Фуллерены нарушают правила

Исследователи из Китая получили новый экзотический класс фуллеренов, в которых друг с другом последовательно конденсировано три пятиугольника, состоящих из атомов углерода.

В отличие от классических бакминстерфуллеренов (C60), похожих на футбольный мяч, новые соединения характеризуются необычной яйцеобразной формой. Исследователи надеются, что новые структуры помогут выяснить некоторые до настоящего неизвестные особенности строения каркасных производных углерода.

12669998795afdd.jpg Cтроение производного C66Cl6

В структуре фуллеренов, каркасных производных углерода, обычно можно выделить двенадцать пятиугольников и различное количество шестиугольников. Ранее было известно, что для стабильного состояния каждый пятиугольник фуллерена должен быть окружен шестиугольниками – эта закономерность известна как «правило изолированных пятиугольников» [«isolated pentagon rule» (IPR)].

Патрик Фаулер (Patrick Fowler), специалист по фуллеренам из Университета Шеффилда (University of Sheffield) отмечает, что правило изолированных пятиугольников является важным способом оценки устойчивости нейтральных фуллеренов – каждая пара соседних пятиугольников понижает стабильность фуллерена на 100 кДж/моль. Тем не менее, он отмечает, что правило не абсолютно – введение в структуру фуллерена ионов металлов или функционализация атомов углерода меняет общее количество электронов в единой ароматической системе фуллерена, способствуя возможности формирования структур нового типа.

Именно модификация атомов углерода хлором и позволила исследователям понизить энергию дестабилизации, вызванной соседством пятиугольников. Химики из Университета Сяньмынь испаряли графит в дуговом электрическом разряде в присутствии тетрахлорметана (CCl4), ежечасно получая около 3 грамм сажи с высоким содержанием фуллеренов. Полученную смесь тщательно очищали и разделяли в несколько этапов с помощью жидкостной хроматографии.

Исследователям удалось идентифицировать четыре новых типа фуллеренов: C54Cl8, содержащего два набора трех последовательно конденсированных пятиугольников; C56Cl12, содержащего один набор трех последовательно конденсированных пятиугольников и два набора и два набора двойных конденсированных пятиугольника, а также двух фуллеренов большей молекулярной массы – C66Cl6 и C66Cl10, каждый из которых содержит по одному набору трех последовательно конденсированных пятиугольников. Химики из Сянмыня отмечают, что хотя возможность существование трех последовательно конденсированных пятиугольников в структуре фуллерена предсказывалось ранее, но до настоящего времени не было экспериментально подтверждено.

Комментируя работу коллег из Шанхая, Фаулер отмечает, что она является наглядной демонстрацией того, как изменение свойств π-системы фуллеренов можно получить каркасные структуры, существование в которых соседствующих пятиугольников даже увеличивает стабильность полученных фуллеренов. По словам Фаулера, особенно замечательно то, что новые структуры можно получить в количествах, достаточных для изучения.

Исследователи надеются, что их открытие позволит глубже понять неизвестный пока механизм, в соответствии с которым фуллерены образуются при испарении графита. Одним из ключей к его пониманию может являться особенность взаимодействия атомов хлора со специфическими атомами углерода на поверхности фуллеренового «шарика», причем не всегда с теми, с которыми этого взаимодействия можно было ожидать.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.5 (6 votes)
Источник(и):

http://www.chemport.ru/datenews.php?…

http://www.rsc.org/…21021001.asp



Категории статьи