Химия фуллеренов и их производных

Теоретические расчеты

Основные направления исследований:
структурные исследования производных фуллеренов, квантовохимические расчеты, изучение процессов миграции

Объекты исследований:
галогензамещенные фуллерены

Методы исследования:

Применяемая аппаратура:

Достигнутые результаты:

Квантово-химические исследования производных фуллеренов играют важную роль в изучении их свойств. Эти соединения обладают богатейшим набором возможных изомеров, различающихся мотивами присоединения заместителей и, соответственно, характером ароматических и других ненасыщенных фрагментов «вырезаемых» заместителями на углеродном каркасе. На практике, однако, реализуется сравнительно небольшое число изомеров, более выгодных термодинамически или более легкодоступных с кинетической точки зрения. Поэтому нами проводятся сравнительные расчеты строения различных изомеров и их возможных предшественников, позволяющие сопоставить их стабильность, а также вероятность образования, исходя из простых кинетических моделей.

Очень интересными являются процессы миграции заместителей между соседствующими позициями, которые, по некоторым данным, могут происходить в довольно мягких условиях под воздействием, например, донорных молекул. В группе ведутся расчеты возможных путей реакций миграции и их активационных барьеров, планируется экспериментальное осуществление соответствующих процессов.

Основные результаты научной деятельности научной группы опубликованы в таких журналах, как Journal of Fluorine Chemistry, International Journal of Mass Spectrometry, Chemical Communications, Journal of American Chemical Society, а также представлены на международных конференциях, посвященных химии фуллеренов, химии фтора (International Workshop Fullerenes and Atomic Clusters (IWFAC), Electrochemical Society Meetings, European Symposium on Fluorine Chemistry). Ведется тесное сотрудничество с университетом г. Карлсруэ. Работа поддерживается грантами РФФИ и INTAS. Сотрудники группы неоднократно получали различные премии и награды (гранты Москвы, стипендии им. Лугинина, премия Ученого совета МГУ).

В качестве основных работ, в которых подробно освещены применяемые квантовохимические расчеты, можно привести следующие публикации:

1) E.I. Dorozhkin, D.V. Ignat`eva, N.B. Tamm, A.A. Goryunkov, P.A. Khavrel, I.N. Ioffe, A.A. Popov, I.V. Kuvychko, A.V. Streletskiy, V.Yu. Markov, J. Spandal, S.H. Strauss, O.V. Boltalina. Synthesis, characterization, and theoretical study of stable isomers of C₇₀(CF₃)_2,4,6,8,10. Chem. Eur. J., 2006, 12 (14), 3876-3889.

2) A.A. Goryunkov, V.Yu. Markov, I.N. Ioffe, R. Bolskar, M.D. Diener, I.V. Kuvychko, S.H. Strauss, O.V. Boltalina. C₇₄F₃₈: An Exohedral Derivative of a Small-Bandgap Fullerene with D₃ Symmetry. Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 997-100.

3) S.I. Troyanov, A.A. Goryunkov, E.I. Dorozhkin, D.V. Ignat’eva, N.B. Tamm, S.M. Avdoshenko, I.N. Ioffe, V.Yu. Markov, L.N. Sidorov, K. Scheurel, E. Kemnitz. Higher trifluoromethylated derivatives of C₆₀, C₆₀(CF₃)₁₆ and C₆₀(CF₃)₁₈. Synthesis, structure, and theoretical study. J. Fluorine Chem., 2007, 128, 545-551.