풀러린Endohedral

Endohedral fullerene
한 buckminsterfullerene 불활성 기체 원자(M@ C60)의 harpy를 본다.
M3N @ C80 peapods의 전자 현미경 사진들이다.금속 원자(M)호 또는 Sc)은 풀러린 분자 안에 어두운 곳으로;그들은 두배로 그 C80 분자와 나노 튜브의에 캡슐화됩니다.[1]

추가적인 원자, 이온, 또는 최대 내부 영역 내에 동봉했다Endohedral fullerenes,라고 불리기도 하endofullerenes, fullerenes.첫번째 란탄 C60 단지 라 @ C60라고 불리는 1985년에 합성되었다.[2]공동 명의 @(표지판을) 작은 분자는 껍질 안에 갇힌 승무원들의 개념을 반영한다.endohedral 단지의 두가지 종류:endohedral metallofullerenes과 비금속doped fullerenes 존재한다.

표기법

전통적인 화학식 표기법에서는 M이 플라렌 내부 또는 외부에 있든 상관없이 원자(M)를 가진 벅민스터풀레렌(C60)은 단순히 MC로60 표현되었다.정보의 손실을 최소한으로 억제하면서 보다 상세한 논의를 가능하게 하기 위해,[2] 1991년에 보다 명확한 표기법이 제안되었다.여기서 @ 기호 왼쪽에 나열된 원자는 오른쪽에 나열된 원자로 구성된 네트워크 내부에 배치된다.위의 예는 M이 카본 네트워크 내에 있는 경우 M@C로60 표시됩니다.보다 복잡한 예로는 K(K59@CB)가 있는데2, 이는 "지오데식 네트워크의 탄소 대신 붕소 원자 1개가 대체되고 내부에 단일 칼륨이 갇혀 있으며 외부에 두 개의 칼륨 원자가 부착된 60개의 원자 플라렌 케이지"를 의미한다."[2]

기호의 선택은 간결하고 인쇄가 용이하며 전자적으로 전송된다(at sign은 대부분의 현대 문자 부호화 체계에 기반을 둔 ASCII에 포함됨), 그리고 내면체 플라렌의 구조를 암시하는 시각적 측면으로 저자들에 의해 설명되었다.

Endohedral metallofullerenes

플라렌을 전기양극성 금속으로 도핑하는 것은 아크 반응기 또는 레이저 증발을 통해 일어난다.그 금속들은 스칸듐, 이트륨, 랜턴, 세륨과 같은 랜타늄과 같은 전이 금속이 될 수 있다.또한 바륨과 스트론튬과 같은 알칼리 토류 금속, 칼륨과 같은 알칼리 금속, 우라늄, 지르코늄, 하프늄과 같은 4가 금속의 원소를 가진 내면체 복합체도 가능하다.그러나 아크 원자로에서의 합성은 구체적이지 않다.풀레렌이 채워지지 않은 것 외에, 내면체 메탈로풀레렌은 La60@C나 La82@C와 같은 케이지 크기와 이성질체 케이지로 발달합니다.모노메탈 케이지의 지배적인 존재 외에도 다수의 디메탈 내면체 복합체와 ScC@C와80 같은32 트라이메탈 카바이드 플라렌도 분리되었다.

1999년에 한 발견이 큰 관심을 끌었다.해리 도른과 동료들에 의한3 ScN80@C의 합성에 의해, 플라렌 케이지에 분자 조각의 포함이 처음으로 성공했습니다.이 화합물은 300Torr의 [3]질소 분위기에서 K-H 발생기에 산화스칸듐(III) 산화철 및 흑연 분말을 채운 흑연 막대의 최대 1100°C 온도에서 아크 증발로 제조할 수 있습니다.

내면체 메탈로풀레렌은 전자가 금속 원자에서 플라렌 케이지로 전달되고 금속 원자가 케이지에서 중심에서 벗어난 위치에 위치하는 것이 특징이다.전하전송의 사이즈는 항상 간단하게 판단할 수 있는 것은 아닙니다.대부분의 경우, La80@C의2 경우 2와 3의 전하 단위이지만 [ScN80]@[+6C380]−6로 더 잘 설명되는 ScN3@C와 같이 약 6개의 전자일 수도 있습니다.이 음이온성 플라렌 케이지들은 매우 안정적인 분자이고 일반적인 빈 플라렌과 관련된 반응성을 가지고 있지 않습니다.매우 높은 온도(600~850°C)의 공기에서도 안정적입니다.

Diels-Alder 반응의 반응성 결여는 케이지 크기가 다른 [3]빈 플라렌과 부분적으로 채워진 플라렌의 복잡한 혼합물로부터 [C80]−6 화합물을 정제하는 방법에 이용된다.본 발명의 방법에서는 메리필드 수지를 사이클로펜타디에닐 수지로 개질하여 컬럼 크로마토그래피 작업에서 복합혼합물을 포함한 이동상에 대한 고상으로 사용한다.[ScN3]@[+6C80]−6와 같이 매우 안정적인 플라렌만 반응하지 않고 열을 통과합니다.

Ce@C에서280 두 금속 원자는 비결합 상호작용을 [4]보인다.C-I의80h 모든 6원 고리는 동일하기[4] 때문에 캡슐화된 2개의 Ce 원자는 3차원 랜덤 [5]운동을 나타낸다.이는 C-NMR 스펙트럼에 2개의 신호만 존재하는 것으로 증명됩니다.Ce@C와80 1,1,2,2-테트라키스(2,4,6-트리메틸페닐)-1,2-디실란의 반응으로2 플라렌이 전자공여 실릴기에 의해 기능화되면 X선 결정학에서 나타내는 것처럼 금속원자를 적도에 강제로 정지시킬 수 있다.

내면체 메탈로플루오렌올인 Gd@C82(OH)22는 종양유전자 YAP1 내의 WW 도메인의 활성화를 경쟁적으로 억제할 수 있다.원래는 MRI 조영제로 [6][7]개발되었습니다.

Non-metaldoped fullerenes

귀가스 [8]분위기 속에서 C를 ca.3bar까지 가압하여60 내면체 착화체 He@C60, Ne@C를60 제조한다.이러한 조건하에서 약 65만60 C의 케이지 중 1개는 헬륨 원자로 도핑되었다.헬륨60, 네온, 아르곤, 크립톤 및 크세논과 함께 He@C 화합물의 수많은 부가물이 포함된 내면체 복합체의 형성도 3kbars의 압력과 최대 0.1%의 귀한 가스의 결합으로 입증되었다[9].

귀한 가스는 화학적으로 매우 불활성이고 일반적으로 개별 원자로 존재하지만 질소와 인은 그렇지 않기 때문에 내면체 복합체 N@C60, N@C70 및 P@C의60 형성은 더욱 놀랍다.질소 원자는 전자 초기 상태(4S3/2)이며 반응성이 매우 높습니다.단, N60@C는 말론산에틸에스테르의 모노에서 헥사 부가물로의 면외 유도체화가 가능할 정도로 안정적이다.이들 화합물에서는 중심에 있는 질소 원자가 케이지의 탄소 원자로 전하 전달되지 않습니다.따라서, 내면체 메탈로풀레렌과 함께 매우 쉽게 관찰되는 C-커플링은 중심선의 어깨로서 고해상도 스펙트럼의 N@C의60 경우에만 관찰될 수 있었다.

이러한 내면체 복합체의 중심 원자는 케이지의 중앙에 위치합니다.다른 원자 트랩은 레이저 냉각 또는 자기 트랩과 같은 복잡한 장비를 필요로 하는 반면, 내면체 풀레렌은 상온에서 임의로 오랜 시간 동안 안정적인 원자 트랩을 나타낸다.원자 또는 이온 트랩은 입자가 환경과의 (중요한) 상호작용 없이 존재하기 때문에 독특한 양자역학 현상을 탐구할 수 있기 때문에 매우 흥미롭다.예를 들어 케이지 내 패킹의 결과로 발생하는 원자파 함수의 압축은 ENDOR 분광법으로 관찰할 수 있다.질소 원자는 환경의 전자 구조의 작은 변화를 감지하기 위해 탐침으로 사용될 수 있습니다.

금속 내면체 화합물과는 달리, 이러한 복합체는 원호 형태로 만들어질 수 없다.원자는 가스방전(질소 및 인 착화체) 또는 직접이온 주입에 의해 플라렌 원재료에 주입된다.또는 유기화학법에 의해 플라렌을 개폐함으로써 내면체 수소 플라렌을 제조할 수 있다.내면체 플라렌의 최근 예는 C에60 [10]봉입된 물의 단일 분자를 포함한다.

귀가스 엔도풀레렌은 비정상적인 분극성을 보일 것으로 예측된다.따라서 Ng@C의60 평균 분극률 계산값은 플라렌 케이지와 갇힌 원자의 분극률 합계와 같지 않다. 즉, 분극률의 확대가 발생한다.[11][12]δα 분극률 증대의 부호는 플라렌 분자 내의 원자 수에 따라 달라지며, 작은 플라렌( \ n < ))의 경우 양성이고, 큰 플라렌(> \ n > 의 경우 음성이다(분극률 저하).n에 대한 δα의 의존성을 설명하는 δα = αNg(2e-1−0.06(n – 20)) 공식은 제안되었다.Ng@C60 엔도풀레렌의 DFT 계산 평균 분극성을 충분한 정확도로 설명한다.계산된 데이터를 통해 캡슐화된 원자를 외부 전기장과 분리하는 패러데이 [13]케이지로 C fulleene을 사용할60 수 있습니다.언급된 관계는 보다 복잡한 내면체 구조(예: C60@C240[14] 및 거대 플라렌 함유 "온")에 대해 전형적이어야 한다.

분자 endofullerenes

작은 분자를 캡슐화하는 폐쇄성 플라렌이 합성되었다.대표적인 것이 디수소 엔도풀레렌2 H@C60, 물 엔도풀레렌2 HO@C60, 불화수소 엔도풀레렌 HF@C60 및 메탄 엔도풀레렌 CH4@[16][17][18][19]C의60 합성이다.캡슐화된 분자는 다양한 물리적 [20]방법으로 연구되어 온 특이한 물리적 특성을 나타냅니다.이론적으로 [21]나타내듯이 분자 엔도풀레렌(예를 들어 H2@C60)의 압축은 캡슐화된 분자의 해리와 플라렌 케이지 내부와의 단편의 반응을 초래할 수 있다.이러한 반응은 현재 알려지지 않은 내면체 플라렌 부가물을 야기해야 한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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