Р. Хаффман наблюдали необычное оптическое поглощение в тонких пленках углеродной пыли (сажи). Сажа была образована дуговым процессом между двумя графитовыми электродами в атмосфере гелия, где материал электрода испаряется и конденсируется, образуя сажу в атмосфере гашения. Среди других особенностей ИК-спектры сажи показали четыре дискретных полосы, которые близко согласуются с предложенными для C 60 . [19] [20]

В другом документе, посвященном характеристике и проверке молекулярной структуры, последовавшей в том же году (1990 г.) по результатам их экспериментов с тонкими пленками, также подробно описывалось извлечение испаряемого, а также растворимого в бензоле материала из сажи, генерируемой дугой. Этот экстракт прошел ПЭМ и рентгеновский анализ кристаллов, согласующихся с массивами сферических молекул C 60 , приблизительно 1,0 нм в диаметре Ван-дер-Ваальса [21], а также ожидаемой молекулярной массой 720 u для C 60 (и 840 u для C 70 ) в их масс-спектрах . [22] Этот метод был простым и эффективным для получения материала в граммах в день (1990 г.), который стимулировал исследования фуллеренов и даже сегодня применяется для промышленного производства фуллеренов.

Открытие практических путей к C 60 привело к открытию новой области химии, связанной с изучением фуллеренов.

Этимология [ править ]

Первооткрыватели аллотропа назвали новооткрытую молекулу в честь Бакминстера Фуллера , который спроектировал множество геодезических купольных структур, похожих на C 60 и умер в 1983 году до открытия в 1984 году. Однако это немного вводит в заблуждение, поскольку геодезические купола Фуллера строятся только путем дальнейшего деления шестиугольников или пятиугольников на треугольники, которые затем деформируются, перемещая вершины радиально наружу, чтобы они соответствовали поверхности сферы. [23] С геометрической точки зрения бакминстерфуллерен является естественным примером многогранника Гольдберга . Распространенное сокращенное название бакминстерфуллерена - бакиболлы. [24]

Синтез [ править ]

Электролиз производного C 60 -фуллерена в высоком вакууме . Медленная диффузия в анод (правая сторона) дает характерный фиолетовый цвет чистого C 60 .

Сажа производится с помощью лазерной абляции графита или пиролиза из ароматических углеводородов . Фуллерены извлекаются из сажи органическими растворителями с помощью экстрактора Сокслета . [25] На этом этапе получают раствор, содержащий до 75% C 60 , а также другие фуллерены. Эти фракции разделяют с помощью хроматографии . [26] Обычно фуллерены растворяют в углеводородах или галогенированных углеводородах и разделяют с использованием колонок с оксидом алюминия. [27]

Структура [ править ]

Бакминстерфуллерен представляет собой усеченный икосаэдр с 60 вершинами и 32 гранями (20 шестиугольников и 12 пятиугольников, не имеющих общей вершины) с атомом углерода в вершинах каждого многоугольника и связью вдоль каждого края многоугольника. Ван - дер - Ваальса диаметром от в C
60молекула составляет около 1,01  нанометра (нм). От ядра к диаметру ядра C
60молекула составляет около 0,71 нм. C
60молекула имеет две длины связи. Кольцевые связи 6: 6 (между двумя шестиугольниками) можно рассматривать как « двойные связи » и они короче, чем связи 6: 5 (между шестиугольником и пятиугольником). Его средняя длина связи составляет 0,14 нм. Каждый атом углерода в структуре ковалентно связан с 3 другими атомами. [28]

Электронная структура C 60 при «идеальной» сферической (слева) и «реальной» икосаэдрической симметрии (справа).

Свойства [ править ]

Бакминстерфуллерен - самый крупный из наблюдаемых объектов, демонстрирующих дуальность волна-частица ; теоретически каждый объект демонстрирует такое поведение. [29]

Состав является стабильным [30], выдерживая высокие температуры и высокое давление.

C
60претерпевает шесть обратимых одноэлектронных восстановлений до C6-
60, но окисление необратимо. Для первого восстановления требуется ≈1,0  В ( Fc / Fc+
), показывая, что C 60 является умеренно эффективным акцептором электронов. C
60стремится избежать двойных связей в пятиугольных кольцах, что затрудняет делокализацию электронов и приводит к C
60не будучи « сверхроматическим ». C 60 ведет себя очень похоже на алкен с недостатком электронов и легко реагирует с частицами, богатыми электронами. [21]

Атом углерода в C
60молекула может быть замещена атомом азота или бора с образованием C
59N или C 59 B соответственно. [31]

Ортогональные проекции
В центреВершинаКрай
5–6		Край
6–6		Лицо
шестиугольника		Лицо
Пентагона
Изображение
Проективная
симметрия		[2][2][2][6][10]

Решение [ править ]

Раствор C 60
Растворимость C 60 [32] [33] [34]
РастворительРастворимость
(г / л)
1-хлорнафталин51
1-метилнафталин33
1,2-дихлорбензол24
1,2,4-триметилбензол18
тетрагидронафталин16
сероуглерод8
1,2,3-трибромпропан8
ксилол5
бромоформ5
кумол4
толуол3
бензол1.5
четыреххлористый углерод0,447
хлороформ0,25
н - гексан0,046
циклогексан0,035
тетрагидрофуран0,006
ацетонитрил0,004
метанол0,00004
вода1,3 × 10 −11
пентан0,004
октан0,025
изооктан0,026
декан0,070
додекан0,091
тетрадекан0,126
диоксан0,0041
мезитилен0,997
дихлорметан0,254
Спектр оптического поглощения C
60 раствор, демонстрирующий пониженное поглощение синего (~ 450 нм) и красного (~ 700 нм) света, что приводит к пурпурному цвету.

Фуллерены плохо растворимы в ароматических растворителях и сероуглероде , но не растворимы в воде. Растворы чистого C 60 имеют темно-фиолетовый цвет, который при испарении оставляет коричневый осадок. Причиной такого изменения цвета является относительно узкая энергетическая ширина полосы молекулярных уровней, ответственных за поглощение зеленого света отдельными молекулами C 60 . Таким образом, отдельные молекулы пропускают синий и красный свет, что приводит к пурпурному цвету. После высыхания межмолекулярное взаимодействие приводит к перекрытию и расширению энергетических полос, тем самым устраняя коэффициент пропускания синего света и вызывая изменение цвета от пурпурного до коричневого. [35]

C
60кристаллизуется с некоторыми растворителями в решетке («сольватами»). Например, кристаллизация C 60 в растворе бензола дает триклинные кристаллы с формулой C 60 · 4C 6 H 6 . Как и другие сольваты, этот сольват легко выделяет бензол с образованием обычного ГЦК C 60 . Кристаллы C 60 и C миллиметрового размера
70можно выращивать из раствора как для сольватов, так и для чистых фуллеренов. [36] [37]

Solid [ править ]

C 60 твердый
C
60 Кристальная структура

В твердом бакминстерфуллерене молекулы C 60 принимают мотив ГЦК ( гранецентрированный куб ). Они начинают вращаться примерно при -20 ° C. Это изменение связано с фазовым переходом первого рода в ГЦК-структуру и небольшим, но резким увеличением постоянной решетки с 1,411 до 1,4154 нм. [38]

C
60твердое вещество такое же мягкое, как графит , но при сжатии менее 70% своего объема оно превращается в сверхтвердую форму алмаза (см. агрегированный алмазный наностержень ). C
60пленки и раствор обладают сильными нелинейными оптическими свойствами; в частности, их оптическое поглощение увеличивается с увеличением интенсивности света (насыщаемое поглощение).

C
60образует коричневатое твердое вещество с порогом оптического поглощения ≈1.6 эВ. [39] Это полупроводник n-типа с низкой энергией активации 0,1–0,3 эВ; эта проводимость объясняется собственными дефектами или дефектами, связанными с кислородом. [40] Fcc C 60 содержит пустоты в своих октаэдрических и тетраэдрических позициях, которые достаточно велики (0,6 и 0,2 нм соответственно) для размещения примесных атомов. Когда щелочные металлы легированные в эти пустоты, С 60 обращенными из полупроводника в проводник или даже сверхпроводник. [38] [41]

Химические реакции и свойства [ править ]

Гидрирование [ править ]

C 60 проявляет небольшую степень ароматического характера, но все же отражает характеры локализованных двойных и одинарных связей C – C. Следовательно, C 60 может подвергаться присоединению к водороду с образованием полигидрофуллеренов. C 60 также подвергается березовой редукции . Например, C 60 реагирует с литием в жидком аммиаке, а затем с трет- бутанолом с образованием смеси полигидрофуллеренов, таких как C 60 H 18 , C 60 H 32 , C 60 H 36 , с C 60 H 32.являясь доминирующим продуктом. Эту смесь полигидрофуллеренов можно повторно окислить 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохиноном с получением снова C 60 .

Существует метод селективного гидрирования. Реакция C 60 с 9,9 ', 10,10'-дигидроантраценом в тех же условиях, в зависимости от времени реакции, дает C 60 H 32 и C 60 H 18 соответственно и селективно. [42]

C 60 может быть гидрирован [43], что позволяет предположить, что модифицированный бакминстерфуллерен, называемый металлоорганическими бакиболами (OBB), может стать носителем для « хранения водорода с высокой плотностью, комнатной температурой и давлением окружающей среды ». Эти OBB создаются путем связывания атомов переходного металла (TM) с C 60 или C 48 B 12 и последующего связывания многих атомов водорода с этим атомом TM, равномерно распределяя их по всей внутренней части металлоорганического букибола. Исследование показало, что теоретическое количество H 2, которое может быть извлечено из OBB при атмосферном давлении, приближается к 9  мас.%., массовая доля, которая была определена Министерством энергетики США как оптимальная для водородного топлива .

Галогенирование [ править ]

Для C 60 происходит добавление фтора , хлора и брома .

Атомы фтора достаточно малы для 1,2-присоединения, в то время как Cl 2 и Br 2 присоединяются к удаленным атомам C из-за стерических факторов . Например, в C 60 Br 8 и C 60 Br 24 атомы Br находятся в 1,3- или 1,4-положениях друг относительно друга.

В различных условиях может быть получено огромное количество галогенированных производных C 60 , некоторые из которых обладают исключительной селективностью по одному или двум изомерам по сравнению с другими возможными.

Добавление фтора и хлора обычно приводит к уплощению каркаса C 60 в молекулу в форме барабана. [42]

Добавление атомов кислорода [ править ]

Растворы C 60 могут быть окислены до эпоксида C 60 O. Озонирование C 60 в 1,2-ксилоле при 257 K дает промежуточный озонид C 60 O 3 , который может быть разложен на 2 формы C 60 O. Разложение C 60 O 3 при 296 K дает эпоксид, но фотолиз дает продукт, в котором атом O соединяет 5,6-ребро. [42]

Cycloadditions [ править ]

Реакция Дильса-Альдера обычно используется для функционализации C 60 . Реакция C 60 с подходящим замещенным диеном дает соответствующий аддукт.

Реакция Дильса-Альдера между C 60 и 3,6-диарил-1,2,4,5-тетразинами дает C 62 . C 62 имеет структуру, в которой четырехчленное кольцо окружено четырьмя шестичленными кольцами.

Производное AC 62 [C 62 (C 6 H 4 -4-Me) 2 ], синтезированное из C 60 и 3,6-бис (4-метилфенил) -3,6-дигидро-1,2,4,5-тетразина.

Молекулы C 60 также могут быть связаны посредством [2 + 2] циклоприсоединения , давая соединение C 120 в форме гантели . Сцепление достигается за счет высокоскоростного вибрационного измельчения C 60 с каталитическим количеством KCN . Реакция обратима, поскольку C 120 диссоциирует обратно на две молекулы C 60 при нагревании до 450 K (177 ° C; 350 ° F). Под высоким давлением и температурой повторное [2 + 2] циклоприсоединение между C 60 приводит к полимеризации цепей и сетей фуллерена. Эти полимеры после образования остаются стабильными при атмосферном давлении и температуре и обладают удивительно интересными электронными и магнитными свойствами, такими как ферромагнитность.выше комнатной температуры. [42]

Свободнорадикальные реакции [ править ]

Легко протекают реакции C 60 со свободными радикалами . Когда C 60 смешивают с дисульфидным RSSR, радикал C 60 SR • образуется самопроизвольно при облучении смеси.

Стабильность радикалов C 60 Y • в значительной степени зависит от стерических факторов Y. Когда трет- бутилгалогенид фотолизуют и дают возможность взаимодействовать с C 60 , образуется обратимая межклеточная связь C – C: [42]

Циклопропанирование (реакция Бингеля) [ править ]

Циклопропанирование ( реакция Бингеля ) - еще один распространенный метод функционализации C 60 . Циклопропанирование C 60 в основном происходит на стыке двух шестиугольников из-за стерических факторов.

Первое циклопропанирование проводили путем обработки β-броммалоната C 60 в присутствии основания. Циклопропанирование также легко происходит с диазометанами . Например, дифенилдиазометан легко реагирует с C 60 с образованием соединения C 61 Ph 2 . [42] Производное метилового эфира фенил-C 61 масляной кислоты , полученное путем циклопропанирования, было изучено для использования в органических солнечных элементах .

Окислительно-восстановительные реакции - анионы и катионы C 60 [ править ]

Анионы C 60 [ править ]

См. Также: Фуллериды

НСМО в С 60 трехкратно вырожденным, с HOMO - LUMO разделение относительно мало. Этот небольшой промежуток предполагает, что восстановление C 60 должно происходить при умеренных потенциалах, приводящих к анионам фуллерида, [C 60 ] n - ( n  = 1–6). Средние значения потенциалов одноэлектронного восстановления бакминстерфуллерена и его анионов приведены в таблице ниже:

Восстановительный потенциал C 60 при 213 K
Половина реакцииE ° (В)
С 60 + е - ⇌ С-
60		-0,169
C-
60+ е - ⇌ C2-
60		-0,599
C2-
60+ е - ⇌ C3-
60		-1,129
C3-
60+ е - ⇌ C4-
60		-1,579
C4-
60+ е - ⇌ C5-
60		−2,069
C5-
60+ е - ⇌ C6-
60		-2,479

C 60 образует различные комплексы с переносом заряда , например с тетракис (диметиламино) этиленом :

C 60 + C 2 (NMe 2 ) 4 → [C 2 (NMe 2 ) 4 ] + [C 60 ] -

Эта соль проявляет ферромагнетизм при 16 К.

Катионы C 60 [ править ]

C 60 окисляется с трудом. Три обратимых процесса окисления наблюдались с помощью циклической вольтамперометрии с ультрасухим метиленхлоридом и вспомогательным электролитом с чрезвычайно высокой стойкостью к окислению и низкой нуклеофильностью, таким как [ n Bu 4 N] [AsF 6 ]. [42]

Восстановительные потенциалы окисления C 60 при низких температурах
Половина реакцииE ° (В)
С 60 ⇌ С+
60		+1,27
C+
60⇌ C2+
60		+1,71
C2+
60⇌ C3+
60		+2,14

Металлокомплексы [ править ]

Основная статья: фуллереновый лиганд

C 60 образует комплексы, подобные более распространенным алкенам. Сообщалось о комплексах молибдена , вольфрама , платины , палладия , иридия и титана . Виды пентакарбонила образуются в результате фотохимических реакций .

M (CO) 6 + C 60 → M ( η 2 -C 60 ) (CO) 5 + CO (M = Mo, W)

В случае комплекса платины лабильный этиленовый лиганд является уходящей группой в термической реакции:

Pt ( η 2 -C 2 H 4 ) (PPh 3 ) 2 + C 60 → Pt ( η 2 -C 60 ) (PPh 3 ) 2 + C 2 H 4

Сообщалось также о комплексах титаноцена :

( η 5 - Cp ) 2 Ti ( η 2 - (CH 3 ) 3 SiC≡CSi (CH 3 ) 3 ) + C 60 → ( η 5 -Cp) 2 Ti ( η 2 -C 60 ) + (CH 3 ) 3 SiC≡CSi (CH 3 ) 3

Координатно ненасыщенные предшественники, такие как комплекс Васьки , для аддуктов с C 60 :

транс -Ir (CO) Cl (PPh 3 ) 2 + C 60 → Ir (CO) Cl ( η 2 -C 60 ) (PPh 3 ) 2

Был получен один такой комплекс иридия [Ir ( η 2 -C 60 ) (CO) Cl (Ph 2 CH 2 C 6 H 4 OCH 2 Ph) 2 ], где металлический центр проецирует два богатых электронами «рукава», которые охватывают гость C 60 . [44]

Эндоэдральные фуллерены [ править ]

Основные статьи: Эндоэдральный фуллерен и Эндоэдральный водородный фуллерен

Атомы металлов или некоторые небольшие молекулы, такие как H 2 и благородный газ, могут быть заключены внутри клетки C 60 . Эти эндоэдральные фуллерены обычно синтезируются легированием атомов металла в дуговом реакторе или лазерным испарением. Эти методы дают низкие выходы эндоэдральных фуллеренов, а лучший метод включает открытие клетки, упаковку атомов или молекул и закрытие отверстия с использованием определенных органических реакций . Этот метод, однако, все еще незрел, и только несколько видов были синтезированы таким образом. [45]

Эндоэдральные фуллерены демонстрируют различные и интригующие химические свойства, которые могут полностью отличаться от инкапсулированного атома или молекулы, а также от самого фуллерена. Было показано, что инкапсулированные атомы совершают круговые движения внутри клетки C 60 , и за их движением следили с помощью спектроскопии ЯМР . [44]

Приложения [ править ]

В области медицины такие элементы, как гелий (который можно обнаружить в ничтожных количествах), можно использовать в качестве химических индикаторов в пропитанных бакиболах.

Было обнаружено, что водорастворимые производные C 60 проявляют ингибирование трех изоформ синтазы оксида азота с немного различающейся активностью. [46]

Свойства оптического поглощения C 60 соответствуют солнечному спектру таким образом, что предполагает, что пленки на основе C 60 могут быть полезны для фотоэлектрических приложений. Из-за своего высокого электронного сродства [47] он является одним из наиболее распространенных акцепторов электронов, используемых в солнечных элементах на основе доноров / акцепторов. Сообщается об эффективности преобразования до 5,7% в ячейках из полимера C 60 . [48]

Безопасность [ править ]

Растворы C 60, растворенные в оливковом масле, считаются нетоксичными для грызунов. [49] Более недавнее исследование показало, что C 60 накапливается в организме и, следовательно, может вызывать пагубные последствия для здоровья после воздействия. [50]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Пьяченте; Джильи; Скардала; Джустини; Ферро (1995). «Давление паров бакминстерфуллерена С 60 ». J. Phys. Chem . 99 (38): 14052–14057. DOI : 10.1021 / j100038a041 .
  2. ^ Ховард, Джек Б .; Маккиннон, Дж. Томас; Макаровский, Яков; Lafleur, Arthur L .; Джонсон, М. Элейн (1991). «Фуллерены C 60 и C 70 в огне». Природа . 352 (6331): 139–41. Bibcode : 1991Natur.352..139H . DOI : 10.1038 / 352139a0 . PMID 2067575 . S2CID 37159968 .  
  3. ^ Ховард, Дж; Лафлер, А; Макаровский, Я; Митра, S; Папа, C; Ядав, Т. (1992). «Синтез фуллеренов при горении». Углерод . 30 (8): 1183–1201. DOI : 10.1016 / 0008-6223 (92) 90061-Z .
  4. ^ Cami, J .; Bernard-Salas, J .; Peeters, E .; Малек, С.Е. (2010). «Обнаружение C60 и C70 в молодой планетарной туманности». Наука . 329 (5996): 1180–1182. Bibcode : 2010Sci ... 329.1180C . DOI : 10.1126 / science.1192035 . PMID 20651118 . S2CID 33588270 .  
  5. ^ Робертс, Кайл RG; Смит, Кейт Т .; Сарре, Питер Дж. (2012). «Обнаружение C60 во встроенных молодых звездных объектах, звезде Хербига Ae / Be и необычной постасимптотической гигантской ветвящейся звезде». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 421 (4): 3277–3285. arXiv : 1201.3542 . Bibcode : 2012MNRAS.421.3277R . DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2012.20552.x . S2CID 118739732 . 
  6. ^ Berné, O .; Mulas, G .; Джоблин, К. (2013). «Интерстеллар С60 +». Астрономия и астрофизика . 550 : L4. arXiv : 1211.7252 . Bibcode : 2013A & A ... 550L ... 4В . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201220730 . S2CID 118684608 . 
  7. ^ Майер, JP; Герлих, Д .; Holz, M .; Кэмпбелл, ЭК (июль 2015 г.). «Лабораторное подтверждение C 60 + как носителя двух диффузных межзвездных полос». Природа . 523 (7560): 322–323. Bibcode : 2015Natur.523..322C . DOI : 10,1038 / природа14566 . ISSN 1476-4687 . PMID 26178962 . S2CID 205244293 .   
  8. ^ а б в Кац , 363
  9. ^ Осава, Э. (1970). Кагаку (Киото) (на японском). 25: 854
  10. ^ Джонс, Дэвид EH (1966). «Полые молекулы». Новый ученый (32): 245.
  11. ^ Смолли, Ричард (1996-12-07) Открытие фуллеренов. Нобелевская лекция . п. 97. nobelprize.org
  12. ^ Рольфинг, Эрик А; Кокс, Д. М.; Калдор, А (1984). «Производство и характеристика сверхзвуковых кластерных пучков углерода». Журнал химической физики . 81 (7) : 3322. Полномочный код : 1984JChPh..81.3322R . DOI : 10.1063 / 1.447994 .
  13. ^ Крото, HW; Хит, младший; О'Брайен, Южная Каролина; Curl, РФ; Смолли, RE (1985). «C 60 : Бакминстерфуллерен». Природа . 318 (6042): 162–163. Bibcode : 1985Natur.318..162K . DOI : 10.1038 / 318162a0 . S2CID 4314237 . 
  14. ^ a b c Dresselhaus, MS; Dresselhaus, G .; Эклунд, PC (1996). Наука о фуллеренах и углеродных нанотрубках . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 978-012-221820-0.
  15. Перейти ↑ Herbig, E. (1975). «Диффузные межзвездные полосы. IV - область 4400-6850 А». Astrophys. Дж . 196 : 129. Bibcode : 1975ApJ ... 196..129H . DOI : 10.1086 / 153400 .
  16. ^ Leger, A .; d'Hendecourt, L .; Verstraete, L .; Шмидт, В. (1988). «Замечательные кандидаты в носители диффузных межзвездных полос: C 60 + и другие полиэдрические ионы углерода». Astron. Astrophys . 203 (1): 145. Bibcode : 1988A & A ... 203..145L .
  17. ^ Дитц, Т. Г.; Дункан, Массачусетс; Пауэрс, DE; Смолли, RE (1981). «Лазерное производство сверхзвуковых металлических кластерных пучков». J. Chem. Phys . 74 (11): 6511. Bibcode : 1981JChPh..74.6511D . DOI : 10.1063 / 1.440991 .
  18. ^ а б Крото, HW; Health, JR; О'Брайен, Южная Каролина; Curl, РФ; Смолли, RE (1985). «C 60 : Бакминстерфуллерен». Природа . 318 (6042): 162–163. Bibcode : 1985Natur.318..162K . DOI : 10.1038 / 318162a0 . S2CID 4314237 . 
  19. ^ Материалы конференции «Пыльные объекты во Вселенной», стр. 89–93, «Поиск УФ- и ИК-спектров C 60 в углеродной пыли, производимой в лаборатории».
  20. ^ Krätschmer, W. (1990). «Инфракрасные и ультрафиолетовые спектры поглощения углеродной пыли, производимой в лаборатории: свидетельство присутствия молекулы C 60 » . Письма по химической физике . 170 (2–3): 167–170. Bibcode : 1990CPL ... 170..167K . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (90) 87109-5 .
  21. ^ a b Бакминстерфуллерен, C 60 . Бристольский университет. Chm.bris.ac.uk (1996-10-13). Проверено 25 декабря 2011.
  22. ^ Krätschmer, W .; Lamb, Lowell D .; Fostiropoulos, K .; Хаффман, Дональд Р. (1990). «Solid C60: новая форма углерода». Природа . 347 (6291): 354–358. Bibcode : 1990Natur.347..354K . DOI : 10.1038 / 347354a0 . S2CID 4359360 . 
  23. ^ "Что такое геодезический купол?" . Коллекция Р. Бакминстера Фуллера: архитектор, системный теоретик, дизайнер и изобретатель . Стэнфордский университет . Проверено 10 июня 2019 .
  24. ^ Журнал AZo материалов в Интернете. AZoM.com. «Бакминстерфуллерен». 2006. Проверено 4 января 2011 г.
  25. ^ Джиролами, GS; Раухфус, ТБ; Angelici, RJ (1999). Синтез и техника в неорганической химии . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN 978-0935702484.
  26. ↑ Кац , 369–370.
  27. ^ Шрайвер; Аткинс (2010). Неорганическая химия (Пятое изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 356. ISBN. 978-0-19-923617-6.
  28. ^ Кац , 364
  29. ^ Арндт, Маркус; Наирз, Олаф; Вос-Андреэ, Джулиан; Келлер, Клаудиа; Ван дер Зоу, Гербранд; Цайлингер, Антон (1999). «Волново-частичная двойственность C 60 ». Природа . 401 (6754): 680–2. Bibcode : 1999Natur.401..680A . DOI : 10.1038 / 44348 . PMID 18494170 . S2CID 4424892 .  
  30. ^ A. Karton; Б. Чан; К. Рагхавачари и Л. Радом (2013). «Оценка теплоты образования кораннулена и C 60 с помощью теоретических процедур высокого уровня». Журнал физической химии . 117 (8): 1834–1842. Bibcode : 2013JPCA..117.1834K . DOI : 10.1021 / jp312585r . PMID 23343032 . 
  31. ^ Кац , 374
  32. ^ Бек, Михай Т .; Манди, Геза (1997). «Растворимость C 60 ». Фуллерены, нанотрубки и углеродные наноструктуры . 5 (2): 291–310. DOI : 10.1080 / 15363839708011993 .
  33. ^ Безмельницын, ВН; Елецкий, А В; Окунь М.В. (1998). «Фуллерены в растворах». Успехи физ . 41 (11): 1091–1114. Bibcode : 1998PhyU ... 41.1091B . DOI : 10.1070 / PU1998v041n11ABEH000502 .
  34. ^ Руофф, RS; Tse, Doris S .; Малхотра, Рипудаман; Лоренц, Дональд С. (1993). «Растворимость фуллерена (C 60 ) в различных растворителях». Журнал физической химии . 97 (13): 3379–3383. DOI : 10.1021 / j100115a049 .
  35. ^ MS Dresselhaus; Г. Дрессельхаус; ПК Эклунд (20 февраля 1996 г.). Наука о фуллеренах и углеродных нанотрубках . Академическая пресса. С. 437–. ISBN 978-0-12-221820-0. Проверено 26 декабря 2011 года .
  36. ↑ Талызин, А.В. (1997). «Фазовый переход C 60 -C 60 * 4C 6 H 6 в жидком бензоле». Журнал физической химии B . 101 (47): 9679–9681. DOI : 10.1021 / jp9720303 .
  37. ^ Талызин, А.В.; Энгстрём И. (1998). «C70 в растворах бензола, гексана и толуола». Журнал физической химии B . 102 (34): 6477–6481. DOI : 10.1021 / jp9815255 .
  38. ^ а б Кац , 372
  39. ^ Кац , 361
  40. ^ Кац , 379
  41. ^ Кац , 381
  42. ^ a b c d e f г Кэтрин Э. Хаукрофт; Алан Г. Шарп (2008). «Глава 14: Группа 14 элементов». Неорганическая химия (3-е изд.). Пирсон. ISBN 978-0-13-175553-6.
  43. ^ Чжао, Юфэн; Ким, Ён-Хён; Диллон, AC; Heben, MJ; Чжан, С.Б. (22 апреля 2005 г.). «Хранение водорода в новых металлоорганических баккиболах» (PDF) . Письма с физическим обзором . 94 (15): 155504. Bibcode : 2005PhRvL..94o5504Z . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.94.155504 . PMID 15904160 . Архивировано из оригинального (PDF) 25 сентября 2012 года . Проверено 24 сентября 2012 года .  
  44. ^ a b Джонатан В. Стид и Джерри Л. Этвуд (2009). Супрамолекулярная химия (2-е изд.). Вайли. ISBN 978-0-470-51233-3.
  45. ^ Родригес-Фортеа, Антонио; Balch, Alan L .; Поблет, Хосеп М. (2011). «Эндоэдральные металлофуллерены: уникальная ассоциация хозяин – гость». Chem. Soc. Ред . 40 (7): 3551–3563. DOI : 10.1039 / C0CS00225A . PMID 21505658 . 
  46. ^ Papoiu Александра DP (2004). Ингибирование синтазы оксида азота водорастворимыми производными C 60 (кандидатская диссертация). Университет Рутгерса.
  47. ^ Рюичи, Mitsumoto (1998). «Электронные структуры и химическая связь фторированных фуллеренов изучаются». J. Phys. Chem. . 102 (3): 552–560. Bibcode : 1998JPCA..102..552M . DOI : 10.1021 / jp972863t .
  48. ^ Кац , 385 сл.
  49. ^ Баати, Тарек; Мусса, Фатхи (июнь 2012 г.). «Продление жизни крыс путем многократного перорального введения [60] фуллерена». Биоматериалы . 33 (19): 4936–4946. DOI : 10.1016 / j.biomaterials.2012.03.036 . PMID 22498298 . 
  50. ^ Распределение фуллерена C60 у крыс после интратрахеального или внутривенного введения . Xenobiotica сентябрь 2019 г.

Библиография [ править ]

  • Кац, EA (2006). «Тонкие пленки фуллерена как фотоэлектрический материал» . In Sōga, Tetsuo (ред.). Наноструктурированные материалы для преобразования солнечной энергии . Эльзевир. С. 361–443. ISBN 978-0-444-52844-5.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Крото, HW; Хит, младший; О'Брайен, Южная Каролина; Curl, РФ; Смолли, RE (ноябрь 1985 г.). «C 60 : Бакминстерфуллерен». Природа . 318 (14): 162–163. Bibcode : 1985Natur.318..162K . DOI : 10.1038 / 318162a0 . S2CID  4314237 .- описание оригинального открытия C 60
  • Хебген, Питер; Гоэль, Аниш; Ховард, Джек Б .; Рейни, Ленор С .; Вандер Сэнде, Джон Б. (2000). «Фуллерены и наноструктуры в диффузионном пламени» (PDF) . Труды Института горения . 28 : 1397–1404. CiteSeerX  10.1.1.574.8368 . DOI : 10.1016 / S0082-0784 (00) 80355-0 .- отчет, описывающий синтез C 60 с исследованиями горения, опубликованный в 2000 году на 28-м Международном симпозиуме по горению.

Внешние ссылки [ править ]

  • История открытия C 60 , выполненного химическим факультетом Бристольского университета.
  • Краткий обзор бакминстерфуллерена, описанный Университетом Висконсин-Мэдисон.
  • Отчет колледжа Мин Кай, подробно описывающий свойства бакминстерфуллерена.
  • Статья Дональда Р. Хаффмана и Вольфганга Кретчмера о синтезе C 60 в Nature, опубликованная в 1990 году.
  • Подробное описание C 60 Национальной лабораторией Ок-Ридж.
  • Статья о бакминстерфуллерене в Connexions Science Encyclopaedia
  • Обширные статистические данные о численных количественных свойствах бакминстерфуллерена, собранные Университетом Сассекса.
  • Веб-портал, посвященный бакминстерфуллерену, созданный и поддерживаемый Бристольским университетом.
  • Еще один веб-портал, посвященный бакминстерфуллерену, созданный и поддерживаемый кафедрой химии Бристольского университета.
  • Краткая статья, полностью посвященная C 60 и его открытию, структуре, производству, свойствам и применению.
  • Полная статья Американского химического общества о бакминстерфуллерене
  • Бакминстерфуллерен в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)