Estudio teórico de la reactividad y síntesis del fullereno C₆₀ - Mojica Contreras, Martha Verónica (Universidad Autónoma Metropolitana, 2014)
Con el propósito de analizar la factibilidad de la síntesis de fullerenos por dimerización de dos fragmentos C30Hn, mediada por reacciones de Diels-Alder, se analizaron teóricamente las reacciones de Diels-Alder de los fragmentos triindenotrifenileno 1 y pentaciclopentacoranuleno 2 con etileno y butadieno. En este primer paso se observó que los fragmentos prefieren actuar como dienófilos y que la reacción del fragmento 2 con butadieno es la más favorecida. Posteriormente se analizaron las reacciones de Diels-Alder entre el butadieno y los fragmentos 1 y 2 sustituidos con grupos electrodonadores y electroatractores. Se observó que las reacciones con los fragmentos sustituidos con grupos electroatractores son favorecidas cinética y termodinámicamente; sin embargo, los efectos estereoelectrónicos debidos a la presencia de los grupos sustituyentes conducen a que la reducción de la energía de activación de las reacciones propuestas no sea significativa. Finalmente, analizamos dos de las probables rutas para la dimerización del fragmento 2 para dar C60. Observamos que la ruta por pasos, en la que se forma de un primer cicloaducto por medio de una reacción de Diels-Alder seguida del cierre de la molécula mediante la formación de los 8 enlaces restantes, es más favorable cinéticamente que la ruta concertada en un solo paso, en la que se forman todos los enlaces necesarios a la vez. Adicionalmente, analizamos los criterios de reactividad química basados en la teoría de funcionales de la densidad como son el potencial químico, la dureza, la blandura, la electrofilia y las funciones de Fukui de los fragmentos 1 y 2 mono- y disustituidos y sin sustituir. Calculamos también la energía de interacción para las reacciones entre los fragmentos y el butadieno. Los parámetros de reactividad obtenidos concuerdan con los parámetros cinéticos y termodinámicos calculados.