Описание строения молекул эндоэдрального металлофуллерена M@C82. Рассмотрение особенностей направленного синтеза и выделения эндоэдрального металлофуллерена Gd@C82. Основы хроматографического, масс-спектрометрического и спектрофотометрического анализа.
При низкой оригинальности работы "Электродуговой синтез эндоэдрального металлофуллерена Gd@C82(C2v)", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Эндоэдральные металлофуллерены (ЭМФ) - новые, искусственно созданные соединения, содержащие один или несколько атомов металла внутри фуллереновой молекулы. Уникальная структура ЭМФ и разнообразие их свойств в зависимости от внедренного металла и фуллерена вызывают большой интерес к ним в плане изучения их химических и физических свойств [1]. Углеродный каркас обеспечивает практически абсолютную защиту от контакта эндоэдральных атомов металлов с внешней средой и возможных неблагоприятных последствий такого контакта для организма. В связи с этим, ЭМФ могут рассматриваться в качестве потенциальных радиопрепаратов (при внедрении радиоактивных эндоэдральных атомов), контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии (в случае парамагнитных эндоэдральных атомов) или каких-либо иных меток [1, 2].Структура молекулы ЭМФ представляет собой усеченный икосаэдр, поверхность которого составлена из 12 пятиугольников и (n-20)/2 шестиугольников (где n - число атомов углерода), в полость которого инкапсулирован атом металла. В формуле M@C2n те атомы, которые справа от символа @, входят в состав фуллереновой оболочки, а те атомы, которые слева от этого символа, располагаются внутри фуллереновой клетки [1]. В настоящее время известен широкий перечень элементов, включающий значительную часть Периодической таблицы Д.И Менделеева, атомы которых удалось внедрить в фуллереновую молекулу [2], но наиболее активно исследуется ЭМФ, содержащие атомы элементов второй (Ca, Sr, Ba), третьей (Sc, Y, La) групп и лантаноиды. Самые распространенные и стабильные ЭМФ имеют углеродный каркас C82 (Рис. Атом или несколько атомов металла, внедренные внутрь фуллереновой молекулы, приводят к образованию новых стабильных изомеров углеродного каркаса, не наблюдаемых у пустых фуллеренов [2].Первый способ состоит в получении ЭМФ из простых веществ, т.е. из графита и металла, который мы хотим внести в фуллереновую оболочку, путем электродугового или лазерного испарения композитных графитовых электродов. Второй способ состоит во внедрении атома металла в уже готовую молекулу фуллерена - газовый метод синтеза, ионная имплантация. В результате термического испарения материала графитового электрода в электрической дуге, в атмосфере Не, образуется сажа, содержащая до 25% фуллеренов, главным образом С60 и С70. Добавление в электрическую дугу небольшого количества паров металла приводит к образованию ЭМФ, содержание которых может достигать 1% от веса экстракта [2].ЭМФ могут быть выделены из сажи как сублимацией, так как и экстракцией, причем последняя процедура является на данный момент наиболее разработанной и вследствие чего и более продуктивной.Процесс получения эндоэдрального фуллерена Cd@C82 включает в себя четыре важных этапа: 1) приготовление композитных графитовых электродов с гадолинием;Композитные графитовые электроды, содержащие гадолиний, готовили по следующей методике: (1) В графитовом стержне для спектрального анализа 6х160 мм с двух сторон по центру высверливали отверстия диаметром 2.9 мм. (2) Приготавливали шихту - порошок гидрида гадолиния смешивали с графитовой пудрой и графитовым цементом марки GC ("Dylon Industries Inc."), используемым в качестве связующего; в весовом соотношение 2:1:2. (3) Стержни поместили в кварцевую ампулу, ампулу вакуумировали и подвергали термообработке в трубчатой печи в две стадии: 1.В основу конструкции электродугового реактора положены конструктивные и технологические решения, найденные ранее при синтезе фуллеренов С60, С70, ЭМФ и подробно описаны в работе [14]. Установка позволяет стабилизировать параметры дуги (ток, расстояние между электродами, скорость подачи стержня по мере его расходования), поддерживая их в течение всего процесса испарения электрода на постоянном уровне и управлять процессом испарения электродов с помощью приборов контроля и визуально. Неиспаряемый электрод (2) - катод диаметром 22 mm изготовлен из графита марки МПГ-8. Скорость испарения композитного стержня и длина дуги регулируются и поддерживаются на постоянном уровне в ручную. Над электродами располагается охлаждаемый водой медный экран (5), увеличивающий холодную поверхность, на которую осаждается сажа, и защищающий резиновые уплотнения во фланце емкости 3 от перегрева.Сажу, содержащую ЭМФ с гадолинием, получали испарением композитных графитовых электродов в электродуговом реакторе [14], который позволяет последовательно испарять пять электродов.Смесь ЭМФ с гадолинием и фуллеренов выделяли из сажи экстракцией о-дихлорбензолом (ДХБ). Экстракцию проводили в атмосфере аргона в течение 3-4 ч при температуре кипения ДХБ (178°С). Затем раствор фуллеренов и ЭМФ фильтровали (размер пор фильтра - 0.5 мкм, материал фильтра - тефлон) и концентрировали, отгоняя растворитель на роторном испарителе. Фуллереновый экстракт выделяли из о-ДХБ высаливанием ацетоном, отфильтровывали на фильтре с тефлоновым покрытием (0.5 мкм PTFE), промывали диэтиловым эфиром и высушивали в вакууме.Масс-спектрометрический анализ образца ЭМФ Gd@C82 в толуоле пр
Эндоэдральные металлофуллерены (ЭМФ) - новые, искусственно созданные соединения, содержащие один или несколько атомов металла внутри фуллереновой молекулы. Уникальная структура ЭМФ и разнообразие их свойств в зависимости от внедренного металла и фуллерена вызывают большой интерес к ним в плане изучения их химических и физических свойств [1]. Наиболее активно изучается возможность применения ЭМФ в биомедицине. Углеродный каркас обеспечивает практически абсолютную защиту от контакта эндоэдральных атомов металлов с внешней средой и возможных неблагоприятных последствий такого контакта для организма. В связи с этим, ЭМФ могут рассматриваться в качестве потенциальных радиопрепаратов (при внедрении радиоактивных эндоэдральных атомов), контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии (в случае парамагнитных эндоэдральных атомов) или каких-либо иных меток [1, 2].
Впервые об ЭМФ сообщила группа Р. Смоли в 1985 [3], сразу после открытия фуллеренов. Однако исследования строения и свойств ЭМФ начались только в 90-е годы, когда для их получения стали использовать электродуговой метод [4] испарения графитовых электродов компаундированных разными металлами или окислами металлов.
Тем не менее, физические и особенно химические свойства ЭМФ до сих пор слабо изучены.
Главной причиной такого положения является ограниченная доступность ЭМФ для широкого круга исследователей, что связано с проблемой их синтеза и выделения в индивидуальном виде. Содержание ЭМФ в синтезируемой саже обычно не превышает 1% и для получения их в чистом виде используется трудоемкий метод препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии. Несмотря на трудности, связанные с синтезом и выделением ЭМФ, в настоящее время уже выделено в чистом виде и охарактеризовано разными методами более 50 ЭМФ [1].
Цель работы - направленный синтез, выделение и характеризация эндоэдрального металлофуллерена Gd@C82(C2v).
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
