Variabele-temperatuur 19F NMR en theoretische studie van 1,9- en 1,7-C60F(CF3) en C(s-) en C1-C60F17(CF3): gehinderde CF3 rotatie en door-ruimte J(FF) koppeling

Milligram hoeveelheden van de nieuwe verbindingen 1,9- en 1,7-C60F(CF3) (ca. 85:15 mengsel van isomeren) en C60F3(CF3) werden geïsoleerd uit een C60/K2PtF6-reactiemengsel bij hoge temperatuur en gezuiverd tot 98 mol % zuiverheid van de samenstelling met behulp van tweedimensionale hogedrukvloeistofchromatografie waarbij gebruik werd gemaakt van Buckyprep- en Buckyclutcher-kolommen. De eerder waargenomen verbindingen C60F5(CF3) en C60F7(CF3) werden ook voor het eerst gezuiverd tot 90+ mol %. 19F NMR spectra bij variabele temperatuur van het mengsel van C60F(CF3)-isomeren en het eerder gerapporteerde mengsel van C(s)- en C1-C60F17(CF3)-isomeren tonen voor het eerst aan dat fullereen(F)n(CF3)m-derivaten met aangrenzende F- en CF3-substituenten langzame-uitwisselingslimiet gehinderde CF3-rotatiespectra vertonen bij -40 +/- 10 graden C. De experimentele en DFT-voorspelde deltaH++ waarden voor CF3-rotatie in 1,9-C60F(CF3) zijn respectievelijk 46,8(7) en 46 kJ mol(-1). De DFT-voorspelde deltaH++ -waarden voor 1,7-C60F(CF3), C(s)-C60F17(CF3) en C1-C60F17(CF3) zijn respectievelijk 20, 44 en 54 kJ mol(-1). De (> of = 4)J(FF) waarden van de langzame-uitwisseling-limiet 19F spectra, die variëren van ca. 0 tot 48(1) Hz, laten zien dat het dominante nucleaire spin-spin koppelingsmechanisme door-ruimte koppeling is (d.w.z., directe overlap van fluor atoom eenpaar orbitalen) in plaats van koppeling via het sigma-bond raamwerk. De 2J(FF)-waarden binnen de CF3-groepen variëren van 107(1) tot 126(1) Hz. Gezamenlijk leveren de NMR gegevens een ondubbelzinnige set van (> of = 4)J(FF) waarden voor drie verschillende verbindingen die gecorreleerd kunnen worden met DFT-voorspelde of van röntgendiffractie afgeleide afstanden en hoeken en een ondubbelzinnige set van 2J(FF) waarden die kan dienen als een interne standaard voor alle toekomstige J(FF) berekeningen.