Development of the method of alkylation of C_<60> by way of alkylfullerenyl cation
烷基富勒烯基阳离子烷基化C_<60>方法的开发
基本信息
- 批准号:12650810
- 负责人:
- 金额:$ 2.18万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2000
- 资助国家:日本
- 起止时间:2000 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
We found that fullerene C_<60> undergoes electrophilic addition when treated with a large excess of AlCl_3 in chloroalkanes (RCl), giving adducts RC_<60>-Cl in good yields. The intermediate, alkylfullerenyl cations (RC_<60>^+), could be generated as long-likved ions by dissolving fullerenols (RC_<60>OH) in strong acids such as CF_3SO_3H and H_2SO_4. These cations were observed by NMR and vis/NIR spectra as long-lived species. The ^<13>C NMR spectra indicated that the positive charge is located mainly on C-2, and the structure has C_s symmetry. The chemical shift of the cationic center (175-180 ppm) suggested a weak coordination of chlorine atom(s) in the group R to the cationic center.Cations RC_<60>^+ could be also generated in situ by the abstraction of a chloride ion from chlorides RC_<60-> Cl with AlCl_3. When the reactions were carried out in anisole, nucleophilic addition of a solvent molecule to RC_<60>^+ occurred, giving the corresponding adducts RC_<60>-C_6H_4OCH_3-p. The chloride ion can be also abstracted by AgBF_4. With this reagent the reaction could be carried out in alcohols (R'OH), giving the corresponding ethers RC_<60>-OR' in good yiels.Chlorides RC_<60>-Cl (R=chloroalkyl) were found to undergo solvolysis in anisole-trifluoroethanol mixed solvent (1:9 v/v) to give S_N1 reaction products, RC_<60>-Y(Y=p-anisyl and trifluoroethoxy). The free energies of activation (24-25 kcal/mol at 25℃) were only slightly lower than that for the tert-butyl chloride, indicating that cations RC_<60>^+ have stabilities close to that of the tert-butyl cation.The pK_R^+ values of cations RC_<60>^+ were also determined from the equilibrium constants for the ionization of the corresponding fullerenols. The obtained values are comparable to the pK_R+ of the tert-butyl cation. Thsi result also support the similarity in stability between RC_<60>^+ and the tert-butyl cation.
我们发现,当在氯烷烃(RCl)中用大量过量的AlCl_3处理时,富勒烯C_<60>发生亲电加成,以良好的收率得到加合物RC_<60>-Cl中间体烷基富勒烯基阳离子(RC_<60>^+)。 ,可以通过将富勒烯醇(RC_<60>OH)溶解在强酸(例如通过NMR和vis/NIR光谱观察到这些阳离子为CF_3SO_3H和H_2SO_4。13C NMR光谱表明正电荷主要位于C-2上,并且具有C_s结构。阳离子中心的化学位移 (175-180 ppm) 表明基团 R 中的氯原子与阳离子存在弱配位阳离子 RC_<60>^+ 也可以通过用 AlCl_3 从氯化物 RC_<60-> Cl 中夺取氯离子来原位生成。当反应在苯甲醚中进行时,溶剂分子与 RC_ 进行亲核加成。发生<60>^+,得到相应的加合物RC_<60>-C_6H_4OCH_3-p。也可通过AgBF_4萃取。使用该试剂,反应可以在醇(R'OH)中进行,以良好的收率得到相应的醚RC_ 60 -OR'。氯化物RC_ 60 -Cl(R=氯烷基)。发现在苯甲醚-三氟乙醇混合溶剂(1:9 v/v)中进行溶剂分解,得到S_N1反应产物, RC_<60>-Y(Y=对茴香基和三氟乙氧基)的活化自由能(24-25kcal/mol,25℃)仅略低于叔丁基氯,表明阳离子RC_< 60>^+ 的稳定性与叔丁基阳离子接近。阳离子 RC_<60>^+ 的 pK_R^+ 值也为根据相应富勒烯醇的电离平衡常数确定,所得值与叔丁基阳离子的 pK_R+ 相当。该结果也支持 RC_<60>^+ 与叔丁基之间的稳定性相似。阳离子。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
北川敏一, 李 洋洙, 花村政暁, 坂本晴美, 紺野博文, 竹内賢一, 小松紘一: "Nucleophilic Substitution of Alkylchlorodihydro [60] fullerenes : Thermodynamic Stabilities of Alkylated C_<60> Cation Intermediates"Chemical Communications. 3062-3063 (2002)
Toshikazu Kitakawa、Yosu Lee、Masaaki Hanamura、Harumi Sakamoto、Hirofumi Konno、Kenichi Takeuchi、Koichi Komatsu:“烷基氯二氢[60]富勒烯的亲核取代:烷基化 C_<60> 阳离子中间体的热力学稳定性”化学通讯 3062-3063(2002 年)。 )
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Toshikazu Kitagawa, Yangsoo Lee, Masaaki Hanamura, Harumi Sakamoto, Hirofumi Konno, Ken'ichi Takeuchi and Koichi Komatsu: "Nucleophilic Substitution of Alkylchlorodihydro [60] fullerenes : Thermodynamic Stabilities of Alkylated C_<60> Cation Intermediates
Toshikazu Kitakawa、Yangsoo Lee、Masaaki Hanamura、Harumi Sakamoto、Hirofumi Konno、Kenichi Takeuchi 和 Koichi Komatsu:“烷基氯二氢 [60] 富勒烯的亲核取代:烷基化 C_<60> 阳离子中间体的热力学稳定性
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Toshikazu Kitagawa and Ken'ichi Takeuchi: "Monofunctionalized C_<60> Ions : Their Generation, Stability, and Reactions"Bull. Chem. Soc. Jpn.. 74. 785-800 (2001)
Toshikazu Kitakawa 和 Kenichi Takeuchi:“单官能化 C_<60> 离子:它们的生成、稳定性和反应”公牛。
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