Фуллерены
ь эндоэдральный комплекс одновременно
оказывается и комплексом с переносом заряда (Рисунок 7).
Образование комплексов типа X@C60, где X - атом инертного газа,
относительно легко происходит под давлением. Проникновение внутрь атомов
аргона и более тяжелых инертных газов может происходить только в результате
обратимого разрыва одной из связей C-C. Такой механизм образования
комплекса получил название “оконного”. Считается, что если окажется на
время разорванной связь между пяти и шестичленным кольцами, возникнет
девятичленное кольцо, которое достаточно велико для того, чтобы через него
“протиснулся” даже атом ксенона.
Перспективы химии фуллеренов
Нобелевский лауреат Г.Крото образно сравнил открытие фуллерена с
открытием Колумбом Америки: “Подобно тому как Земля 500 лет назад перестала
казаться плоской, в наши дни внимание химиков привлечено к сферическому
углероду”. Другой химик, Ф.Дидрих, говоря о перспективах новой области
химии, сказал: “За несколько лет фуллерен сделался одним из главных
строительных блоков органической химии. На всестороннее исследование
бензола, открытого М.Фарадеем в начале XIX века, потребовалось почти 100
лет, а химия фуллеренов за 10 лет достигла такого расцвета, что химики
стали рассматривать его применение в синтезах как обычное дело“.
В настоящее время, несмотря на ряд замечательных открытий в этой
области химии и общее прояснение картины реакционной способности
фуллеренов, ощущается недостаток глубоких и полных исследований, как
практического характера, так и теоретических.
Интересным направлением обещает оказаться химия гетерофуллеренов,
молекулы которых содержат атомы бора, серы, азота и других элементов вместо
одного или нескольких углеродных атомов.
Исключительны перспективы получения эндоэдральных соединений: внутри
молекул фуллеренов достаточно места, чтобы разместить там атом, ион или
небольшую молекулу. Поэтому столь большое внимание привлекают реакции, в
ходе которых сфера раскрывается, например, реакции гиперфторирования.
В будущем совершенно неожиданными могут оказаться открытия, связанные с
высшими фуллеренами (Cn>84), так как в настоящее время эти вещества
практически недоступны в заметных количествах. Если вспомнить, что для
фуллерена-60 число изомеров вида C60XY исчисляется десятками, для высших
фуллеренов их будет значительно больше.
В заключение перечислим некоторые возможные области применения
фуллеренов и их производных в ближайшем будущем:
электронные и оптические устройства, основанные на применении фуллеренов
или полимерных материалов на их основе,
фотоматериалы и материалы для преобразования электрической энергии в
световую,
катализаторы,
лекарственные средства
Некоторые области применения пока остаются гипотетическими, ввиду
недостаточности современного уровня знаний:
получение алмазов (в том числе тонких пленок),
источники тока,
молекулярные сита и устройства для аккумулирования газов,
материалы для нелинейной оптики (лазеры),
преобразователи солнечной энергии,
сверхпроводники.
Не стоит сомневаться в том, что будущее химии фуллеренов окажется
значительно интереснее любых прогнозов о нем.
-----------------------
Рисунок 3. Диаграмма Шлегеля для нумерации атомов фуллерена-60.
где n = 1-5.
Рисунок 5. Димер состава C120, атомы углерода задней половины сферы
показаны серым цветом.
Еще одним примером реакции нуклеофильного присоединения является
гидроксилирование, которое протекает при нагревании толуольных растворов
фуллеренов с избытком едкого кали; в осадок выпадают фуллеролы
(гидроксофуллерены, C60(OH)n).
Рисунок 6. Модели гидридов фуллерена C60H60: а - изомера, содержащего часть
атомов водорода внутри сферы, б - имеющего все атомы водорода вне сферы.
Диаграмма Шлегеля
Структура
Рисунок 7. Комплекс La@C82 (15 атомов углерода из 82-х убраны для
наглядности).
| |  скачать работу |
Фуллерены |
