Введение к работе
Актуальность работы. Фуллерен представляет собой новое химическое :оединение углерода, которое имеет сферически замкнутую структуру с «насыщенными С-С связями. Фуллерен может вступать в химические реакции со многими как органическими, так и неорганическими соединениями. Особенно штересны соединения фуллерена со фтором благодаря их термической табильности и уникальным физико-химическим свойствам. Фторированные руллерены могут быть перспективными интермедиатами в органическом синтезе. Образцы фторфуллеренов устойчивы при контакте с влажным воздухом, хорошо >астворимы в органических растворителях и легко вступают в реакции іуклеофнльного замещения. Получены первые положительные результаты по ірименению фторфуллеренов в качестве катодных материалов литиевых шементов.
Экспериментальное изучение реакции фторирования началось щновременно в нескольких исследовательских группах сразу после получения тервьгх миллиграммов С«). Благодаря высокой химической активности и малому >азмеру атома фтора возможно получение широкого набора продуктов ірисоединения фтора к фуллерену, в том числе с высокой степенью насыщения, -{екоторые теоретические работы указывали на то, что даже соединение QoFgo -іродукт полного насыщения двойных связей в фуллерене, в принципе может :уществовать.
К настоящему времени опубликованы десятки работ, в которых описаны тродукты фторирования фуллерена молекулярным фтором, тем не менее :истематического изучения прямого фторирования С^о не было проведено. Главными препятствиями к изучению физико-химических свойств этого нового сласса фторированных соединений являлись их недоступность в .гакроколичествах, а также то, что не был разработан метод селективного фторирования, то есть получение индивидуальных фторфуллеренов.
Цель работы. Цель нашей работы состояла в систематическом исследовании зеакции фуллерена с молекулярным фтором, получении индивидуальных фторфуллеренов в макроколичествах и изучении их физико-химических свойств три помощи методов масс-спектрометрии, ЯМР, ИК спектроскопии, шфференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), рентгенофазового анализа
(РФА), электронной спектроскопии для химического анализа (ЭСХА), адиабатической калориметрии.
Научная новизна. Впервые осуществлен селективный одностадийный синтез фторфуллерена СбоЕ<8 в макроколичествах, получен его индивидуальный масс-спектр, ИК и ЯМР спектры. Впервые получены спектры высокого разрешения ЯМР l9F, 13С кристаллического C6oF48, а также спектр ЯМР nC {lU, l9F} раствора Q0F48 в CDC13, на основании которых сделан вывод об образовании соединения C60F48 в виле изомерных форм: одной энантиомерной пары симметрии D3 и (или) одной изомерной формы симметрии S6. Впервые методом высокотемпературной масс-спектрометрии определена энтальпия сублимации C6oF48- Впервые измерена теплоемкость соединений Q0F48, C60F36, а также образца брутто-состава Q0F46 в интервале температур от 5 до 356 К методом адиабатической калориметрии. Изучены фазовые переходы, рассчитаны термодинамические функции Ср(Т), Н(Т)-Н(0), S(T)-S(0), G(T)-H(0) в области 0-350 К.
Практическая значимость. Разработан метод селективного синтеза C6oF48-Разработана методика определения молекулярного состава фторфуллеренов на основе метода высокотемпературной масс-спектрометрии. Полученные термодинамические величины для C60F48 и C6oF36 могут быть использованы при составлении справочников.
Апробация работы. Результаты данной работы были представлены на
Всероссийских и Международных конференциях: 191-й Съезд
Электрохимического общества (Монреаль, Канада, 4-7 мая 1997 г.), Международный Конгресс по Аналитической химии (Москва, 15-21 июня 1997 г.), Третий международный семинар «Фуллерены и атомные кластеры» (Санкт-Петербург, 30 июня - 4 июля 1997 г.), Всероссийский симпозиум по теории и практике хроматографии и электрофореза (Москва, 13-17 апреля 1998 г), XVI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Санкт-Петербург, 24-29 мая 1998 г), X Симпозиум по химии неорганических фторидов (Москва, 9-11 июня 1998 г), 15-я Международная конференция по химической термодинамике (Порто, Португалия, 26 июля - 1 августа 1998 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы из 78 наименований. Работа изложена на 112 страницах, включает 40 рисунков и 40 таблиц.
