Regioselectivity of the Pauson–Khand reaction in single-walled carbon nanotubes
Source abstract
Abstract
Chemical functionalization of nanotubes, in which their properties can be combined with those of other classes of materials, is fundamental to improve the physicochemical properties of nanotubes for potential technological applications. In this work, we theoretically and experimentally examine the Pauson-Khand reaction (PKR) on zig-zag, armchair, and chiral single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). Our benchmarked density functional theory (DFT) calculations show that an alternative pathway to the widely accepted Magnus reaction pathway has significantly lower energy barriers, thus suggesting the use of this alternative pathway to predict whether a PKR on SWCNTs is favored or hampered. Accessible energy barriers of up to 16 kcal mol-1 are estimated and our results suggest that semiconducting SWCNTs react faster than metallic ones, although both types can be functionalized. Guided by our theoretical predictions, cyclopentenones are successfully attached to SWCNTs by heating and are, subsequently, characterized in the laboratory.
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Research context
OpenAlex topics: Carbon Nanotubes in Composites · Fullerene Chemistry and Applications · Molecular Junctions and Nanostructures
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Affiliations
Institut de Química Computacional i Catàlisi and Departament de Química
Universitat de Girona
17003-Girona
Spain
Universidad de Castilla-La Mancha
Instituto de Nanociencia
Nanotecnología y Materiales Moleculares (INAMOL)
45071-Toledo
Department of Theoretical Chemistry and Amsterdam Center for Multiscale Modeling (ACMM)
Vrije Universiteit Amsterdam
NL-1081 HV Amsterdam
The Netherlands
Institute of Molecules and Materials (IMM)
Funding
Ministerio de Economía y Competitividad · European Regional Development Fund · Generalitat de Catalunya
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