Chemistry of fullerene epoxides : synthesis, structure, and nucleophilic substitution-addition reactivity

Química de los epóxidos de fullereno : síntesis, estructura y reactividad de sustitución-adición nucleofílica

Los epóxidos de fullereno, C₆₀O_n, habiendo adjuntado los grupos epóxido directamente a la jaula del fullereno, constituyen una clase interesante de derivados de este compuesto. En particular, se espera que las transformaciones químicas de estos epóxidos jueguen un papel importante en el desarrollo de los fullerenos funcionalizados. Esto es debido a que tales modificaciones pueden permitir una variedad de derivados mono o polifuncionales conservando al mismo tiempo el arreglo epoxi en anillo sobre la superficie del fullereno.

Síntesis de fullerenos quirales

Synthesis of chiral fullerenes

A pesar del conocimiento que actualmente se tiene sobre el fullereno y sus compuestos derivados, no se puede considerar que su química se encuentre totalmente establecida. Aún existen numerosos aspectos por explorar debido a las nuevas exigencias de la ciencia de materiales y de la química médica. Un aspecto de fundamental importancia en especial tras el aislamiento y caracterización estructural del primer fullereno quiral D₂-C₇₆ en 1991 es el desarrollo de la quiralidad en la química de fullerenos, que no está limitada únicamente a su estructura carbonada sino que también puede ser causada por la presencia de restos orgánicos con centros estereogénicos, o por la apropiada distribución de sustituyentes (aquirales) en la superficie del fullereno.

Aunque el interés en la obtención de fullerenos quirales ha sido considerable, son escasos los ejemplos donde se empleen derivados fullerénicos enantioméricamente puros. Se han usado en la síntesis inducida de polímeros helicoidales o en la obtención de inhibidores de la proteasa del VIH. No obstante, estos derivados quirales son siempre obtenidos tras una larga y tediosa purificación cromatográfica.

Por tanto, el control de la quiralidad, tanto en el ámbito de la ciencia de materiales donde la morfología del sólido puede venir influenciada por la presencia de centros estereogénicos como en biomedicina donde la respuesta biológica puede depender del enantiómero presente representa uno de los retos actuales más importantes aún pendiente de resolver en la ciencia de fullerenos.

En esta investigación se describen y se discuten los resultados obtenidos en el desarrollo de la primera síntesis de derivados fullerénicos quirales, tanto de C₆₀ como de fullerenos superiores, mediante catálisis asimétrica aplicada a la cicloadición 1,3-dipolar de iluros de azometino N-metalados.

Ni-assisted transformation of graphene flakes to fullerenes

Transformación asistida por nitrógeno de hojuelas de grafeno en fullerenos

En este investigación se estudió la transformación de hojuelas de grafeno en fullereno asistida por clusters de nitrógeno utilizando simulaciones de dinámica molecular. Se desarrolló el potencial de orden de enlace para los sistemas Ni-C, el cual reprodujo los datos experimentales sobre las propiedades físicas de nitrógeno puro, así como sobre las energías relativas de las especies de carbono sobre las superficies de Ni. El potencial se aplicó para las simulaciones de la transformación de las hojuelas de grafeno, que consistían entre cincuenta y cuatrocientos átomos con y sin los clusters de Ni adjuntados. Se observaron los fullerenos libres, aquellos con los clusters de Ni fijados al exterior y otros que encapsulaban a tales clusters (endofullerenos de nitrógeno).