Variabel temperatur 19F NMR och teoretisk studie av 1,9- och 1,7-C60F(CF3) och C(s-) och C1-C60F17(CF3): Hinderad CF3-rotation och J(FF)-koppling genom rummet

Milligramm mängder av de nya föreningarna 1,9- och 1,7-C60F(CF3) (ca. 85:15 blandning av isomerer) och C60F3(CF3) isolerades från en högtempererad C60/K2PtF6-reaktionsblandning och renades till 98 mol-% kompositionsrenhet genom tvådimensionell högpresterande vätskekromatografi med hjälp av Buckyprep- och Buckyclutcher-kolonner. De tidigare observerade föreningarna C60F5(CF3) och C60F7(CF3) renades också för första gången till 90+ mol%. 19F NMR-spektra med varierande temperatur av blandningen av C60F(CF3)-isomerer och den tidigare rapporterade blandningen av C(s)- och C1-C60F17(CF3)-isomerer visar för första gången att fulleren(F)n(CF3)m-derivat med intilliggande F- och CF3-substituenter uppvisar långsamma utbytesgränser med hämmade CF3-rotationsspektra vid -40 +/- 10 grader C. De experimentella och DFT-beräknade deltaH++-värdena för CF3-rotation i 1,9-C60F(CF3) är 46,8(7) respektive 46 kJ mol(-1). De DFT-beräknade deltaH++-värdena för 1,7-C60F(CF3), C(s)-C60F17(CF3) och C1-C60F17(CF3) är 20, 44 respektive 54 kJ mol(-1). (> eller = 4)J(FF)-värdena från 19F-spektra med långsam utbytesgräns, som varierar från ca. 0 till 48(1) Hz, visar att den dominerande kärnspin-spin-kopplingsmekanismen är en koppling genom rummet (dvs. direkt överlappning av fluoratomernas enstaka par-orbitaler) snarare än en koppling genom sigma-bindningsramen. 2J(FF)-värdena inom CF3-grupperna varierar från 107(1) till 126(1) Hz. Sammantaget ger NMR-data en entydig uppsättning (> eller = 4)J(FF)-värden för tre olika föreningar som kan korreleras med DFT-beräknade eller röntgendiffraktionsberäknade avstånd och vinklar och en entydig uppsättning 2J(FF)-värden som kan tjäna som en intern standard för alla framtida J(FF)-beräkningar.