Введение

Пример хорошо известной 1,3-диполярной циклоаддиции азометин-илидов к олефинам. Реакция Прато является частным примером хорошо известной 1,3-диполярной циклоаддиции азометин-илидов к олефинам. В химии фуллеренов эта реакция относится к функционализации фуллеренов и нанотрубок. Аминокислота саркозин при нагревании с обратным холодильником в толуоле реагирует с параформальдегидом с образованием илида, который реагирует с двойной связью в 6,6-позиции фуллерена посредством 1,3-диполярной циклоаддиции, образуя N-метилпирролидиновое производное, пирролидинофуллерен или пирролидино[[3,4:1,2]] [60]фуллерен с выходом 82% относительно преобразования C60.

Приложения

В одном из применений жидкий фуллерен получают, когда пирролидоновый заместитель представляет собой 2,4,6-трис(алкилокси)фенильную группу, хотя некоторое количество растворителя все еще может присутствовать.

Происхождение

Эта реакция основана на работах Отохико Цуге по химии азометинилидов, разработанной в конце 1980-х годов. Маурицио Прато применил разработки Цуге к фуллеренам, благодаря чему реакция получила своё название.

Металлофуллерены и углеродные нанотрубки

Известно, что реакция Прато очень эффективна для функционализации эндоэдральных металлофуллерен. Реакция Прато с M3N@C80 первоначально дает [5,6]-аддукт (кинетический продукт), который при нагревании превращается в [6,6]-аддукт (термодинамический продукт). Скорость изомеризации сильно зависит от размера металла внутри углеродной клетки. Этот метод также применяется для функционализации одностенных нанотрубок. Когда аминокислота модифицируется глициновым радикалом, полученные нанотрубки становятся растворимыми в обычных растворителях, таких как хлороформ и ацетон. Другой характеристикой обработанных нанотрубок является их больший размер агрегатов по сравнению с необработанными нанотрубками. В альтернативном методе присоединение к нанотрубке осуществляется с использованием N-оксида триметиламина и LDA при кипячении в тетрагидрофуране с эффективностью 1 функциональной группы на 16 атомов углерода нанотрубки. Когда амин также содержит ароматическую группу, например пирен, реакция протекает даже при комнатной температуре, поскольку эта группа предварительно ориентируется на поверхности нанотрубки посредством π-π стэкинга.

Реакция Ретро-Прато

Как и в других реакциях с фуллеренами, таких как реакция Бингеля или реакция Дильса-Альдера, эта реакция обратима. Термическая циклоэлиминация пирролидинофуллерена с сильным диполярофилом, например малеиновой кислотой, и катализатором, таким как катализатор Уилкинсона или трифлат меди в 1,2-дихлорбензоле при кипячении в течение 8-18 часов, восстанавливает исходный фуллерен C60. Диполярофил необходим в 30-кратном избытке и захватывает илид, сдвигая равновесие реакции в сторону завершения. N-метилпирролидиновый производный реагирует плохо (выход 5%), и для успешного протекания реакции азольное кольцо также требует замещения в α-положении метильными, фенильными или карбоксиэфирными группами. Исследовались и другие методы: нагревание или комбинация ионной жидкости и микроволновой химии.