Бакминстерфуллерен - Buckminsterfullerene

Бакминстерфуллерен
Имена
	Предпочтительное название IUPAC (C 60 - I h ) [5,6] фуллерен
	Другие имена Buckyballs; Фуллерен-C 60 ; [60] фуллерен
Идентификаторы
Количество CAS
3D модель ( JSmol )
Ссылка на Beilstein	5901022
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard	100.156.884
PubChem CID
UNII
Панель управления CompTox ( EPA )
	ИнЧИ 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 ; 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 ;
	Улыбки c12c3c4c5c2c2c6c7c1c1c8c3c3c9c4c4c% 10c5c5c2c2c6c6c% 11c7c1c1c7c8c3c3c8c9c4c4c9c% 10c5c5c2c2c2c6c6c8c5c3c1c1c4c1c1c%;
Характеристики
Химическая формула	С 60
Молярная масса	720,660 г · моль -1
Появление	Темные игольчатые кристаллы
Плотность	1,65 г / см 3
Растворимость в воде	не растворим в воде
Давление газа	0,4–0,5 Па (T ≈ 800 К); 14 Па (T ≈ 900 К)
Состав
Кристальная структура	Гранецентрированный кубик , cF1924
Космическая группа	Фм 3 м, №225
Постоянная решетки	а = 1,4154 нм
Опасности
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHS	Предупреждение
Формулировки опасности GHS	H315 , H319 , H335
Меры предосторожности GHS	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).
	проверить ( что есть ?)
	Ссылки на инфобоксы

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.

Вхождение

Бакминстерфуллерен - наиболее распространенный фуллерен природного происхождения. В небольших количествах его можно найти в саже . Он тоже существует в космосе . Нейтральный C ₆₀ наблюдался в планетарных туманностях и в нескольких типах звезд . Ионизированная форма C ₆₀⁺ была обнаружена в межзвездной среде и является носителем нескольких диффузных межзвездных полос .

История

Гарольд Крото

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, но эти сообщения остались в основном незамеченными. Бакминстерфуллерен был впервые создан в 1984 году Эриком Рольфингом, Дональдом Коксом и Эндрю Калдором 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.

Одновременно, но не связанные с работой Крото-Смолли, астрофизики работали со спектроскопами над изучением инфракрасного излучения гигантских красных углеродных звезд. Смолли и его команда смогли использовать технику лазерного испарения для создания кластеров углерода, которые потенциально могут излучать инфракрасное излучение на той же длине волны, что и красная углеродная звезда. Таким образом, к Смолли и его команде пришло вдохновение использовать лазерную технику на графите для создания 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. Углеродные виды были впоследствии охлаждают и ионизируется что приводит к образованию кластеров. Кластеры различались по молекулярным массам, но Крото и Смолли обнаружили преобладание в кластере C _60, который можно еще больше усилить, позволив плазме дольше реагировать. Они также обнаружили, что молекула C ₆₀ образует решетчатую структуру, правильный усеченный икосаэдр .

Крото, Керл и Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии 1996 года за их роль в открытии бакминстерфуллерена и связанного с ним класса молекул - фуллеренов .

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 закрытой каркасной конструкции с икосаэдрической симметрией . Крото упомянул геодезические купольные конструкции известного футуриста и изобретателя Бакминстера Фуллера, которые повлияли на название этого вещества как бакминстерфуллерена.

В 1989 году физики Вольфганг Кратшмер , Константинос Fostiropoulos и Дональд Р. Хаффмана наблюдали необычные оптические поглощения в тонких пленках угольной пыли (сажи). Сажей была порождена дуги процесса между двумя графитовыми электродами в атмосфере гелия , где материал электрода испаряется и конденсируется , образуя сажу в атмосфере закалки. Среди других особенностей ИК-спектры сажи показали четыре дискретных полосы, которые близко согласуются с предложенными для C ₆₀ .

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

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

Этимология

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. С геометрической точки зрения бакминстерфуллерен является естественным примером многогранника Гольдберга . Общее, сокращенное название бакминстерфуллерен является фуллерены .

Синтез

Сажа производится с помощью лазерной абляции графита или пиролиза из ароматических углеводородов . Фуллерены извлекаются из сажи органическими растворителями с помощью экстрактора Сокслета . На этом этапе получают раствор, содержащий до 75% C ₆₀ , а также других фуллеренов. Эти фракции разделяют с помощью хроматографии . Обычно фуллерены растворяют в углеводороде или галогенированном углеводороде и разделяют с использованием колонок с оксидом алюминия.

Состав

Бакминстерфуллерен представляет собой усеченный икосаэдр с 60 вершинами и 32 гранями (20 шестиугольников и 12 пятиугольников, у которых нет общих пятиугольников) с атомом углерода в вершинах каждого многоугольника и связью вдоль каждого края многоугольника. Ван - дер - Ваальса диаметром от в C
₆₀молекулы составляет около 1,01 нм (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 связей 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.

Диаграмма уровней энергии для C ₆₀ при «идеальной» сферической (слева) и «реальной» икосаэдрической симметрии (справа).

Характеристики

Какое-то время бакминстерфуллерен был крупнейшей известной молекулой, демонстрирующей дуальность волна-частица ; теоретически каждый объект демонстрирует такое поведение. В 2020 году молекула красителя фталоцианин показал двойственность , что более классно приписываемую света, электронов и других мелких частиц и молекул.

Молекула стабильна, выдерживает высокие температуры и высокое давление.

C
₆₀претерпевает шесть обратимых одноэлектронных восстановлений до C^6-
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.

Атом углерода в C
₆₀молекула может быть замещена атомом азота или бора с образованием C
₅₉Н или С ₅₉ В соответственно.

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

Решение

Раствор C ₆₀

Растворимость C ₆₀
Растворитель	Растворимость (г / л)
1-хлорнафталин	51
1-метилнафталин	33
1,2-дихлорбензол	24
1,2,4-триметилбензол	18
тетрагидронафталин	16
сероуглерод	8
1,2,3-трибромпропан	8
ксилол	5
бромоформ	5
кумол	4
толуол	3
бензол	1.5
четыреххлористый углерод	0,447
хлороформ	0,25
н - гексан	0,046
циклогексан	0,035
тетрагидрофуран	0,006
ацетонитрил	0,004
метанол	0,00004
воды	1,3 × 10 ⁻¹¹
пентан	0,004
октан	0,025
изооктан	0,026
декан	0,070
додекан	0,091
тетрадекан	0,126
диоксан	0,0041
мезитилен	0,997
дихлорметан	0,254

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.

C
₆₀кристаллизуется с некоторыми растворителями в решетке («сольватами»). Так , например, кристаллизация C ₆₀ в бензольном растворе дает кристаллы триклинным с формулой C ₆₀ · 4C ₆ Н ₆ . Как и другие сольваты, этот сольват легко выделяет бензол с образованием обычного ГЦК C ₆₀ . Кристаллы C ₆₀ и C миллиметрового размера
₇₀ можно выращивать из раствора как для сольватов, так и для чистых фуллеренов.

Твердый

Микрофотография C ₆₀ .

Упаковка C
₆₀ в кристалле.

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.

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. Это полупроводник n-типа с низкой энергией активации 0,1–0,3 эВ; эта проводимость объясняется собственными дефектами или дефектами, связанными с кислородом. 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.

Химические реакции и свойства

Гидрирование

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 . Так , например, С ₆₀ вступает в реакцию с литием в жидком аммиаке, а затем трет - бутанола с получением смеси полигидрофуллеренов , такие как C ₆₀ H ₁₈ , C ₆₀ H ₃₂ , C ₆₀ H ₃₆ , с С ₆₀ Н ₃₂ является 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. Взаимодействие C ₆₀ с 9,9 ', 10,10'-дигидроантрацена в тех же условиях, в зависимости от времени реакции, дает C ₆₀ H ₃₂ и C ₆₀ H ₁₈ , соответственно , и выборочно.

C ₆₀ может быть гидрирован, что позволяет предположить, что модифицированный бакминстерфуллерен, называемый металлорганическими 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

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 , как правило , приводит к уплощению С ₆₀ рамок в молекулу в форме барабана.

Добавление атомов кислорода

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.

Циклоприсоединения

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

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

AC ₆₂ производного [С ₆₂ (С ₆ Н ₄ -4-Ме) ₂ ] синтезировали из C ₆₀ и 3,6-бис (4-метилфенил) -3,6-дигидро-1,2,4,5-тетразин

Молекулы C ₆₀ также могут быть связаны посредством [2 + 2] циклоприсоединения , давая соединение C _{120 в} форме гантели . Муфты достигается за счет высокой скорости вибрационного фрезерование 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 остаются стабильными при атмосферном давлении и температуре , как только формируется, и имеют чрезвычайно интересные электронные и магнитные свойства, такие как быть ферромагнитным выше комнатной температуры.

Свободнорадикальные реакции

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:

Циклопропанирование (реакция Бингеля)

Циклопропанирование ( реакция Бингеля ) - еще один распространенный метод функционализации C ₆₀ . Циклопропанирование C ₆₀ в основном происходит на стыке 2 шестиугольников из - за стерических факторов.

Первое циклопропанирование проводили обработкой 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 . Фенил-С ₆₁ кислотой метилового эфиром масляными производным готовили путем циклопропанирование было изучено для использования в органических солнечных элементах .

Окислительно - восстановительные реакции - C ₆₀ анионов и катионов

C ₆₀ анионы

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 реакции	E ° (В)
С ₆₀ + е ^- ⇌ С^- ₆₀	-0,169
C^- ₆₀+ е ^- ⇌ C^2- ₆₀	-0,599
C^2- ₆₀+ е ^- ⇌ C^3- ₆₀	-1,129
C^3- ₆₀+ е ^- ⇌ C^4- ₆₀	-1,579
C^4- ₆₀+ е ^- ⇌ C^5- ₆₀	−2,069
C^5- ₆₀+ е ^- ⇌ C^6- 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

C ₆₀ окисляется с трудом. Три процесса обратимого окисления наблюдались с помощью циклической вольтамперометрии с ультра-сухого метиленхлоридом и поддерживающий электролит с чрезвычайно высокой стойкостью к окислению и низкой нуклеофильностью, такие как [ ^п - Б - _- N] , [AsF ₆ ].

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

Металлические комплексы

С ₆₀ образует комплексы сродни более общих алкенов. 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 - -ИК (CO) , Cl (PPh ₃ ) ₂ + С ₆₀ → Ir (CO) Cl ( η ² -С 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 .

Эндоэдральные фуллерены

Атомы металлов или некоторые небольшие молекулы, такие как H ₂ и благородный газ, могут быть заключены внутри клетки C ₆₀ . Эти эндоэдральные фуллерены обычно синтезируют 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.

Эндоэдральные фуллерены демонстрируют отличные 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 .

Возможное применение в технологиях

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 он является одним из наиболее распространенных акцепторов электронов, используемых в солнечных элементах на основе доноров / акцепторов. КПД преобразования до 5,7% был зарегистрирован в C ₆₀ -полимера клеток.

Возможные применения в сфере здравоохранения

Проглатывание и риски

C ₆₀ чувствителен к свету, поэтому оставление C ₆₀ под воздействием света приводит к его разложению, становясь опасным. Проглатывание С ₆₀ решений , которые были под воздействием света может привести к развитию рака (опухоли). Таким образом, обращение с продуктами C ₆₀ для употребления в пищу человеком требует таких мер предосторожности, как: обработка в очень темных условиях, упаковка в бутылки с высокой степенью непрозрачности и хранение в темных местах, а также другие, такие как потребление в условиях низкой освещенности и использование этикеток для предупреждения о проблемах. со светом.

Растворы C _60, растворенные в оливковом масле или воде, при условии защиты от света, оказались нетоксичными для грызунов.

В противном случае исследование показало, что C ₆₀ остается в организме дольше, чем обычно, особенно в печени, где он имеет тенденцию накапливаться, и, следовательно, может вызвать пагубные последствия для здоровья.

Масла с C60 и рисками

В ходе эксперимента 2011–2012 гг. Крысам вводили раствор C ₆₀ в оливковом масле, в результате чего значительно увеличивалась продолжительность их жизни. С тех пор многие масла с C ₆₀ были проданы как антиоксидантные продукты, но это не решает проблемы их чувствительности к свету, который может сделать их токсичными. Более позднее исследование подтвердило, что воздействие света разрушает растворы C ₆₀ в масле, делая его токсичным и приводя к «значительному» увеличению риска развития рака (опухолей) после его употребления.

Для того, чтобы избежать деградации путем воздействия света, C ₆₀ масла требует , чтобы быть сделаны в очень темных условиях, заключенная в бутылки большой непрозрачности, и все в темноте, будучи также удобно потреблять их в условиях низкой освещенности и с помощью меток , чтобы предупредить о опасность света для C ₆₀ .

Некоторым производителям удалось растворить C ₆₀ в воде, чтобы избежать возможных проблем с маслами, но это не защитит C ₆₀ от света, поэтому необходимы те же меры предосторожности.

использованная литература

Библиография

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

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 .- описывая оригинальное открытие 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.

Languages

In other projects

Бакминстерфуллерен - Buckminsterfullerene

СОДЕРЖАНИЕ

Вхождение