Органические и неорганические азиды в химии фуллеренов - достижения и перспективы

ОРГАНИЧЕСКИЕ И НЕОРГАНИЧЕСКИЕ АЗИДЫ В ХИМИИ ФУЛЛЕРЕНОВ - ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Airat R. Tuktarov, Arslan R. Akhmetov and Usein M. Dzhemilev

Institute of Petrochemistry and Catalysis of Russian Academy of Sciences,

450075 Prospekt Oktyabrya 141, Ufa, Bashkortostan, Russian Federation

ABSTRACT

В обзоре расмсмотрены опубликованные в литературе результаты исследований в области применения органических и неорганических азидов в химии фуллеренов.

Подробно представлены литературные данные по циклоприсоединению органических азидов различной структуры к углеродным кластерам в условиях термической и фотохимической реакций с получением триазолино-, 5,6-азагомо-, 5,6- и 6,6-азиридинофуллеренов.

С использованием неорганических азидов (HN3, IN3, BrN3, металл- и металлоорганические азиды) в реакциях с фуллеренами получены первые представители азидофуллеренов, изучены превращения последних.

Обсуждены механизмы формирования указанных выше классов азотсодержащих производных углеродных кластеров.

Keywords: Fullerenes; organic azides; hydrazoic acid; halogen azides; metal azides; organometallic azides; addition; cycloaddition; triazolinofullerenes; 5,6-aziridinofullerenes; 5,6-azahomofullerenes; 6,6-aziridinofullerenes; azidofullerenes

1. INTRODUCTION

С момента открытия фуллеренов прошло около 30 лет и за этот относительно короткий промежуток времени исследования, связанные с различными аспектами синтеза, изучения свойств и применения углеродных кластеров, получили бурное и стремительное развитие, о чем свидетельствует более 40 тысяч публикаций на сегодняшний день.

Практически сразу сталу понятно, что эта необычная и нетрадициаонная форма углерода может оказаться принципиально новым материалом, обладающим уникальными свойствами. Однако первые попытки расширить возможные границы применения фуллеренов в различных отраслях промышленности и лабораторной практике оказались неудачными, так как исследователи встретились с большими трудностями, связанными с низкой растворимостью фуллеренов в орагнических растворителях.

Поэтому, в дальнейшем, усилия исследователей были направлены, преимущественно, на разработку препаративных методов введения в молекулы фуллеренов заместителей различной природы, в том числе содержащих функциональные и металлоорганические группы с целью повышения не только растворимости производных углеродных кластеров в органических и водных средах, но и придания последним разнообразных свойств для практического их применения.

Усилия многих исследователей в данном направлении как у нас в стране, так и зарубежом увенчались успехом и были разработаны достаточно селективные методы введения функциональных групп, в том числе гетероциклических, в молекулы фуллеренов с помощью электрофильных и нуклеофильных реагентов.

Наибольшую популярность и практическую ценность в синтетической химии фуллеренов приобрели такие препаративные методы как реакция Прато [1], Бингеля-Хирша [2, 3], циклоприсоединение диазосоединений [4], гидроаминирование, гидрометаллирование и циклометаллирование [5] углеродных кластеров.

Указанные выше работы широко освещены в мировой литературе и обобщены в многочисленных статьях, монографиях и патентах.

В последние годы получили широкую известность также работы Казанской школы химиков под руководством академика РАН Синяшина О.Г. по изучению и применению реакции органических азидов с С60-фуллереном.

Недавно авторы данного обзора впервые осуществили реакции неорганических и металлоорганических азидов с С60-фуллереном.

В результате в литературе накоплен обширный материал по изучению реакции органических, неорганических и металлоорганических азидов с фуллеренами, к сожалению, опубликованных в разрозненных статьях, патентах и обзорах, что требует анализа и обобщения литературных данных с целью определения перспектив развития этого интересного и многообещающего раздела химии азотсодержащих фуллеренов.