Cyclization reactions for the functionalization of fullerenes: experimental and theoretical studies

Abstract

Fullerenes are a group of spherical molecules with outstanding

2/1

physicochemical properties that make them important materials in a variety of

fields, ranging from biomedicine to photovoltaics. However, in order to

become useful molecules, fullerenes have to be previously modified. In this

sense, since the early days of fullerene science, organic chemists have

managed to prepare a plethora of fullerene derivatives by employing different

synthetic strategies. On the other hand, transition metal-catalyzed

cyclization reactions provide a powerful synthetic tool to access molecular

complexity with high efficiency and selectivity. The works developed in the

context of this doctoral thesis deal with the development of Rh(I)-catalyzed

cyclization reactions directed to the functionalization of fullerene C60.

Moreover, the mechanism of the processes described has been extensively

studied by quantum chemical calculations and some of the prepared products

have been used as electron-transporting materials in perovskite solar cells

Els ful·lerens constitueixen un grup de molècules esfèriques que presenten un

seguit de propietats que els converteixen en materials d'interès en diversos

camps com la medicina o la generació d'energia fotovoltaica. No obstant això,

per convertir-se en molècules útils, l'estructura química dels ful·lerens ha

de ser prèviament modificada.En aquest sentit, els ful·lerens poden ser

funcionalitzats mitjançant diferents estratègies sintètiques. D'altra banda,

les reaccions de ciclació catalitzades per metalls de transició proporcionen

una potent eina sintètica per accedir a molècules d'elevada complexitat de

forma eficient i selectiva. La major part dels treballs desenvolupats en el

context d'aquesta tesi doctoral tracten sobre el desenvolupament de reaccions

de ciclació catalitzades per complexes de rodi(I) dirigides a la

funcionalització del ful·lerè C60. El mecanisme dels processos descrits ha

estat estudiat mitjançant càlculs de química quàntica i alguns dels productes

preparats s'han utilitzat com a materials transportadors d’electrons en

cèl·les fotovoltaiques de tipus perovskita