Fullerenler Doğanın her yerinde, özellikle de karbonun ve yüksek enerjilerin olduğu yerlerde bulunur. Karbon yıldızlarının yakınında, yıldızlararası uzayda, yıldırımın düştüğü yerlerde, yanardağ kraterlerinin yakınında bulunurlar ve evde gaz yandığında oluşurlar. gaz sobası veya sıradan bir çakmağın alevinde.

Fullerenler ayrıca eski karbon kayalarının biriktiği yerlerde de bulunur. Karelya mineralleri olan şungitlerin özel bir yeri vardır. %80'e kadar saf karbon içeren bu kayalar yaklaşık 2 milyar yaşındadır. Kökenlerinin doğası hala net değil. Varsayımlardan biri büyük bir karbon göktaşının düşmesidir.

Şungit Taşındaki Fullerenler birçok basılı yayında ve internet sitesinde yaygın olarak tartışılan bir konudur. Bu konuda hem okuyucular hem de şungit ürünleri kullanıcıları arasında birçok soruyu gündeme getiren birçok çelişkili görüş var. Şungitler gerçekten karbon - fullerenlerin moleküler formunu içeriyor mu? Şifalı “Savaş Suları” fullerenler içeriyor mu? Şungit ile aşılanmış su içmek mümkün mü ve bunun faydası ne olacak? Deneyimlerime dayanarak bilimsel araştırmaÇeşitli şungitlerin özellikleri, aşağıda bunlar ve diğer bazı sık sorulan sorular hakkındaki görüşlerimizi sunuyoruz.

Şu anda Karelya şungitleri kullanılarak yapılan ürünler yaygınlaştı. Bunlar su arıtmaya yönelik çeşitli filtreler, piramitler, sarkıtlar, elektromanyetik radyasyondan koruyan ürünler, macunlar ve basitçe şungit kırma taşı ve koruyucu, tedavi edici ve sağlık ürünleri olarak sunulan daha birçok ürün çeşididir. Aynı zamanda kural olarak son yıllar Tıbbi özellikler çeşitli türlerŞungitler içerdikleri fullerenlere atfedilir.

Fullerenlerin 1985 yılında keşfedilmesinden kısa bir süre sonra, doğada onlar için aktif bir araştırma başladı. Çeşitli bilimsel yayınlarda bildirildiği üzere Karelya şungitinde Fullerenler keşfedildi. Buna karşılık, fullerenleri şungitlerden izole etmek ve varlıklarını kanıtlamak için alternatif metodolojik yaklaşımlar geliştirdik. Çalışmalarda şungit kayalarının bulunduğu Zaonezhye'nin farklı bölgelerinden alınan örnekler analiz edildi. Analizden önce şungit numuneleri mikro dağılmış bir duruma gelinceye kadar ezildi.

Şungitin, yapısında amorf karbon ve grafit arasında bir ara ürün olan boşlukları şungit karbonla doldurulmuş, delikli bir silikat kafes olduğunu hatırlayalım. Şungit karbonu aynı zamanda bilinmeyen doğal organik düşük ve yüksek moleküler bileşikleri (POHCS) de içerir. kimyasal bileşim. Şungitler, mineral bazın (alüminosilikat, silisli, karbonat) bileşimi ve şungit karbonunun bileşimi bakımından farklılık gösterir. Şungitler düşük karbonlu (%5 C'ye kadar), orta karbonlu (%5 - 25 C) ve yüksek karbonlu (%25 - 80 C) olarak ayrılır. Şungitin tamamen yanmasından sonra külde silikonun yanı sıra Fe, Ni, Ca, Mg, Zn, Cd, V, Mo, Cu, Ce, As, W ve diğer elementler bulunur.

Şungit karbonundaki fulleren, PONVS ile özel, polar donör-alıcı kompleksleri formundadır. Bu nedenle, fullerenlerin, fullerenlerin oldukça çözünür olduğu organik çözücüler, örneğin toluen ile etkili bir şekilde ekstraksiyonu gerçekleşmez ve böyle bir ekstraksiyon yönteminin seçimi, genellikle şungitlerde fullerenlerin gerçek varlığı hakkında çelişkili sonuçlara yol açar.

Bu bağlamda, şungitlerin su-deterjan dispersiyonunun ultrasonik ekstraksiyonu ve ardından fullerenlerin polar bir ortamdan organik solvent fazına aktarılması için bir yöntem geliştirdik. Birkaç ekstraksiyon, konsantrasyon ve saflaştırma aşamasından sonra, UV-vis ve IR spektrumları saf C60 fulleren spektrumunun karakteristiği olan heksan içinde bir çözelti elde etmek mümkündür. Ayrıca kütle spektrumunda m/z = 720 olan net bir sinyal (aşağıdaki Şekil), şungitlerde yalnızca C60 fulleren varlığının kesin bir onayıdır.

Şungit ekstraktının 252 Cf-PD kütle spektrumu. 720 amu'daki sinyal C60 fullerendir ve 696, 672'deki sinyaller, plazma desorpsiyon iyonizasyonu koşulları altında oluşan C60 fulleren'in karakteristik fragman iyonlarıdır.

Ancak her şungit örneğinin fulleren içermediğini keşfettik. Rusya Bilimler Akademisi Karelya Bilimsel Merkezi Jeoloji Enstitüsü (Petrozavodsk, Rusya) tarafından bize sağlanan ve şungit kayalarının farklı oluşum alanlarından seçilen tüm şungit örneklerinden, fulleren C 60 yalnızca bir örnekte bulundu. % 80'den fazla karbon içeren yüksek karbonlu şungit. Ayrıca ağırlıkça yaklaşık 0.04 fulleren içeriyordu. %. Bundan, her şungit örneğinin, en azından modern yüksek hassasiyetli fizikokimyasal analiz yöntemleriyle tespit edilebilecek miktarda fulleren içermediği sonucuna varabiliriz.

Bununla birlikte şungitlerin oldukça fazla miktarda madde içerebildiği iyi bilinmektedir. çok sayıda ağır çok değerlikli metallerin iyonları dahil yabancı maddeler. Bu nedenle şungit ile aşılanmış su, istenmeyen, toksik safsızlıklar içerebilir.

Peki o zaman neden Dövüş suyu (şungit içeren kayalardan geçen Karelya doğal suyu) bu kadar benzersiz biyolojik özelliklere sahip? Peter I zamanında ve onun kişisel inisiyatifiyle Karelya'da şifalı "Marcial Suları" kaynağının keşfedildiğini hatırlayalım (daha fazla ayrıntı için bkz.). Uzun bir süre kimse bu özel durumun nedenini açıklayamadı Tıbbi özellikler bu kaynak. Bu sulardaki artan demir içeriğinin sağlığı geliştirici etkilerin nedeni olduğu varsayılmıştır. Ancak Dünya üzerinde demir içeren pek çok kaynak bulunmaktadır ancak genel olarak tıbbi etkiler alımları oldukça sınırlıdır. Ancak kaynağın içinden aktığı şungit kayalarında fullerenin keşfedilmesinden sonra, fullerenin savaş sularının iyileştirici etkisinin ana nedeni, özü olduğu varsayımı ortaya çıktı.

Gerçekten de su uzun zaman"yıkanmış" şungit kaya katmanlarından geçerek artık gözle görülür miktarda zararlı yabancı madde içermiyor. Su, kayanın kendisine verdiği yapıya “doygundur”. Şungitte bulunan fulleren, su yapılarının düzenlenmesine ve içinde fulleren benzeri hidrat kümelerinin oluşmasına ve Marcial sularının benzersiz biyolojik özelliklerinin kazanılmasına katkıda bulunur. Fulleren katkılı şungit, içinden geçen su için bir tür doğal yapılandırıcıdır. Aynı zamanda, Marcial sularında veya sulu bir şungit infüzyonunda fullerenleri henüz hiç kimse tespit edemedi: ya şungitlerden yıkanmazlar ya da yıkanırlarsa, o kadar küçük miktarlarda ki bilinen yöntemlerden herhangi biri ile tespit edilir. Ayrıca fullerenlerin suda kendiliğinden çözünmediği de iyi bilinmektedir. Ve eğer fulleren molekülleri savaş suyunda bulunuyorsa, o zaman faydalı özelliklerçok korunacaktı uzun zamandır. Ancak kısa bir süre için aktiftir. Tıpkı kümelenmiş, buza benzer yapılarla doyurulmuş “erimiş su” gibi, hayat veren fulleren benzeri yapılar içeren Marcial suyu da özelliklerini yalnızca birkaç saat korur. Dövüş suyunu depolarken, "erimiş su" gibi, düzenli su kümeleri de kendi kendini yok eder ve su, sıradan su gibi yapısal özellikler kazanır. Dolayısıyla bu tür suları kaplara döküp uzun süre saklamanın bir anlamı yok. Düzenli su kümelerini süresiz olarak uzun bir süre koruyabilen, hidratlı halde bir yapı oluşturucu ve yapı destekleyici element olan fulleren C 60'tan yoksundur. Yani suyun doğal küme yapılarını uzun süre koruyabilmesi için, içinde yapı oluşturucu bir faktörün sürekli bulunması gerekir. Bunun için fulleren molekülü optimaldir, çünkü hidratlı fulleren C 60'ın benzersiz özelliklerini uzun yıllar inceleyerek ikna olduk.

Her şey 1995 yılında, sudaki hidratlı fullerenlerin moleküler koloidal çözeltilerini üretmek için bir yöntem geliştirmemizle başladı. Daha sonra Martial sularının olağandışı özelliklerini anlatan bir kitapla tanıştık. Marcial sularının doğal özünü laboratuvar koşullarında yeniden üretmeye çalıştık. Bu amaçla, özel bir teknoloji kullanılarak çok küçük dozlarda hidratlı fulleren C 60'ın eklendiği yüksek derecede arıtılmış su kullanıldı. Bundan sonra bireysel biyomoleküller, canlı hücreler ve tüm organizma düzeyinde çeşitli biyolojik testler yapılmaya başlandı. Sonuçlar muhteşemdi. Hemen hemen her patolojide, hidratlı fulleren C 60 içeren suyun yalnızca olumlu biyolojik etkilerini bulduk ve kullanımının etkileri yalnızca tamamen örtüşmekle kalmadı, aynı zamanda Peter'ın zamanlarında Savaş suları için açıklanan etkileri birçok açıdan aştı. Canlı bir organizmadaki birçok patolojik değişiklik ortadan kalkar ve normal, sağlıklı durumuna geri döner. Ancak bu hedefe yönelik bir ilaç değil, yabancı bir madde değil. kimyasal bileşik, ama sadece suda çözünmüş bir karbon topu. Dahası, hidratlı fulleren C 60'ın, yaşamın kökeni sürecinde bir matris gibi doğurduğu yapıları geri yükleyerek ve koruyarak vücuttaki herhangi bir olumsuz değişikliği "normal duruma" döndürmeye yardımcı olduğu görülüyor.

Bu nedenle görünüşe göre Orlov A.D. "Şungit - bir taş" adlı kitabında Temiz su., şungitlerin ve fullerenlerin özelliklerini karşılaştırarak, ikincisinden sağlığın özü olarak bahseder.

1. Buseck ve ark. Jeolojik Çevreden Fullerenler. Bilim 10 Temmuz 1992: 215-217. DOI: 10.1126/science.257.5067.215.
2. N.P. Yuşkin. Şungitin küresel supramoleküler yapısı: taramalı tünelleme mikroskobundan elde edilen veriler. DAN, 1994, cilt 337, sayı 6 s. 800-803.
3.V.A. Reznikov. Yu.S. Polekhovsky. Amorf şungit karbon, fullerenlerin oluşumu için doğal bir ortamdır. ZhTF'ye mektuplar. 2000. 26. yüzyıl. 15. s.94-102.
4. Peter R. Buseck. Jeolojik fullerenler: inceleme ve analiz. Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları.V 203, I 3-4, 15 Kasım 2002, Sayfa 781-792
5. Bilinmiyor Rozhkova, G.V. Andrievsky. Şungit karbona dayalı sulu kolloidal sistemler ve bunlardan fullerenlerin çıkarılması. Rusya'da 4. Bienal Uluslararası Çalıştayı "Fullerenler ve Atomik Kümeler" IWFAC"99 4 - 8 Ekim 1999, St. Petersburg, Rusya. Özetler Kitabı, s.330.
6. N.N.Rozhkova, G.V. Andrievsky. Şungit karbondaki fullerenler. Doygunluk. ilmi uluslararası çalışıyor “Fullerenler ve fulleren benzeri yapılar” Sempozyumu: 5-8 Haziran 2000, BSU, Minsk, 2000, s. 63-69.
7. Bilinmiyor Rozhkova, G.V. Andrievsky. Şungit karbonun nanokolloidleri. fullerenlerin su içeren solventlerle ekstraksiyonu. Doygunluk. İlmi İşler III uluslararası"Mineraloji ve yaşam: biyomineral homologları" semineri, 6-8 Haziran 2000, Syktyvkar, Rusya, Geoprint, 2000, s. 53-55.
8. S.A. Vişnevski. Karelya'nın şifalı alanları. Devlet Yayınevi Karelya ÖSSC, Petrozavodsk, 1957, 57 s.
9. Fullerenler: Sağlığın Özü. Bölüm s. Kitapta 79-98: M.S. Orlov. “Şungit bir saf su taşıdır.” Moskova-St. Petersburg: “DILYA Yayınevi”, 2004. - 112 s. ve internette (www.golkom.ru/book/36.html).

- Atomların birbirine bağlandığı saf karbon formlarından biri kristal kafes futbol topu şeklindedir. Atom sayısına bağlı olarak fullerenler daha düşük (24 ila 70 atom arasında) ve daha yüksek (70 veya daha fazla atom) olabilir. Pratik açıdan ilgi çekici olan, en yaygın olanları (sırasıyla C60 ve C70) 60 ve 70 atomlu fulleren molekülleridir.

Fullerenler, izomerik seriler:

Eşsiz özellikleri nedeniyle: bakteri yok edici, antioksidan, emici, fullerenler gelecekte tıpta kullanım için ciddi umutlara sahiptir:

Katkı maddesi organik yağlar, kozmetoloji, tıbbi kozmetikler: sedef hastalığı, dermatit ve mantar ilaçları, saç dökülmesi ilaçları, yara izlerinden kurtulma ilaçları, çatlaklar, pigmentasyon.
Farmakolojik ilaçlar: yanık önleyici ve yara iyileştirici ilaçlar (iyileşme sürecini 2-2,5 kat hızlandırır, ağrıyı giderir), toksik olmayan antibakteriyel ve dezenfektanlar, gastrit, ülser, mide-bağırsak kanseri, tüberküloz ve bakteriyel ülserler, AKNE ilaçları. Oftalmik ve jinekolojik preparatlar (mukoza zarlarını aşındırmaz). İmmün sistemi uyarıcı ve antialerjik ilaçlar (aynı anda). Potansiyel olarak kansere çare olabilir.
Besin takviyeleri: Fulleren güçlü bir antioksidandır (antioksidasyon kapasitesi diğerlerine göre daha yüksektir) askorbik asit 135 kez), serbest radikalleri nötralize eder.

Hidratlı fullerenler (fullerenoller C(60/70)OH(X)) kullanılarak yara kaplama:

Fullerenlerin tümör büyümesi üzerindeki etkisi:

Karbon nanopartiküllerinin kararlı bir formu olan fullerenler, teknik tek kristallerin ve filmlerin tek tip özelliklerini sağlar.

Elektronik ve optik:

Doğrusal olmayan optik: optik lensler için filmler.
Süper iletken bileşikler: fullerenlerden elde edilen yüksek yoğunluklu silisyum karbür.
Güneş Pilleri: Yüksek yoğunluklu silisyum karbür filmler güneş enerjisi verimliliğini +%30'a kadar artırır.
Endüstriyel ve inşaat malzemeleri:
Endüstriyel yağlara, kauçuklara ve plastiklere katkı maddesi: etkinlik makine yağı 2-3 kat arttığında kauçuk ve plastik ürünlerin kullanım ömrü 4 kat artmakta, bu ürünlerin soğuğa dayanıklılığı da artmaktadır.
Koruyucu kaplamalar: Geliştirilmiş yapışmaz ve düşük sürtünmeli kaplamalar.
Dispersiyonla güçlendirilmiş kompozit malzemeler.
Elmas filmlerin büyümesi için fulleren katkı maddeleri.

Fulleren filmi:

Fullerit modeli:

Önemli miktarda fulleren elde etmenin tek yolu sözdedir. İki karbon çubuğun bir plazma arkında yakıldığı Kretschmer yöntemi. Çubukların ağırlığına göre %0,2-0,5 oranında fulleren elde etmenizi sağlar. Bu yavaş bir süreçtir ve birkaç gün sürer ve büyük miktar elektrik (modern tesisler yaklaşık 50 kW tüketir). Ancak hepsi bu kadar değil; daha sonra fullereni gereksiz karbon kurumundan "yıkamak" gerekiyor. Bu, kullanılan teknolojiye bağlı olarak 2 ila 4 hafta sürer. Bu durumda büyük miktarda solvent tüketilir çünkü Fulleren suda çözünmez.

Şematik diyagram Kretschmer kurulumları:

Bu nedenle, fahiş karmaşıklık ve yüksek üretim maliyeti nedeniyle, fullerenler her zaman tamamen bilimsel ilgi uyandırmıştır, ancak daha fazlası değildir.

St.Petersburg Devlet Politeknik Üniversitesi Nanokarbon Malzemeleri Laboratuvarı'ndaki Rus bilim adamları, hem fulleren üretimi hem de yıkanması ve önemli modifikasyonlarının elde edilmesi alanında önemli sonuçlar elde etti. Geliştirdikleri yöntemler, karbon çubuklarının yanma sürecini yoğunlaştırmayı mümkün kılarak kurumun fullerene geçiş verimliliğini yüzde birimlere (15-20 kat) arttırmayı mümkün kıldı.

Ürünün kalitesi de laboratuvarda analiz edilmektedir. Bu amaçla kullanılır modern yöntemler kontrol: kromatografik, IR spektrometrik, kütle spektrometrik.

Fullerenin kütle spektrogramı:

İÇİNDE şu an Laboratuvar çeşitli tıbbi ve teknik araştırma enstitüleriyle aktif olarak işbirliği yapmaktadır. Böyle bir işbirliğinin sonucu zaten tamamlanmış araştırma ve patentlerdir (

Fullerenlerin keşfi - yeni form Dünyadaki en yaygın elementlerden biri olan karbonun varlığı, 20. yüzyılın bilimindeki şaşırtıcı ve en önemli keşiflerden biri olarak kabul edilmektedir. Karbon atomlarının, tüm organik kimyanın temelini oluşturan karmaşık, genellikle dallanmış ve hacimli moleküler yapılara bağlanma konusundaki uzun süredir bilinen benzersiz yeteneğine rağmen, yalnızca bir karbondan kararlı çerçeve molekülleri oluşturmanın fiili olasılığı hâlâ beklenmedik bir durumdu. 60 veya daha fazla atomdan oluşan bu tür moleküllerin doğada doğal olarak meydana gelen süreçler sırasında ortaya çıkabileceğinin deneysel olarak doğrulanması 1985 yılında gerçekleşti. Ve bundan çok önce, bazı yazarlar kapalı karbon küreli moleküllerin stabilitesini varsaydı. Ancak bu varsayımlar tamamen spekülatif ve tamamen teorikti. Bu tür bileşiklerin kimyasal sentez yoluyla elde edilebileceğini hayal etmek oldukça zordu. Bu nedenle, bu çalışmalar fark edilmedi ve fullerenlerin deneysel keşfinden sonra ancak geriye dönüp bakıldığında bunlara dikkat edildi. 1990 yılında gram miktarlarda yeni bileşikler elde etmek için bir yöntem bulunduğunda ve fullerenleri saf formda izole etmeye yönelik bir yöntem tanımlandığında yeni bir aşama başladı. Bundan çok kısa bir süre sonra bilinen fullerenler arasında en kolay oluşturulabilen bileşik olan fulleren C 60'ın en önemli yapısal ve fizikokimyasal özellikleri belirlendi. Keşifleri için - C 60 ve C 70 bileşimindeki karbon kümelerinin keşfi - R. Curl, R. Smalley ve G. Croto 1996 yılında ödüllendirildi. Nobel Ödülü kimyada. Ayrıca tüm futbolseverlerin bildiği fulleren C 60 yapısını da önerdiler.

Bildiğiniz gibi futbol topunun kabuğu 12 beşgen ve 20 altıgenden oluşuyor. Teorik olarak çift ve tekli bağların 12.500 olası düzenlemesi mümkündür. En kararlı izomer (şekilde gösterilmiştir), beşgenlerde çift bağ bulunmayan kesik bir ikosahedral yapıya sahiptir. C 60'ın bu izomerine, kubbeli çerçevesi beşgen ve altıgenlerden oluşan yapılar yaratan ünlü mimar R. Buckminster Fuller'ın onuruna "Buckminsterfullerene" adı verildi. Kısa süre sonra C 70 için ragbi topuna benzer (uzun şekilli) bir yapı önerildi.

Karbon çerçevesinde, C atomları, her bir karbon atomunun üç komşu atoma bağlandığı sp2 hibridizasyonu ile karakterize edilir. Değerlik 4, her bir karbon atomu ile komşularından biri arasındaki p-bağları yoluyla gerçekleştirilir. Doğal olarak aromatik bileşiklerde olduğu gibi p-bağlarının delokalize edilebileceği varsayılmaktadır. Bu tür yapılar herhangi bir çift küme için n≥20 ile oluşturulabilir. 12 adet beşgen ve (n-20)/2 adet altıgen içermelidir. Teorik olarak mümkün olan fullerenlerin en küçüğü olan C 20, bir dodekahedrondan başka bir şey değildir - içinde 12 beşgen yüzün bulunduğu ve hiç altıgen yüzün bulunmadığı beş normal çokyüzlüden biri. Bu şekle sahip bir molekül aşırı derecede stresli bir yapıya sahip olacaktır ve bu nedenle varlığı enerji açısından elverişsizdir.

Böylece stabilite açısından fullerenler iki türe ayrılabilir. Aralarındaki sınır sözde tarafından çizilebilir İzole Pentagon Kuralı (IPR). Bu kural, en kararlı fullerenlerin, hiçbir beşgen çiftinin bitişik kenarları olmayan fullerenler olduğunu belirtir. Yani beşgenler birbirine değmiyor ve her beşgen beşer altıgenle çevreleniyor. Fullerenleri artan karbon atomu sayısı n'ye göre düzenlersek, Buckminsterfullerene - C 60 izole edilmiş beşgenler kuralını karşılayan ilk temsilcidir ve C 70 ikinci temsilcidir. N>70 olan fulleren molekülleri arasında her zaman IPR'ye uyan bir izomer bulunur ve bu izomerlerin sayısı atom sayısıyla birlikte hızla artar. C78 için 5, C84 için 24 ve C90 için 40 izomer bulundu. Yapılarında bitişik beşgenler bulunan izomerler önemli ölçüde daha az kararlıdır.

Fullerenlerin kimyası

Şu anda bilimsel araştırmaların ağırlıklı kısmı fullerenlerin kimyası ile ilgilidir. Fullerenlere dayalı olarak halihazırda 3 binden fazla yeni bileşik sentezlendi. Fulleren kimyasının bu kadar hızlı gelişmesi, bu molekülün yapısal özellikleri ve kapalı bir karbon küresi üzerinde çok sayıda çift konjuge bağın varlığı ile ilişkilidir. Fullerenin bilinen birçok madde sınıfının temsilcileriyle kombinasyonu, sentetik kimyagerlere bu bileşiğin çok sayıda türevini elde etme olanağını açmıştır.

Uzunlukların olduğu benzenden farklı olarak C-C bağlantıları Fullerenlerde daha "çift" ve daha "tek" nitelikteki bağlar ayırt edilebilir ve kimyacılar genellikle fullerenleri aromatik moleküller olarak değil, elektron eksikliği olan polien sistemleri olarak görürler. C60'a dönersek, iki tür bağ içerir: bitişik altıgen yüzlerin ortak kenarları boyunca uzanan daha kısa (1,39 Å) bağlar ve beşgen ve altıgen yüzlerin ortak kenarları boyunca yer alan daha uzun (1,45 Å) bağlar. Aynı zamanda, ne altı üyeli, ne de özellikle beş üyeli halkalar, benzen veya Hückel kuralına uyan diğer düzlemsel konjuge moleküllerin sergiledikleri anlamda aromatik özellikler göstermezler. Bu nedenle, C 60'taki daha kısa bağlar genellikle çift olarak kabul edilirken, daha uzun bağlar tek olarak kabul edilir. Fullerenlerin en önemli özelliklerinden biri, alışılmadık derecede fazla sayıda eşdeğer reaksiyon merkezinin varlığıdır; bu, genellikle onları içeren reaksiyonların ürünlerinin karmaşık bir izomerik bileşimine yol açar. Sonuç olarak, fullerenlerle çoğu kimyasal reaksiyon seçici değildir ve tek tek bileşiklerin sentezi çok zor olabilir.

İnorganik fulleren türevlerinin üretimine yönelik reaksiyonlar arasında en önemlileri halojenasyon işlemleri ve en basit halojen türevlerinin hazırlanmasının yanı sıra hidrojenasyon reaksiyonlarıdır. Dolayısıyla bu reaksiyonlar 1991 yılında fulleren C 60 ile gerçekleştirilen ilk reaksiyonlar arasındaydı. Bu bileşiklerin oluşumuna yol açan ana reaksiyon türlerini ele alalım.

Fullerenlerin keşfinden hemen sonra bunların hidrojenlenerek “fulleran” oluşturma olasılığı büyük ilgi uyandırdı. Başlangıçta fullerene altmış hidrojen atomu eklemek mümkün görünüyordu. Daha sonra teorik çalışmalarda, C 60 H 60 molekülünde hidrojen atomlarının bir kısmının fulleren kürenin içinde olması gerektiği, çünkü sikloheksan molekülleri gibi altı üyeli halkaların "sandalye" veya "küvet" üstlenmesi gerektiği gösterildi. konformasyon. Bu nedenle, halihazırda bilinen polihidrofulleren molekülleri, C60 fulleren için 2 ila 36 ve C70 fulleren için 2 ila 8 hidrojen atomu içerir.

Fullerenlerin florlanması sırasında, n'nin 60'a kadar çift değerler aldığı tam bir C60 Fn bileşiği seti keşfedildi. n'si 50 ila 60 arasında olan florlanmış türevlere perflorürler denir ve kütle spektroskopisi ile florlama ürünleri arasında bulunur. son derece düşük konsantrasyonlarda. Fullerenin karbon çerçevesinin kısmen tahrip edildiği hiperflorürler, yani C60 Fn, n>60 bileşiminin ürünleri de vardır. Perflorürlerde de benzer bir şeyin meydana geldiği varsayılmaktadır. Çeşitli bileşimlerdeki fulleren florürlerin sentezi konuları, çalışması en aktif olarak Moskova Devlet Üniversitesi Kimya Fakültesi'nde yürütülen bağımsız ve ilginç bir sorundur. M.V. Lomonosov.

Fullerenlerin klorlama işlemlerinin aktif olarak incelenmesi farklı koşullar 1991'de zaten başladı. İlk çalışmalarda yazarlar, klor ve fulleni çeşitli solventlerde reaksiyona sokarak C60 klorürleri elde etmeye çalıştılar. Bugüne kadar, çeşitli klorlama maddeleri kullanılarak elde edilen fulleren C 60 ve C 70'in birkaç ayrı klorürü izole edilmiş ve karakterize edilmiştir.

Fullereni bromlamak için ilk girişimler 1991'de yapıldı. 20 ve 50 0 C sıcaklıkta saf brom içerisine yerleştirilen Fulleren C60, kütlesini fulleren molekülü başına 2-4 brom atomunun eklenmesine karşılık gelen bir miktarda arttırdı. Brominasyonla ilgili daha ileri çalışmalar, fulleren C 60'ın moleküler brom ile birkaç gün boyunca etkileşiminin, bileşiminin elementel analizle C 60 Br 28 olduğu belirlenen parlak turuncu bir madde ürettiğini gösterdi. Daha sonra, moleküldeki bromin atomlarının sayısı için geniş bir değer aralığında farklılık gösteren, fullerenlerin birkaç brom türevi sentezlendi. Birçoğu, serbest brom moleküllerinin dahil edilmesiyle klatratların oluşumuyla karakterize edilir.

Perfloroalkil türevlerine, özellikle de fullerenlerin triflorometillenmiş türevlerine olan ilgi, her şeyden önce, nükleofilik SN2'-ikame reaksiyonlarına eğilimli fullerenlerin halojen türevleriyle karşılaştırıldığında bu bileşiklerin beklenen kinetik stabilitesi ile ilişkilidir. Ek olarak perfloroalkilfullerenler, flor atomlarınınkinden bile daha güçlü olan perfloroalkil gruplarının alıcı özelliklerinden dolayı yüksek elektron ilgisine sahip bileşikler olarak ilgi çekici olabilir. Bugüne kadar, C 60/70 (CF 3) n, n=2-20 bileşiminin izole edilmiş ve karakterize edilmiş bireysel bileşiklerinin sayısı 30'u aşmaktadır ve fulleren küresini diğer birçok flor içeren grupla değiştirmek için yoğun çalışmalar devam etmektedir - CF 2, C 2 F 5, C 3 F 7 .

Biyoloji ve tıpta uygulama bulabilecek biyolojik olarak aktif fulleren türevlerinin oluşturulması, fulleren molekülüne hidrofilik özellikler kazandırılmasıyla ilişkilidir. Hidrofilik fulleren türevlerinin sentezi için bir yöntem, hidroksil gruplarının eklenmesi ve 26'ya kadar OH grubu içeren fullerenollerin veya fullerollerin yanı sıra muhtemelen oksitler durumunda gözlenenlere benzer oksijen köprülerinin oluşmasıdır. Bu tür bileşikler suda yüksek oranda çözünür ve yeni fulleren türevlerinin sentezi için kullanılabilir.

Fulleren oksitlere gelince, C 60 O ve C 70 O bileşikleri ekstrakttaki orijinal fulleren karışımlarında her zaman küçük miktarlarda bulunur. Muhtemelen, bir elektrik arkı deşarjı sırasında haznede oksijen mevcuttur ve fullerenlerin bir kısmı oksitlenmiştir. Fulleren oksitler, çeşitli adsorbanlara sahip kolonlarda iyi bir şekilde ayrılır; bu, fulleren numunelerinin saflığını ve bunların içindeki oksitlerin yokluğunu veya varlığını kontrol etmeyi mümkün kılar. Ancak fulleren oksitlerin düşük stabilitesi bunların sistematik olarak incelenmesini engellemektedir.

Fullerenlerin organik kimyası ile ilgili not edilebilecek nokta, elektron eksikliği olan bir polien olan fulleren C60'ın radikal, nükleofilik ve siklo katılma reaksiyonlarına girme eğilimi göstermesidir. Çeşitli siklokatılma reaksiyonları özellikle fulleren kürenin işlevselleştirilmesi açısından umut vericidir. Elektronik yapısı nedeniyle C60, siklokatılma reaksiyonlarında yer alma kapasitesine sahiptir; en tipik durumlar n=1, 2, 3 ve 4'tür.

Fulleren türevlerinin sentezi alanında bugüne kadar çalışan sentetik kimyagerlerin çözdüğü temel problem, gerçekleştirilen reaksiyonların seçiciliğidir. Fullerenlere ilavenin stereokimyasının özellikleri, teorik olarak mümkün olan çok sayıda izomerden oluşur. Yani örneğin C 60 X 2 bileşiği 23 taneye sahipken, C 60 X 4 zaten 4368 taneye sahip, bunların 8'i iki çift bağdaki ekleme ürünleridir. Bununla birlikte, 29 C60 X 4 izomerinin kimyasal bir anlamı olmayacaktır; üç sp3-melezleştirilmiş atom tarafından çevrelenmiş bir sp2-melezleştirilmiş karbon atomunun varlığından kaynaklanan üçlü bir temel duruma sahiptirler. C-X iletişimi. Temel durumun çokluğu dikkate alınmaksızın teorik olarak mümkün olan izomerlerin maksimum sayısı, C 60 X 30 durumunda gözlemlenecek ve 985538239868524 olacaktır (bunlardan 1294362'si 15 çift bağdaki ekleme ürünleridir), Yukarıdaki örnekle aynı nitelikteki singlet olmayan izomerler kolaylıkla sayılamaz ancak genel değerlendirmelere göre bağlı grupların sayısındaki artışla birlikte sürekli olarak artması gerekir. Her durumda, teorik olarak izin verilen izomerlerin sayısı çoğu durumda çok büyüktür, ancak daha az simetrik C 70 ve daha yüksek fullerenlere geçildiğinde, ek olarak birkaç kat veya büyüklük sıraları kadar artar.

Aslında, kuantum kimyasal hesaplamalarından elde edilen çok sayıda veri, fullerenlerin halojenasyon ve hidrojenasyon reaksiyonlarının çoğunun, en kararlı izomerler olmasa bile, enerji açısından en azından biraz farklı formasyonla ilerlediğini göstermektedir. En büyük farklılıklar, yukarıda gösterildiği gibi izomerik bileşimi sentez yoluna az da olsa bağlı olabilen düşük fulleren hidrürler durumunda gözlenir. Ancak ortaya çıkan izomerlerin stabilitesinin hala son derece yakın olduğu ortaya çıktı. Fulleren türevlerinin bu oluşum modellerinin incelenmesi çok ilginç bir görevÇözümü fullerenler ve türevlerinin kimyası alanında yeni başarılara yol açmaktadır.

1985 yılında, futbol topu gibi düzenlenmiş 60 karbon atomundan oluşan bir molekül keşfedildi; bu molekül, adını bu özel şekle sahip tasarımlarıyla ünlü olan mühendis Richard Fuller'den alıyor. Şaşırtıcı derecede simetrik şeklinin yanı sıra, karbonun (elmas ve grafitten sonra) üçüncü allotropik formu olan bu molekülün, simyacıların felsefe taşı gibi bir şey olduğu ortaya çıktı.

Yakın zamana kadar, son derece düşük toksisitesi (özellikle benzer yapıya sahip nanotüplerle karşılaştırıldığında) ve diğer şaşırtıcı özellikleriyle bilim adamlarını şaşırtmaktan asla vazgeçmiyordu. Fullerenlerin hücrelerle etkileşim mekanizmaları henüz net değil, ancak sonuç gerçekten sihir olarak adlandırılabilir.

Bu, doktorların ve biyologların ilgisini çeken özelliklerin tam listesi değildir. Fulleren ve türevleri kullanılabilir:

• vücudu radyasyondan ve ultraviyole radyasyondan korumak;
• virüs ve bakterilere karşı koruma için;
• Alerjilere karşı koruma için. Böylece in vivo deneylerde fulleren türevlerinin uygulanması farelerde anafilaksiyi inhibe etmekte ve herhangi bir toksik etki gözlenmemektedir;
• bağışıklık sistemini uyaran bir madde olarak;
• Güçlü bir antioksidandır çünkü aktif bir radikal temizleyicidir. Fullerenin antioksidan aktivitesi, SkQ sınıfı antioksidanların (“Skulachev iyonları”) etkisiyle karşılaştırılabilir ve E vitamini, bütillenmiş hidroksitoluen, β-karoten gibi geleneksel antioksidanların etkisinden 100-1000 kat daha yüksektir;
• Nasıl ilaçlar kanserle savaşmak için;
• anjiyogenezin engellenmesi;
• beyni alkolden korumak için;
• sinir büyümesini teşvik etmek;
• cilt yenilenme süreçlerini teşvik etmek. Bu nedenle fulleren, yaşlanma karşıtı kozmetik ürünler GRS ve CEFINE'in önemli bir bileşenidir;
• saç büyümesini teşvik etmek;
• anti-amiloid etkisi olan bir ilaç olarak.

Ayrıca fulleren, çeşitli tıbbi maddelerin hücrelere iletilmesi ve genetik vektörlerin hücre çekirdeğine viral olmayan şekilde iletilmesi için kullanılabilir.

Görünüşe göre bu listeyi genişletecek başka yer yok, ancak son zamanlarda C60 fullerene'nin belki de en şaşırtıcı ve anlaşılmaz kalitesiyle dolduruldu. Fulleren C60'ın toksisitesini incelerken çözünmüş zeytin yağı Fransız araştırmacılar, düzenli olarak C60 fulleren çözeltisiyle beslenen farelerin, sadece zeytinyağı veya normal diyetle beslenen farelerden daha uzun yaşadığını buldu. ( Kısa yeniden anlatım“Fullerenli zeytinyağı – gençlik iksiri mi?” başlıklı makalede okunabilir. -VM.)

Yağda çözünme, büyük agregatların (16 veya daha fazla molekül) hücrelere nüfuz edememesi nedeniyle C60 fulleren'in etkinliğini önemli ölçüde artırır.

Aynı zamanda yaşam beklentisi, en iyi “yaşlılık ilaçları” (resveratrol veya rapamisin gibi) ile yapılan deneylerde olduğu gibi sadece %20-30 oranında değil, en az iki kat arttı! Fulleren alan hayvanların yarısı 60 aya kadar yaşadı (en yaşlı sıçan 5,5 yıla kadar yaşadı). Üstelik kontrol grubundaki (normal diyetle) hayvanların %50'sinin yaşam beklentisi 30 aydı ve en yaşlıları yalnızca 37 aya kadar yaşadı. Fulleren içermeyen zeytinyağı verilen hayvanlar biraz daha uzun yaşadı; %50'si 40 aya kadar, en yaşlı fare ise 58 aya kadar yaşadı.

Beslenen sıçanlar için hayatta kalma diyagramı: diyete ek olarak düzenli bir diyet (mavi çizgi), zeytinyağı (kırmızı) ve içinde çözünmüş C60 fulleren içeren zeytinyağı (siyah çizgi). Çizmek.

Makalenin yazarları, fulleren C60'ın hayat veren etkisini antioksidan özelliklerine bağlamaktadır. Ancak bunun C60 fulleren'in A vitamini ile etkileşime girme yeteneği ile ilişkili olması mümkündür. Retinoidlerin (A vitamini içeren) rol oynadığı bilinmektedir. önemli rol Anahtar bağışıklık sistemi genlerinin ifadesinde ve retinoidlerin lokal sentezinin embriyogenez ve rejenerasyonun düzenlenmesinde anahtar rol oynadığı görülüyor.

Ne yazık ki, bu deneyler küçük hayvan grupları üzerinde gerçekleştirilmiştir ve bu nedenle dikkatli bir doğrulama gerektirmektedir. Rusya'da üretilen saflaştırılmış fulleren C60'ın gram başına yalnızca yaklaşık 1.800 rubleye mal olduğu göz önüne alındığında, bu deneyleri tekrarlamak ve "tedavinin" dozajını ve süresini netleştirmek o kadar da zor değil. Başka bir şey daha zordur. Bu “yaşlanma terapisi” insanlar için de aynı derecede etkili olacak mı? Sonuçta insanlar fare değil ve fareler üzerinde yapılan deneylerde çok etkili bir şekilde çalışan bir ilacın, testler kliniğe gittiğinde nasıl tamamen işe yaramaz hale geldiğine (zararlı olmasa da!) dair düzinelerce örnek var. Neyse bunu zaman gösterecek. Fulleren C60'ın ömrünü uzatma aktivitesini, yakın zamanda Rusya'da sentezlenen çok sayıda suda çözünür analoguyla karşılaştırmak da ilginç olacaktır.

Orijinal makaleye dayanılarak yazılmıştır.

Edebiyat

1. AV. Eletsky, B.M. Smirnov. (1993). Fullerenler. UFN 163 (No. 2), 33–60;
2. Mori T. ve ark. (2006). Akut oral uygulama üzerine fullerenin güvenliği ve mutajenez açısından değerlendirme üzerine klinik öncesi çalışmalar. Toksikoloji 225, 48–54;
3. Szwarc H, Moussa F. (2011). 60fullerenin toksisitesi: bilimsel literatürde kafa karışıklığı. J. Nanosci. Lett. 1, 61–62;
4. biyomolekül: “Görünmez sınır: “nano” ve “biyo”nun çarpıştığı yer”;
5. Marega R., Giust D., Kremer A., ​​​Bonifazi D. (2012). Arayüzlerde Fullerenlerin ve Karbon Nanotüplerin Supramoleküler Kimyası: Uygulamalara Doğru. Fullerenlerin ve Karbon Nanotüplerin Supramoleküler Kimyası (eds N. Martin ve J.-F. Nierengarten), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Almanya;
6. Piotrovsky L.B. (2010). Nanoteknolojinin bir parçası olarak nanotıp. Vestnik RAMS 3, 41–46;
7. Theriot C.A., Casey R.C., Moore V.C., Mitchell L., Reynolds J.O., Burgoyne M., ve diğerleri. (2010). Dendrofullerene DF-1, radyosensitif memeli hücrelerine radyo-koruma sağlar. Radyat. Çevre. Biyofiz. 49, 437–445;
8. Andrievsky G.V., Bruskov V.I., Tykhomyrov A.A., Gudkov S.V. (2009). Hidratlanmış C60 fulleren nanoyapılarının in vitro ve in vivo antioksidan ve radyo-koruyucu etkilerinin özellikleri. Serbest Radiç. Biyol. Med. 47, 786–793;
9. Mashino T., Shimotohno K., Ikegami N., ve diğerleri. (2005). İnsan immün yetmezlik virüsü-ters transkriptaz inhibisyonu ve fulleren türevlerinin hepatit C virüsü RNA'ya bağımlı RNA polimeraz inhibisyon aktiviteleri. Bioorg. Med. Kimya Lett. 15, 1107–1109;
10. Lu Z.S., Dai T.H., Huang L.Y., ve diğerleri. (2010). Ölümcül yara enfeksiyonlarından katyonik işlevselleştirilmiş fulleren kurtarma fareleriyle fotodinamik tedavi. Nanotıp 5, 1525–1533;
11. John J.R., Bateman H.R., Stover A., ​​​​Gomez G., Norton S.K., Zhao W., ve diğerleri. (2007). Fulleren nanomateryalleri alerjik tepkiyi engeller. J. Immunol. 179, 665–672;
12. Xu Y.Y., Zhu J.D., Xiang K., Li Y.K., Sun R.H., Ma J., ve diğerleri. (2011). 60fulleren-tuftsin konjugatlarının sentezi ve immünomodülatör aktivitesi. Biyomateryaller 32, 9940–9949;
13. Gharbi N., Pressac M., Hadchouel M. ve diğerleri. (2005). Fulleren, akut veya subakut toksisitesi olmayan, in vivo olarak güçlü bir antioksidandır. Nano Lett. 5, 2578–2585;
14. Chen Z., Ma L., Liu Y., Chen C. (2012). Fonksiyonelleştirilmiş Fullerenlerin Tümör Teranostiklerinde Uygulamaları. Theranostics 2, 238–250;
15. Jiao F., Liu Y., Qu Y. ve diğerleri. (2010). Fare meme kanseri modelinde fullerenolün anti-tümör ve antimetastatik aktiviteleri üzerine çalışmalar. Karbon 48, 2231–2243;
16. Meng H., Xing G.M., Sun B.Y., Zhao F., Lei H., Li W., ve diğerleri. (2010). Fulleren türevlerinin partiküler formu tarafından güçlü anjiyogenez inhibisyonu. ACS Nano, 4, 2773–2783;
17. Tykhomyrov A.A., Nedzvetsky V.S., Klochkov V.K., Andrievsky G.V. (2008). Hidratlı C60 fulleren (C60HyFn) nanoyapıları, sıçan beynini alkol etkisine karşı korur ve alkolize edilmiş hayvanların davranışsal bozukluklarını hafifletir. Toksikoloji 246, 158–165;
18. Grigoriev V.V., Petrova L.N., Ivanova T.A., ve diğerleri. ve Bachurin S.O. (2011). C60 fullerene dayalı hibrit yapıların nöroprotektif etkisinin incelenmesi. İzv. RAS serisi Biyolojik 2, 163–170;
19. Zhou Z.G., Lenk R., Dellinger A., ​​​​MacFarland D., Kumar K., Wilson S.R., ve diğerleri. (2009). Fulleren nanomateryalleri saç büyümesini güçlendirir. Nanomed. Nanoteknoloji. Biyol. Med. 5, 202–207;
20. Bobylev A.G., Kornev A.B., Bobyleva L.G., Shpagina M.D., Fadeeva I.S., Fadeev R.S., ve diğerleri. (2011). Fullerenolatlar: güçlü antiamiloid aktiviteye sahip metallenmiş polihidroksillenmiş fullerenler. Organizasyon Biyomol. Kimya 9, 5714–5719;
21. biyomolekül: “Geleceğin nano tıbbı: nanopartiküller kullanılarak transdermal dağıtım”;
22. Montellano A., Da Ros T., Bianco A., Prato M. (2011). İlaç ve gen dağıtımı için çok işlevli bir sistem olarak Fulleren C(60). Nanoölçek 3, 4035–4041;
23. Kuznetsova S.A., Oretskaya T.S. (2010). Nükleik asitlerin hücrelere hedeflenen şekilde ulaştırılması için nanotaşıma sistemleri. Rus Nanoteknolojileri 5 (No. 9–10), 40–52;
24. Baati T., Bourasset F., Gharb N., ve diğerleri. (2012) 60fullerenin tekrarlanan oral uygulamasıyla sıçanların ömrünün uzatılması. Biyomateryaller 33, 4936–4946;
25. Piotrovsky L.B., Eropkin M.Yu., Eropkina E.M., Dumpis M.A., Kiselev O.I. (2007). Fullerenlerin biyolojik etki mekanizmaları toplanma durumuna bağlıdır. Psikofarmakoloji ve Biyolojik Narkoloji 7 (No. 2), 1548–1554;
26. Moussa F., Roux S., Pressac M., Genin E., Hadchouel M., Trivin F., ve diğerleri. (1998). Fare karaciğerinde 60fulleren ile A vitamini arasındaki in vivo reaksiyon. Yeni J. Chem. 22, 989–992;
27. Linney E., Donerly S., Mackey L., Dobbs-McAuliffe B. (2001). Retinoik asit reseptörlerinin negatif tarafı. Nörotoksikol Teratol. 33, 631–640;
28. Gudas L.J. (2012). Normal ve Hastalık Durumlarında Rejenerasyon ve Farklılaşmada Retinoidlerin Ortaya Çıkan Rolleri. Biochim Biophys Acta 1821, 213–221.

Portal “Ebedi Gençlik”

Fulleren, karbonun allotropik formları sınıfına ait olan moleküler bir bileşiktir ve çift sayıda üç koordineli karbon atomundan oluşan dışbükey kapalı bir çokyüzlüdür. Fullerenlerin benzersiz yapısı, onların benzersiz fiziksel ve Kimyasal özellikler.

Diğer karbon formları: grafen, karbin, elmas, fulleren, karbon nanotüpleri, "bıyıklar".

Fullenin tanımı ve yapısı:

Fulleren, buckyball veya buckyball, allotropik formlar sınıfına ait moleküler bir bileşiktir. karbon ve çift sayıda üç koordineli karbon atomundan oluşan dışbükey kapalı çokyüzlüyü temsil eder.

Fullerenler, adını tetrahedronlardan oluşan bir yarım küre olan "jeodezik kubbenin" mekansal yapısını geliştiren ve inşa eden mühendis ve mimar Richard Buckminster Fuller'dan alıyor. Bu tasarım Fuller'a uluslararası tanınma ve şöhret kazandırdı. Bugün onun gelişmelerine dayanarak kubbeli evler geliştirilip inşa ediliyor. Fulleren, yapısı ve şekli bakımından Richard Buckminster Fuller'ın belirtilen tasarımlarına benzemektedir.

Fullerenlerin benzersiz yapısı, onların benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. Diğer maddelerle kombinasyon halinde temelde yeni özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesini mümkün kılarlar.

Fulleren moleküllerinde atomlar karbon kürenin veya elipsoidin yüzeyini oluşturan altıgenlerin ve beşgenlerin köşelerinde bulunur. Fulleren ailesinin en simetrik ve en kapsamlı şekilde çalışılmış temsilcisi, karbon atomlarının 20'den oluşan kesik bir ikosahedron oluşturduğu fullerendir (C 60). altıgenler ve 12 beşgen ve bir futbol topuna benzeyen (ideal bir şekil gibi, doğada son derece nadir).

Bir sonraki en yaygın olanı, 10 atomluk bir kuşağın eklenmesiyle C 60 fullerenden farklı olan C 70 fullerendir. karbon C60'ın ekvator bölgesine girer, bunun sonucunda C60 fulleren molekülü uzar ve şekil olarak bir ragbi topuna benzer.

Daha fazla sayıda karbon atomu (400'e kadar veya daha fazla) içeren yüksek fullerenler, çok daha küçük miktarlarda oluşur ve sıklıkla oldukça karmaşık bir izomerik bileşime sahiptir. En çok çalışılan yüksek fullerenler arasında C'yi vurgulayabiliriz. N, Nerede N= 74, 76, 78, 80, 82 ve 84.

Bir fullerenin köşeleri, kenarları ve yüzleri arasındaki bağlantı, Euler'in çokyüzlüler teoremine göre matematiksel bir formülle ifade edilebilir:

B – P + G = 2,

burada B dışbükey bir çokyüzlünün köşe sayısıdır, P kenarlarının sayısıdır ve Г yüzlerin sayısıdır.

Euler teoremine göre dışbükey bir çokyüzlünün varlığı (ve buna göre belirli bir yapıya ve şekle sahip bir fullerenin varlığı) için gerekli bir koşul, tam olarak 12 beşgen yüzün ve B'nin varlığıdır. /2 – 10 yüzler.

Fullerenlerin var olma olasılığı 1971'de Japon bilim adamları tarafından tahmin edilmiş ve 1973'te Sovyet bilim adamları tarafından teorik olarak gerekçelendirilmiştir. Fulleren ilk olarak 1985 yılında ABD'de sentezlendi.

Fullerenin neredeyse tamamı yapay olarak elde edilir. Doğada çok küçük miktarlarda bulunur. Doğal gazın yanması ve yıldırım deşarjı sırasında oluşur ve ayrıca yaşı 65 milyon yıla ulaşan şungitler, fulguritler, meteorlar ve dip çökeltilerinde çok az miktarda bulunur.

Fulleren bileşikleri:

Fulleren diğer kimyasal elementlerle kolayca birleşir. Halen fullerenlere dayalı 3 binden fazla yeni ve türev bileşik sentezlenmiştir.

Bir fulleren molekülünün bileşimi karbon atomlarına ek olarak diğer atomları da içeriyorsa kimyasal elementler, o zaman, diğer kimyasal elementlerin atomları karbon çerçevesinin içine yerleştirilmişse, bu tür fullerenlere, dış ekzohedral ise endohedral denir.

Fullerenin avantajları ve özellikleri:

– fulleren kullanan malzemeler artırılmış mukavemete, aşınma direncine, termal ve kimyasal stabiliteye ve azaltılmış aşınmaya sahiptir,

– Fullerenlerin mekanik özellikleri, bunların oldukça etkili, sürtünme önleyici katı yağlayıcı olarak kullanılmasına olanak tanır. Karşı gövdelerin yüzeylerinde onlarca ve yüzlerce nanometre kalınlığında, termal ve oksidatif tahribatlara karşı koruma sağlayan, acil durumlarda sürtünme ünitelerinin ömrünü 3-8 kat artıran, yağlayıcıların termal stabilitesini artıran koruyucu bir fulleren-polimer film oluştururlar. 400-500 °C'ye kadar ve sürtünme ünitelerinin yük taşıma kapasitesi 2-3 kat artar, sürtünme ünitelerinin çalışma basıncı aralığını 1,5-2 kat genişletir, karşı gövdelerin rodaj süresini azaltır,

– fullerenler ince filmleri polimerize etme ve oluşturma yeteneğine sahiptir,

- doğrusal olmayan optik özelliklerden dolayı optik radyasyonun yoğunluğu belirli bir kritik değeri aştığında fulleren çözeltisinin şeffaflığında keskin bir azalma,

- optik cihazları yoğun optik ışınımdan korumak için kullanılan doğrusal olmayan optik geçitler için fullerenlerin temel olarak kullanılma olasılığı,

– fullerenler bir antioksidan veya oksitleyici maddenin özelliklerini sergileme yeteneğine sahiptir. Gibi antioksidanlar bilinen tüm antioksidanların etkisini 100 - 1000 kat aşmaktadırlar. Zeytinyağında fullerenlerle beslenen sıçanlar üzerinde deneyler yapıldı. Aynı zamanda fareler normalden iki kat daha uzun yaşadılar ve dahası toksik faktörlerin etkilerine karşı artan bir direnç gösterdiler.

– ~1,5 eV bant aralığına sahip bir yarı iletkendir ve özellikleri birçok yönden diğer yarı iletkenlerinkine benzer,

– Ligand görevi gören C60 fullerenler alkali ve diğer bazı metallerle etkileşime girer. Bu durumda, süper iletkenlerin özelliklerine sahip olan Me 3 C60 bileşiminin karmaşık bileşikleri oluşur.

Fulleren molekülünün özellikleri*:

* C60 fulleren ile ilgili olarak.

Fullerenlerin hazırlanması:

Fulleren elde etmenin ana yöntemleri şunlardır:

– grafit elektrotların helyum atmosferinde bir elektrik arkında yanması düşük basınçlar,

- Hidrokarbonların alevde yanması.

Sadece fullerenleri kendi içinde elde etmenin (karbon siyahı formundaki verimleri son derece düşüktür) değil, aynı zamanda fullerenleri daha sonra izole etmenin, saflaştırmanın ve karbon siyahından sınıflara ayırmanın da özellikle zor olduğu unutulmamalıdır.