|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Каркасная трансформация чашеобразных полиеновНИР
Skeletal transformation of buckybowls
- Руководитель НИР: Горюнков А.А.
- Участники НИР: Броцман В.А., Грачева С.В., Иоутси В.А., Луконина Н.С., Романова Н.А., Тамм Н.Б.
- Подразделение: НИЛ термохимии
- Срок исполнения: 1 января 2020 г. - 31 декабря 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 20-03-00947
- Номер ЦИТИС: АААА-А20-120011590071-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Энергоэффективность и энергосбережение
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.17 Кристаллохимия и кристаллография
- 31.15.25 Химическая термодинамика. Термохимия. Равновесия. Физико-химический анализ, фазовые переходы
- 31.15.33 Электрохимия
- 31.15.15 Исследования строения и свойств молекул и химической связи
-
Ключевые слова:
циклическая вольтамперометрия, чашеобразные полиены, рса, электронное строение, спектры флуоресценции, теория функционала плотности, скелетная трансформация, галогенирование, пирамидализованные полиарены
electronic structure, cyclic voltammetry, pyramidalized polyarenes, skeletal transformation, halogenation, xrd, dft, buckybowls -
Описание:
Целью проекта является развитие методов синтеза напряженных углеродных каркасов, перспективных в качестве прекурсоров для получения новых функциональных органических и гибридных материалов для оптоэлектронных приложений. В рамках проекта будут решены следующие задачи. 1) Выявление закономерностей каркасных трансформаций в чашеобразных полиенах в ходе высокотемпературного хлорирования. 2) Настройка оптоэлектронных свойств производных чашеобразных полиенов, сопряженная со структурной трансформацией их углеродного скелета. 3) Развитие методов синтеза напряженных углеродных фрагментов, перспективных в качестве прекурсоров для получения новых функциональных органических и гибридных материалов.
-
Abstract:
The aim of the project is to develop methods for the synthesis of strained carbon frameworks, which are promising as precursors for obtaining new functional organic and hybrid materials for optoelectronic applications.
-
Планируемые результаты:
Ключевыми результатами реализации проекта станут: выявление (1) закономерностей каркасной трансформации чашеобразных полиенов и (2) сопряженных с этим изменений оптоэлектронных свойств каркасов, а также (3) развитие методов синтеза напряженных углеродных фрагментов, перспективных в качестве прекурсоров для получения новых функциональных органических и гибридных материалов для органической оптоэлектроники.
-
Научный задел:
Научный коллектив имеет многолетний опыт работы (синтез, хроматографическое разделение, спектральная и структурная идентификация, исследование электрохимических свойств, проведение квантово-химических расчетов) с каркасными углеродными структурами, главным образом с фуллеренами и их производными.
- Добавил в систему: Горюнков Алексей Анатольевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Этап 1. Каркасная трансформация чашеобразных полиенов |
| Результаты этапа: В рамках первого этапа выполнения проекта выполнен синтез фтораренов, необходимых для получения целевых индаценопицена, диинденохризена и расширенного индаценопицена. Была избрана синтетическая схема, включающая реакцию Виттига с последующей фотоциклизацией с образованием требуемых поликонденсированных фтораренов. Данный подход был успешно использован для получения мультиграммовых количеств продуктов и при необходимости может быть масштабирован. Все промежуточные соединения были хроматографически очищены, охарактеризованы масс-спектрометрически. Строение синтезированных соединений доказано методом спектроскопии ЯМР, а в случае прекурсора дибромида диинденохризена методом РСА. Разработаны методики идентификации исследуемых поликонденсированных аренов методом масс-спектрометрии с фотоионизацией при атмосферном давлении (APPI). Конденсацией 9-флуоренона синтезирован и структурно охарактеризован 9H,9'H-9,9'-бифлуорен. Проведено хлорирование индаценопицена и бифлуорена в реакции с PCl5 и VCl4. Методом ВЭЖХ выделены продукты хлорирования, их состав и строение установлено методами масс-спектрометрии и РСА. Проведено квантово-химическое моделирование процесса хлорирования индаценопицена, сопровождающееся трансформацией углеродного каркаса. На основании моделирования предложена вероятная схема превращений, определены скорость-определяющие переходные состояния, оценены активационные барьеры реакции. | ||
| 2 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Этап 2. Каркасная трансформация чашеобразных полиенов |
| Результаты этапа: Осуществлены синтезы ряда замещенных фтораренов - прекурсоров для дальнейшего синтеза пирамидализованных полиенов диинденохризенового и индаценопиценового рядов. Выполнено исследование электрохимического поведения, электронных спектров поглощения, выполнены расчеты на уровне теории функционала плотности для десяти акцепторных производных планарных и чашеообразных полиароматических углеводородов, образованных шести- и пятичленными циклами. Электрохимические и оптические свойства ряда соединений, включая пирамидализованные полиены н-октилбензокоранулен, тетра(н-октил)тетраинденопирен, димеры N-н-октил нафталимида и фталимида, были определены впервые. Систематическое исследование электрохимических и оптических свойств выбранного ряда акцепторных производных ПАУ, выполненное в однотипных условиях, позволило получить набор согласованных данных об особенностях электронного строения данных соединений (уровни энергии НВМО, ВЗМО, зазор НВМО–ВЗМО), что позволяет проводить прямое сравнение их электронной акцепторности, в т.ч. выполнить анализ вклада в акцепторные свойства электрондефицитных заместителей, размера сопряженной π-системы, а также наличия в углеродном каркасе пятичленных фрагментов, который стабилизируют анионное состояние, образуя стабилизированные циклопентадиенильные анионы. | ||
| 3 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Этап 3. Каркасная трансформация чашеобразных полиенов |
| Результаты этапа: Синтезированы, спектрально и структурно охарактеризованы аценафто[1,2-k]флуорантен (1), 1,4-ди(1-нафтил)-2,5-дифторбензола (2), а также 9-(1-нафтил)флуорантен-8-ол (1b). Методом спектроскопии диссоциативного захвата электронов оценены величины адиабатического сродства к электрону соединений 1 и 2, которые составили 1.17±0.12 и 0.71±0.07 эВ. Методами оптической спектроскопии поглощения и флуоресценции исследованы электронные переходы для соединений 1 и 2 исследованы, определены квантовые выходы флуоресценции. Электрохимические свойства соединений 1, 1b и 2, изучены методом циклической вольтамперометрии, определены формальные потенциалы восстановления и окисления. Экспериментально продемонстрировано роль каркасных трансформаций при переходе от соединения 2 к соединению 1 для настройки электронных свойств. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".