Синтез и идентификация водных растворов фуллеренолов

Грузинская Е.Г.,¹ Семенов К.Н.²

¹ Санкт-Петербургский государственный университет,

Санкт-Петербург, Россия.

Аспирант 2г.

[email protected]

² Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия. Молодой учёный.

Научный руководитель: Ермаков С.С.

Водорастворимые фуллерены являются многообещающими материалами для науки и техники. Это обуславливает особый интерес к доступным и простым методам синтеза и идентификации, а также изученинию физико-химических свойств растворов фуллеренолов и фазовых равновесий растворимости с участием последнего. Полигидроксилированный фуллерен, называемый фуллеренолом, обладающий простой структурой, удобной для практического применения, малой токсичностью, и возможностью дальнейшей модификации, в дополнении к выраженной способности к захвату радикалов, рассматривается как наиболее перспективный представитель водорастворимых фуллеренов. При этом, помимо собственно гидроксильных групп, в него могут входить также некоторые иные негидроксильные группы. В рамках данной работы разработаны методики синтеза фуллеренолов и индивидуальных легких фуллеренов, фуллереновой сажи, фуллереновой смеси. Проведена идентификация фуллеренолов методами электронной спектроскопии, инфракрасной спектроскопии, оптической микроскопии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии. Пикнометрическим методом изучена зависимость плотности от концентрации растворов фуллеренола, проведен расчет среднего молярного и парциальных молярных объемов компонентов в растворе при 25⁰С. Методом рефрактометрии изучена зависимость показателя преломления от концентрации растворов фуллеренола, проведен расчет удельной рефракции растворов. Методом изотермического насыщения в ампулах изучена растворимость фуллеренола в дистиллированной воде в интервале температур 20 80⁰С, определен состав равновесных кристаллогидратов. Впервые получены данные по растворимости фуллеренола в тройной системе фуллеренол-галит-вода. Методом динамического светорассеяния определен средний размер ассоциатов и зависимость электрокинетического - потенциала от концетрации водных растворов фуллеренола – d.

Также в рамках проведенных исследований были изучены электрохимические свойства водных растворов фуллеренолов, синтезированных с помощью прямого гидроксилирования индивидуального С₆₀, а именно:

-Выявлено, что сам фуллеренол является электрохимически неактивным в области потенциалов термодинамической устойчивости воды;

-на основании того, что фуллерены склонны образовывать комплексы с переходными металлами, было сделано предположение о возможности образования комплексов фуллеренола с Cu(I). С целью получения аналитического сигнала методами вольтамперометрии было изучено электрохимическое поведение меди (I) в растворах, содержащих фуллеренол. В результате было установлено, что на вольтамперограммах присутствует пик, высота которого зависит от концентрации фуллеренола.
Далее, были выбраны оптимальные условия для проведения измерений, а именно состав фонового электролита, материал рабочего электрода и т. д. Результаты, полученные из зависимости высоты пика на вольтамперограммах от скорости развертки свидетельствуют о необратимом характере электрохимического процесса образования комплекса меди с фуллеренолом. Существование комплекса фуллеренола с медью(I) было дополнительно подтверждено спектрофотометрическим методом в УФ и видимой областях, а также ИК-спектроскопией в твердом состоянии; также было изучено влияние температуры на скорость протекания реакции комплексообразования;

-также были определены (анти)коррозионные характеристики фуллеренола – d при электрохимической коррозии нержавеющих сталей;

Литература:

[1] Семенов К., Чарыков Н. Растворимость легких фуллеренов и их производных. - Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011, 265 с.

[2] Semenov K.N., Charykov N.A., Letenko D.G., Nikitin V.A., Krokhina O.A. Vestnik SPbGU. 4, 79-86 (2010)

[3] Semenov K.N., Charykov N.A., Letenko D.G., Nikitin V.A., Matuzenko M.Yu., Keskinov V.A., Postnov V.N., Kopyrin A.A. Rus. J. Appl. Chem. 83, 1948-1952 (2010)

[4] Semenov K.N., Charykov N.A., Keskinov V.A. J. Chem. Eng. Data. 56, 230-239 (2011)

[5] Semenov K.N., Сharykov N.A., Letenko D.G., Nikitin V.A., Matuzenko M.Yu., Keskinov V.A., Postnov V.N., Kopyrin A.A. Rus. J. of Appl. Chem. 84, 44 – 49 (2011).

[6] Letenko D.G., Nikitin V.A., Semenov K.N., Matuzenko M.Yu., Keskinov V.A., Gruzinskaya E.G., Tsvetkova L.V. Rus. J. of Appl. Chem. 84, 50 – 53 (2011).