Молекула фуллерена С60

Молекула фуллерена С₆₀

В фуллерене плоская сетка шестиугольников – графитовая сетка – свернута и сшита в замкнутую сферу. При этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. Природой задана четкая последовательность этого соединения – каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой прочной связью. Образуется структура – усеченный икосаэдр, который имеет 10 осей симметрии третьего порядка, 6 осей симметрии пятого порядка. Каждый атом углерода в молекуле C₆₀ находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и принципиально неотличим от других атомов углерода. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью. Толщина сферической оболочки – 0,1 нм, радиус молекулы С₆₀ – 0,357 нм. Длина связи С–С в пятиугольнике – 0,143 нм, в шестиугольнике – 0,139 нм. Молекулы высших фуллеренов С₇₀ С₇₄, С₇₆, С₈₄, С₁₆₄, С₁₉₂, С₂₁₆ также имеют форму замкнутой поверхности. Фуллерены с порядковым номером меньше 60 оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С₂₀.

Большие надежды современных ученых связаны с применением фуллеренов в медицине. Почти идеальная сферическая структура молекулы фуллерена и микроскопический размер (диаметр 0,7 нм) позволяют ученым рассчитывать на то, что эти молекулы смогут создать механическое препятствие для проникновения вирусов в клетки зараженного организма. Обсуждается также идея создания противораковых препаратов на основе соединений фуллеренов, растворимых в воде, с внедренными внутрь радиоактивными изотопами. Введение такого лекарства в проблемную зону ткани позволит избирательно воздействовать на пораженные опухолью клетки, препятствуя их дальнейшему размножению.

Биологи и фармакологи уже сегодня используют шары фуллерена для доставки внутрь клетки и размещения на поверхности клеточных мембран различных веществ, включая антибиотики, витамины и гормоны. «Фаршированные» фуллерены, включив в свою полость другие молекулы, приобретают совершенно иные свойства.

В настоящее время на основе фуллеренов синтезировано более 3 тысяч новых соединений. Перспективы развития синтеза фуллеренов связаны с особенностями строения молекул фуллеренов и наличием большого числа двойных сопряженных связей на замкнутой углеродной сфере. Комбинация фуллерена с представителями множества известных классов веществ открывает для химиков-синтетиков возможность получения многочисленных производных этих соединений, которые могут найти применение в различных отраслях медицины, промышленности и техники.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.