[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2020\/12\/31\/endohedrales-fulleren-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2020\/12\/31\/endohedrales-fulleren-wikipedia\/","headline":"Endohedrales Fulleren – Wikipedia","name":"Endohedrales Fulleren – Wikipedia","description":"Wiedergabe eines Buckminsterfullerens mit einem Edelgasatom (M @ C.60). Elektronenmikroskopische Aufnahmen von M.3N @ C.80 Erbsenschoten. 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Elektronenmikroskopische Aufnahmen von M.3N @ C.80 Erbsenschoten.  Metallatome (M = Ho oder Sc) werden als dunkle Flecken innerhalb der Fullerenmolek\u00fcle gesehen;  sie sind doppelt im C eingekapselt80 Molek\u00fcle und in den Nanor\u00f6hren.[1]Endohedrale Fullerene, auch genannt Endofullerenesind Fullerene mit zus\u00e4tzlichen Atomen, Ionen oder Clustern in ihren inneren Sph\u00e4ren.  Das erste Lanthan C.60 Der Komplex wurde 1985 synthetisiert und La @ C genannt60.[2]  Das @ (am Zeichen) im Namen spiegelt die Vorstellung eines kleinen Molek\u00fcls wider, das in einer H\u00fclle gefangen ist.  Es gibt zwei Arten von endohedralen Komplexen: endohedrale Metallofullerene und Nichtmetalldotierte Fullerene.  Table of Contents  Notation[edit]Endohedrale Metallofullerene[edit]Nichtmetalldotierte Fullerene[edit]Molekulare Endofullerene[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Notation[edit]In einer traditionellen chemischen Formelnotation wird ein Buckminsterfulleren (C.60) mit einem Atom (M) wurde einfach als MC dargestellt60 unabh\u00e4ngig davon, ob M innerhalb oder au\u00dferhalb des Fullerens war.  Um detailliertere Diskussionen mit minimalem Informationsverlust zu erm\u00f6glichen, wurde 1991 eine explizitere Notation vorgeschlagen.[2] Dabei befinden sich die links neben dem @ -Zeichen aufgef\u00fchrten Atome innerhalb des Netzwerks, das sich aus den rechts aufgef\u00fchrten Atomen zusammensetzt.  Das obige Beispiel w\u00fcrde dann mit M @ C bezeichnet60 wenn M innerhalb des Kohlenstoffnetzwerks w\u00e4re.  Ein komplexeres Beispiel ist K.2(K @ C.59B), was bedeutet “ein 60-Atom-Fullerenk\u00e4fig mit einem Boratom als Ersatz f\u00fcr einen Kohlenstoff im geod\u00e4tischen Netzwerk, einem einzelnen darin eingeschlossenen Kalium und zwei au\u00dfen anhaftenden Kaliumatomen.”[2]Die Wahl des Symbols wurde von den Autoren als pr\u00e4zise, \u200b\u200bleicht zu drucken und elektronisch \u00fcbertragen (das at-Zeichen ist in ASCII enthalten, auf dem die meisten modernen Zeichenkodierungsschemata basieren) und als visuelle Aspekte erkl\u00e4rt, die auf die Struktur eines Endoheders hinweisen Fulleren.Endohedrale Metallofullerene[edit]Die Dotierung von Fullerenen mit elektropositiven Metallen erfolgt in einem Lichtbogenreaktor oder durch Laserverdampfung.  Die Metalle k\u00f6nnen \u00dcbergangsmetalle wie Scandium, Yttrium sowie Lanthaniden wie Lanthan und Cer sein.  M\u00f6glich sind auch endohedrale Komplexe mit Elementen der Erdalkalimetalle wie Barium und Strontium, Alkalimetalle wie Kalium und vierwertige Metalle wie Uran, Zirkonium und Hafnium.  Die Synthese im Lichtbogenreaktor ist jedoch unspezifisch.  Neben ungef\u00fcllten Fullerenen entwickeln sich endohedrale Metallofullerene mit unterschiedlichen K\u00e4figgr\u00f6\u00dfen wie La @ C.60 oder La @ C.82 und als verschiedene Isomerk\u00e4fige.  Abgesehen von der dominanten Anwesenheit von Monometallk\u00e4figen, zahlreichen endoedrischen Dimetallkomplexen und den Trimetallcarbid-Fullerenen wie Sc3C.2@C80 wurden auch isoliert.  1999 erregte eine Entdeckung gro\u00dfe Aufmerksamkeit.  Mit der Synthese des Sc3N @ C.80 Von Harry Dorn und Mitarbeitern war der Einschluss eines Molek\u00fclfragments in einen Fullerenk\u00e4fig zum ersten Mal erfolgreich.  Diese Verbindung kann durch Lichtbogenverdampfung bei Temperaturen bis zu 1100 \u00b0 C von Graphitst\u00e4ben hergestellt werden, die mit Scandium (III) -oxid-Eisennitrid und Graphitpulver in einem KH-Generator in einer Stickstoffatmosph\u00e4re bei 300 Torr gepackt sind.[3]Endohedrale Metallofullerene zeichnen sich dadurch aus, dass Elektronen vom Metallatom zum Fullerenk\u00e4fig \u00fcbertragen werden und das Metallatom eine au\u00dfermittige Position im K\u00e4fig einnimmt.  Die Gr\u00f6\u00dfe der Ladungs\u00fcbertragung ist nicht immer einfach zu bestimmen.  In den meisten F\u00e4llen sind es zwischen 2 und 3 Ladeeinheiten, im Fall des La2@C80 es k\u00f6nnen jedoch sogar etwa 6 Elektronen sein, wie in Sc3N @ C.80 das ist besser beschrieben als [Sc3N]+6@[C80]\u22126.  Diese anionischen Fullerenk\u00e4fige sind sehr stabile Molek\u00fcle und weisen nicht die Reaktivit\u00e4t auf, die mit gew\u00f6hnlichen leeren Fullerenen verbunden ist.  Sie sind an der Luft bis zu sehr hohen Temperaturen (600 bis 850 \u00b0 C) stabil.Die mangelnde Reaktivit\u00e4t bei Diels-Alder-Reaktionen wird bei einem Reinigungsverfahren ausgenutzt [C80]\u22126 Verbindungen aus einer komplexen Mischung von leeren und teilweise gef\u00fcllten Fullerenen unterschiedlicher K\u00e4figgr\u00f6\u00dfe.[3]  Bei diesem Verfahren wird Merrifield-Harz als Cyclopentadienylharz modifiziert und als feste Phase gegen eine mobile Phase verwendet, die das komplexe Gemisch enth\u00e4lt, in einem S\u00e4ulenchromatographievorgang.  Nur sehr stabile Fullerene wie [Sc3N]+6@[C80]\u22126 unreagiert durch die S\u00e4ule gehen.In Ce2@C80 Die beiden Metallatome zeigen eine nicht gebundene Wechselwirkung.[4]  Da alle sechsgliedrigen Ringe in C.80-ICHh sind gleich[4]  Die beiden eingekapselten Ce-Atome zeigen eine dreidimensionale Zufallsbewegung.[5]  Dies wird durch das Vorhandensein von nur zwei Signalen in der 13C-NMR-Spektrum.  Es ist m\u00f6glich, die Metallatome am \u00c4quator zum Stillstand zu bringen, wie durch R\u00f6ntgenkristallographie gezeigt, wenn das Fulleren durch eine Elektronendonations-Silylgruppe in einer Reaktion von Ce exahedral funktionalisiert wird2@C80 mit 1,1,2,2-Tetrakis (2,4,6-trimethylphenyl) -1,2-disiliran.Gd @ C.82(OH)22, ein endohedrales Metallofluorenol, kann die Aktivierung der WW-Dom\u00e4ne im Onkogen YAP1 kompetitiv hemmen.  Es wurde urspr\u00fcnglich als MRT-Kontrastmittel entwickelt.[6][7]Nichtmetalldotierte Fullerene[edit]Martin Saunders produzierte 1993 endohedrale Komplexe He @ C.60 und Ne @ C.60 durch Druckbeaufschlagung C.60 bis ca.  3 bar in Edelgasatmosph\u00e4re.[8]  Unter diesen Bedingungen etwa einer von 650.000 C.60 K\u00e4fige wurden mit einem Heliumatom dotiert.  Die Bildung endohedraler Komplexe mit Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon sowie zahlreichen Addukten des He @ C.60 Verbindung wurde auch gezeigt[9]  mit Dr\u00fccken von 3 kbar und Einbau von bis zu 0,1% der Edelgase.W\u00e4hrend Edelgase chemisch sehr inert sind und \u00fcblicherweise als einzelne Atome vorliegen, ist dies bei Stickstoff und Phosphor und damit bei der Bildung der endohedralen Komplexe N @ C nicht der Fall60, N @ C.70 und P @ C.60 ist \u00fcberraschender.  Das Stickstoffatom befindet sich in seinem elektronischen Ausgangszustand (4S.3\/2) und soll daher hochreaktiv sein.  Trotzdem N @ C.60 ist ausreichend stabil, so dass eine exohedrale Derivatisierung vom Mono- zum Hexa-Addukt des Malons\u00e4ureethylesters m\u00f6glich ist.  In diesen Verbindungen findet keine Ladungs\u00fcbertragung des Stickstoffatoms im Zentrum auf die Kohlenstoffatome des K\u00e4figs statt.  Deshalb, 13C-Kupplungen, die mit den endohedralen Metallofullerenen sehr leicht zu beobachten sind, konnten nur im Fall von N @ C beobachtet werden60 in einem hochaufl\u00f6senden Spektrum als Schultern der Mittellinie.Das Zentralatom in diesen endohedralen Komplexen befindet sich in der Mitte des K\u00e4figs.  W\u00e4hrend andere Atomfallen komplexe Ger\u00e4te erfordern, z. B. Laserk\u00fchlung oder Magnetfallen, stellen endohedrale Fullerene eine Atomfalle dar, die bei Raumtemperatur und f\u00fcr eine beliebig lange Zeit stabil ist.  Atom- oder Ionenfallen sind von gro\u00dfem Interesse, da Teilchen frei von (signifikanten) Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung vorliegen und so einzigartige quantenmechanische Ph\u00e4nomene untersucht werden k\u00f6nnen.  Beispielsweise konnte die Kompression der Atomwellenfunktion als Folge der Packung im K\u00e4fig mit ENDOR-Spektroskopie beobachtet werden.  Das Stickstoffatom kann als Sonde verwendet werden, um kleinste \u00c4nderungen der elektronischen Struktur seiner Umgebung zu erfassen.Im Gegensatz zu den endoedrischen Metallverbindungen k\u00f6nnen diese Komplexe nicht in einem Lichtbogen hergestellt werden.  Atome werden durch Gasentladung (Stickstoff- und Phosphorkomplexe) oder durch direkte Ionenimplantation in das Fulleren-Ausgangsmaterial implantiert.  Alternativ k\u00f6nnen endohedrale Wasserstoff-Fullerene durch \u00d6ffnen und Schlie\u00dfen eines Fullerens durch organische chemische Verfahren hergestellt werden.  Ein aktuelles Beispiel f\u00fcr endohedrale Fullerene umfasst einzelne Wassermolek\u00fcle, die in C eingekapselt sind60.[10]Nach neuesten DFT-Berechnungen sollten Edelgasendofullerene eine ungew\u00f6hnliche Polarisierbarkeit aufweisen.  Somit berechnete Werte der mittleren Polarisierbarkeit von Ng @ C.60 nicht gleich der Summe der Polarisierbarkeiten eines Fullerenk\u00e4figs und des eingefangenen Atoms, dh es tritt eine Erh\u00f6hung der Polarisierbarkeit auf.[11][12]  Das Vorzeichen des \u0394\u03b1 Die Erh\u00f6hung der Polarisierbarkeit h\u00e4ngt von der Anzahl der Atome in einem Fullerenmolek\u00fcl ab: f\u00fcr kleine Fullerene (n 30}”\/>) ist negativ (Depression der Polarisierbarkeit).  Die folgende Formel, die die Abh\u00e4ngigkeit von \u0394\u03b1 von n beschreibt, wurde vorgeschlagen: \u0394\u03b1 = \u03b1Ng(2e\u22120.06 (n – 20)\u22121).  Es beschreibt die DFT-berechneten mittleren Polarisierbarkeiten von Ng @ C.60 Endofullerene mit ausreichender Genauigkeit.  Die berechneten Daten erm\u00f6glichen die Verwendung von C.60 Fulleren als Faradayscher K\u00e4fig,[13]  welches das eingekapselte Atom vom \u00e4u\u00dferen elektrischen Feld isoliert.  Die genannten Beziehungen sollten typisch f\u00fcr die komplizierteren endohedralen Strukturen sein (z. B. C.60@C240[14]  und riesiges Fulleren enthaltend “Zwiebeln” [15]).Molekulare Endofullerene[edit]Geschlossene Fullerene, die kleine Molek\u00fcle einkapseln, wurden durch lange Sequenzen organischer Reaktionen synthetisiert.  Bemerkenswerte Erfolge sind die Synthese des Dihydrogens Endofulleren H.2@C60, das Wasser Endofulleren H.2O @ C.60, das Fluorwasserstoff-Endofulleren HF @ C.60und das Methanendofulleren CH4@C60 von den Gruppen von Komatsu,[16]  Murata[17]  und Whitby[18][19]  Die eingekapselten Molek\u00fcle weisen ungew\u00f6hnliche physikalische Eigenschaften auf, die mit verschiedenen physikalischen Methoden untersucht wurden.[20]  Wie theoretisch gezeigt,[21]  Kompression von molekularen Endofullerenen (z. B. H.2@C60) kann zur Dissoziation der eingekapselten Molek\u00fcle und zur Reaktion ihrer Fragmente mit dem Inneren des Fullerenk\u00e4figs f\u00fchren.  Solche Reaktionen sollten zu endohedralen Fullerenaddukten f\u00fchren, die derzeit unbekannt sind.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ Gimenez-Lopez, Maria del Carmen;  Tschuwilin, Andrey;  Kaiser, Ute;  Khlobystov, Andrei N. (2010). “Funktionalisierte endohedrale Fullerene in einwandigen Kohlenstoffnanor\u00f6hren”. Chem.  Kommun. 47 (7): 2116\u20132118.  doi:10.1039 \/ C0CC02929G.  PMID 21183975.^ ein b c Chai, Yan;  Guo, Ting;  Jin, Changming;  Haufler, Robert E.;  Chibante, LP Felipe;  Fure, Jan;  Wang, Lihong;  Alford, J. Michael;  Smalley, Richard E. (1991). “Fullerene mit Metallen im Inneren”. Zeitschrift f\u00fcr Physikalische Chemie. 95 (20): 7564\u20137568.  doi:10.1021 \/ j100173a002.^ ein b Ge, Z;  Duchamp, Jc;  Cai, T;  Gibson, Hw;  Dorn, Hc (2005). “Reinigung von endohedralen Trimetallnitrid-Fullerenen in einem einzigen, einfachen Schritt”. Zeitschrift der American Chemical Society. 127 (46): 16292\u20138.  doi:10.1021 \/ ja055089t.  PMID 16287323.^ ein b ^ Yamada, M;  Nakahodo, T;  Wakahara, T;  Tsuchiya, T;  Maeda, Y;  Akasaka, T;  Kako, M;  Yoza, K;  Horn, E;  Mizorogi, N;  Kobayashi, K;  Nagase, S. (2005). “Positionskontrolle von eingekapselten Atomen in einem Fullerenk\u00e4fig durch exohedrale Addition”. Zeitschrift der American Chemical Society. 127 (42): 14570\u20131.  doi:10.1021 \/ ja054346r.  PMID 16231899.^ Kang SG, Zhou G., Yang P., Liu Y, Sun B., Huynh T., Meng H., Zhao L., Xing G., Chen C., Zhao Y, Zhou R. (September 2012). “Molekularer Mechanismus der Hemmung der Metastasierung von Pankreastumoren durch Gd @ C82 (OH) 22 und seine Auswirkungen auf das De-novo-Design der Nanomedizin”. Verfahren der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika. 109 (38): 15431\u20136.  Bibcode:2012PNAS..10915431K.  doi:10.1073 \/ pnas.1204600109.  PMC 3458392.  PMID 22949663.^ Kang SG, Huynh T., Zhou R. 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C.. 117 (2): 1178\u20131182.  doi:10.1021 \/ jp310673j.Externe Links[edit]"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki17\/2020\/12\/31\/endohedrales-fulleren-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Endohedrales Fulleren – Wikipedia"}}]}]