Ниже приведен пример «молекулярной хирургии» фуллерена. Такой подход позволяет получать любопытные производные фуллерена, недоступные другими методами. На рисунке ниже приведена схема такого подхода:
Схема 1. Схема превращений фуллерена C60. Здесь Ar = п-изопропилбензольный радикал. НМО – N-метилморфолин N-оксид (окилитель).
1. Кратко объясните суть этих манипуляций. Для чего используется данный подход? (1 балл)
Если при проведении синтеза по этой схеме соединение 5 дополнительно нагревать 36 часов в водно-толуольной смеси при 120°С и давлении 9000 атмосфер, то образуется вещество 5’, дальнейшие превращения которого по Схеме 1 приводят к веществу Б.
2. Расшифруйте вещество Б. Объясните, почему при реакции в водно-толуольной смеси образуется только один продукт - 5’. Как вы думаете, почему образование вещества 5’ происходит не из 5, а из находящегося с ним в равновесии соединения 4? (2 балла)
Вещество Б имеет стабильные изомеры, ведущие себя по-разному в магнитном поле.
3. Сколько у Б таких изомеров? Как называется этот вид изомерии? Предположите, что обуславливает относительную стабильность изомеров Б? (2 балла)
4. На Рисунке 1а приведен ЯМР 1H спектр соединения Б в о-дихлорбензоле-d4 (ДХБ). Какую информацию о Б он несет? (2 балла)
Рис. 1. а) ЯМР 1H спектр соединения Б (синглет при -4.8 ppm). б) Сравнение 13C спектров Б и C60 (показана только часть спектра, содержащая сигналы этих соединений).
5. Все ли атомы углерода в Б эквивалентны? Объясните, почему 13C ЯМР спектр Б содержит только один синглет? Как можно это проверить? (2 балла)
Если в водно-толуольную смесь при синтезе 5’ добавить жидкость Х, то после дальнейших превращений продуктов реакции по Схеме 1 1H ЯМР спектр неразделенной смеси конечных продуктов будет иметь вид, представленный на Рисунке 2.
Рис. 2. 1H ЯМР спектр конечной смеси продуктов в ДХБ. Показана только часть спектра, содержащая сигналы продуктов.
6. Расшифруйте жидкость Х и образующееся вещество Б2, спектр 1H ЯМР которого приведен на рис.2. (2 балла)