مارس 24, 2018
بروتوكول تخليق نوع جديد من ميسوجينس، استناداً إلى الانيون supramolecular المستعبدين من الهالوجين [جنو2n + 1-I··· I··· -جنو2n + 1]−، يقال.
الهدف العام لهذا البروتوكول هو توفير إجراء لإعداد بلورات سائلة أيونية فوق جزيئية جديدة تعتمد على رابطة الهالوجين بدءا من اللبنات الأساسية غير المتوسطة. أصبحت رابطة الهالوجين أداة للتحكم في ظواهر التجميع الذاتي للتجميع ، ويمكن أن تلعب دورا مهما للغاية في تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الحيوية. رابطة الهالوجين قوية بما يكفي للتغلب على المجال السفلي الموجود بين مركبات الكربون المشبعة بالفلور والهيدروكربونات ويمكن استغلالها لإدخال أي وحدات مفلورة في مادة فوق جزيئية جديدة.
بشكل عام ، الأشخاص الجدد في هذه الطريقة متشككون لأن الهالوجينات هي أنواع غنية بالإلكترون. ومع ذلك ، في ذرات الهالوجين المرتبطة تساهميا ، تظهر منطقة ذات جهد إلكتروستاتيكي موجب على طول امتداد الرابطة التساهمية. أعطتنا قدرة الأيون على المشاركة في رابطة الهالوجين في الاتجاه المثالي للتفاعل فكرة تطبيق هذه الطريقة على تصميم البلورات السائلة الأنيونية.
لتحضير المجمعات المرتبطة بالهالوجين من المحلول ، قم أولا بإذابة 50 ملليغرام من ملح إيميدازوليوم في 0.5 مل من الأسيتونيتريل. بعد ذلك ، قم بإذابة 229 ملليغرام من المشبع بالفلور أوكتيل يوديد في 0.5 مل من الأسيتونيتريل. امزج المحاللين في قارورة.
ثم ضع القارورة في برطمان مملوء بزيت البارافين واترك المذيب ينتشر ببطء في الزيت في درجة حرارة الغرفة. لا يزال من الصعب توقع تكوين وبنية البنية فوق الجزيئية النهائية ، لأن أنيونات اليود يمكن أن تعمل كمتقبل لرابطة الهالوجين متعددة الأسنان. ومع ذلك ، كشف تحليل حيود التيار المتردد والأشعة السينية أن أنيون اليود يرتبط بشكل تفضيلي بسلاسل البيرفلور أوكتيل.
لتحضير مجمعات مرتبطة بالهالوجين باستخدام منهجية الذوبان ، امزج ملح الإيميدازوليوم مع اليودو بيروفلورو ألكان المناسب في قارورة زجاجية شفافة من البورسليكات مزودة بقضيب تحريك مغناطيسي. أغلق القارورة وضعها في حمام زيت تحت التحريك القوي. سخني خليط التفاعل على حرارة 70 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
ثم قم بتبريد الخليط إلى درجة حرارة الغرفة. الجزيئات المشبعة بالفلور شديدة التقلب ، لذلك تتطلب هذه المنهجية نظاما مغلقا للتخفيف من تطاير ألكان اليودو. قم بإعداد طبقة رقيقة من العينة عن طريق وضع كمية طرف ملعقة من المركب فوق الجزيئي بين كأسين ذو غطاء دقيق.
ضع العينة في المرحلة الساخنة من المجهر البصري المستقطب بين مستقطبين متقاطعين وقم بتسخين العينة لتذوب. أخيرا ، أرسل العينة إلى دورات التسخين والتبريد المتكررة من أجل تعزيز انتقالات الطور. كان تحليل DSC للمركب الذي تم الحصول عليه من ملح الإيميدازوليوم واليودو-بيرفلوروكتين متسقا مع القياس المتكافئ المفضل 1: 2.
يظهرمخطط الحرارة للمركب 1: 1 ملح إيميدازوليوم غير المعقد. بينما ، في مجمع 1: 3 يوجد فائض من اليودو المشبع بالفلور أوكتين النقي. يظهر الرسم الحراري للمركب 1: 2 ذروة واحدة متميزة عن مركبات البداية ، مما يدل على تكوين نوع بلوري جديد نقي.
يظهر طيف الفلور بالرنين المغناطيسي النووي للمركب بين ملح الإيميدازوليوم واليود المشبع بالفلور أوكتان تحولا في المجال العلوي قدره 1.2 جزء في المليون لمجموعة ثنائي فلوروميثيلين المجاورة لليود ، مما يؤكد التفاعلات غير التساهمية التي تنطوي على ذرات الهالوجين كأنواع محبة للكهرباء. يؤكد تحليل الأشعة السينية أحادية البلورة للمركب بين يوديد 1-إيثيل -3-ميثيل إيميدازوليوم واليود بيرفلور أوكتان أن رابطة الهالوجين تقود إلى تكوين مركب فوق جزيئي ثلاثي الأبعاد ، حيث يعمل أنيون اليوديد كمقبول لرابطة الهالوجين المزدوجة التي تربط سلسلتين مفلورتين. كشف DSC والفحص المجهري البصري المستقطب أن جميع المجمعات ذوبت في درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية وأظهرت سلوكا بلوريا سائلا مضادا للمناطق مع المرحلتين smectic B و smectic A.
عند التبريد ، تم تحديد الانتقال smectic A ، smectic B من خلال التشققات المميزة عبر الجزء الخلفي من الرقائق. يوضح النظام فوق الجزيئي المذكور في الورقة لأول مرة ، تطبيق رابطة الهالوجين في بناء بلورات سائلة أيونية فوق الجزيئية. بفضل التصميم الدقيق فوق الجزيئي القائم على الاتجاه العالي لرابطة الهالوجين والتأثير الفلوري الرهاب ، من الممكن الحصول على بلورات سائلة مضادة للمناطق تعتمد على توليف رابطة هالوجين فوق جزيئية صلبة وغير عطرية كنواة متوسطة.
يمثل النهج فوق الجزيئي المعروض هنا منصة جذابة لتصميم مواد بلورية سائلة جديدة ويمكن أن يوفر فرصا جديدة لتطوير مواد وظيفية متطورة.
تقدم هذه المقالة بروتوكولاً لتركيب بلورات سائلة أيونية فوق جزيئاتية جديدة باستخدام روابط الهالوجين. تستخدم الطريقة وحدات بنائية غير جزيئاتية لإنشاء جزيئات جزيئاتية فريدة تعرض خصائص فيزيائية وكيميائية متميزة.
This work introduces a supramolecular strategy using halogen bonding to engineer ionic liquid crystals from non-mesomorphic building blocks, offering a new design principle for functional materials. The approach enables precise control over self-assembly and phase behavior, supporting the development of tunable soft materials with potential relevance in responsive systems. By overcoming hydrocarbon/perfluorocarbon immiscibility through directional non-covalent interactions, it provides a pathway to access liquid crystalline properties without traditional aromatic mesogens.
This method fits within early-stage material discovery, enabling the generation of functional soft matter candidates prior to formulation or application-specific optimization.