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 cellsEls 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 perovskit