Name: Dalle molecole ai materiali: nuovi cristalli liquidi ionici attraverso legame alogeno di ingegneria (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 44 s
Description: Scopri la sintesi di nuovi cristalli liquidi ionici supramolecolari mediante legame alogeno. Questo metodo utilizza blocchi non mesomorfi per creare materiali con proprietà fisiche e chimiche uniche.

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Noi riconosciamo con gratitudine il supporto dalla concessione, ERC-2012-StG_20111012 FOLDHALO (Grant accordo n. 307108).

Nota: Le reazioni sono state effettuate in vetreria essiccato sotto atmosfera di azoto. Si prega di seguire le misure di sicurezza descritte nelle schede tecniche di ogni prodotto chimico.
1. sintesi di sali 1-alchil-3-methylimidazolium ioduro (1-m, Figura 3)
<ol><li>In un pallone da tre-con il collo, fondo tondo, dotato di un condensatore a riflusso dotato di un ingresso di azoto, un termometro, una barra di agitazione magnetica e un olio da riscaldamento bagno, sciogliere 1,5 g (0.018 mol, 1 equiv) di distillata 1-metil-imidazolo e 1.3 equiv di 1-iodoalcano (lunghezza catena da C2 a C12) in 10 mL di acetonitrile.</li>
	<li>La miscela di reazione a riflusso (75-80 ° C temperatura interna) di calore durante la notte sotto atmosfera di azoto e quindi raffreddare la miscela a temperatura ambiente.</li>
	<li>Rimuovere i materiali volatili dalla miscela risultante sotto pressione ridotta a 50 ° C, utilizzando un evaporatore rotatorio. Nota: I sali di imidazolio sono altamente igroscopici e assorbono rapidamente l'acqua dall'aria. Pertanto, si consiglia di memorizzarli in un essiccatore fino all'utilizzo.</li>
</ol>2. sintesi dei complessi 2-n XB 1 m •
<ol><li>
Procedura 1: dalla soluzione (solo per 1-2 • 2-8 in Figura 1)
	<ol>
<li>Preparare una soluzione di ioduro di 1-etil-3-methylimidazolium (1-2, MW = 238.07 g/mol) sciogliendo 50 mg (0,21 mmol, 1 equiv) di 1-2 in 0,5 mL di acetonitrile.</li>
		<li>Preparare una soluzione di ioduro di perfluottani (2-8, MW = 545.96 g/mol) sciogliendo 229 mg (0,42 mmol, 2 equiv) di 2-8 in 0,5 mL di acetonitrile.</li>
		<li>Mescolare le due soluzioni in un flaconcino e tenere il flaconcino in un vaso riempito con olio di paraffina.</li>
		<li>Lasciare che il solvente diffondono lentamente l'olio di paraffina a temperatura ambiente. Dopo un periodo che varia da 3 a 7 giorni, sono stati ottenuti cristalli singoli di buona qualità per l'analisi di diffrazione di raggi x.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Procedura 2: Metodologia di Melt Nota: Questa metodologia richiede un sistema ermetica per mitigare contro la volatilità della iodoperfluoroalkanes.<ol>
<li>Mescolare ogni 1-alchil-3-methylimidazolium ioduro (1-m) con il iodoperfluoroalkanes appropriato (2- n) in un rapporto molare 1:2 in un flaconcino di vetro borosilicato trasparente dotato di una barra di agitazione magnetica.</li>
		<li>Chiudere il flacone e metterlo in bagno d'olio sotto agitazione vigorosa.</li>
		<li>Scaldare a 70 ° C, utilizzando una piastra calda per 15 minuti, poi raffreddare la miscela a temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 1H ed esperimenti NMR 19F
Nota: 1H NMR e gli spettri RMN F 19sono stati registrati a 25 ° C su uno spettrometro NMR operante a 499,78 per 1H e 470,21 MHz per 19F e utilizzando CDCl3 come il solvente. TMS e CFCl3 sono stati utilizzati come standard interno per calibrare gli spostamenti chimici in 1H NMR e 19F NMR, rispettivamente. Etere di bis-(2,2,2-trifluoroethyl) che contiene i nuclei di idrogeno e di fluoro, è stato utilizzato come standard interno per stabilire il rapporto tra 1-m e 2- n al cocrystals.
<ol><li>
Preparazione del campione per la taratura di analisi e spettri NMR
	<ol>
<li>Sciogliere circa 10 mg di ogni complesso • 1 m 2-n in 0,5 mL di CDCl3.</li>
		<li>Aggiungere 1 µ l di 2,2,2-trifluoroetil etere utilizzando una micropipetta.</li>
		<li>L'esempio, impostare i parametri di acquisizione, come riportato in tabella 1e registrare 1H e 19F NMR spettri consecutivi, senza rimuovere il tubo di NMR dal magnete, per poter operare nelle stesse condizioni operative.</li>
		<li>Calibrare i parametri di integrazione così che nel quartetto 1H NMR spettri il CH2O di etere bis(2,2,2-trifluoroethyl) (δ = 4,3 ppm) corrisponde a quattro e negli spettri NMR F 19la tripletta di3 CF (δ = −74.5 ppm) di 2,2,2 - trifluoroetil etere corrisponde a sei.</li>
		<li>Calcolare il rapporto della -CF2-ho segnale zona derivanti da 2- n (δ = −61.2 ppm negli spettri NMR F 19) e l'area di segnale3 -CH derivanti da 1-m (δ ≈ 4,0 ppm negli spettri NMR H 1), al fine di valutare il rapporto tra il 1e il 2- n -m in ogni complesso.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. preparazione del campione per la fase calda polarizzata microscopia ottica (POM)
<ol><li>Preparare uno strato sottile del campione introducendo un importo di punta di spatola di complessi supramolecolari 1-m• 2- n tra due vetri di copertura micro (18 x 18 mm).</li>
	<li>Posizionare il campione nella fase calda tra due polarizzatori incrociati e riscaldare il campione a sciogliersi.</li>
	<li>Inviare il campione a ripetuti cicli di riscaldamento/raffreddamento al fine di promuovere le transizioni di fase. Cristallini e liquidi fasi cristalline interagirà con luce polarizzata che portano alla luminosità e sfumatura di colore, mentre la fase isotropa apparirà scura.</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Abbiamo segnalato un protocollo semplice e versatile per la sintesi di XB fluorurati ILC in cui mesomorphicity è guidato dagli anioni supramolecolari [CnF2n + 1- I∙∙∙I∙∙∙I-CnF2n + 1]–.
È affermato che i liquidi ionici basati su 1-alchil-3-methylimidazolium sali possono presentare un comportamento cristallino liquido. Tuttavia, qualunque sia l'anione, nessun mesofasi sono stati osservati per i composti con le catene alchiliche più breve di 12 atomi di carbonio. Di conseguenza, l'aspetto più impressionante dei materiali segnalati è che è l'anisotropia dell'anione XB che determina la formazione di fase di mezzo. Infatti, i rigorosi vincoli geometrici di XB impongono che l'interazione intermolecolare si verifica lungo l'estensione del C-bond, presso il foro di sigma, con angoli vicino a 180 °. Gli anioni di ioduro agiscono come accettori di XB bidentati, due moduli perfluorurati associazione che mostrano la disposizione lineare intorno l'anione ioduro centrale. Inoltre, il fatto che perfluoroalchil catene sono più rigide rispetto alle catene HC equivalente e adottano una struttura elicoidale contorta a causa della repulsione tra 1,3-eliminato CF2 gruppi9,52, contribuisce ulteriormente alla generazione di rigido, asta-come superanions.
Questo concorda perfettamente con l'osservazione che i complessi contenenti il iodoperfluorodecane (2-10) mostrano temperature di transizione superiori a quelli contenenti il iodoperfluorooctane (2-8) come il precedente è più anisotropo. Inoltre, la tendenza conosciuta45,53 di fluoroalkanes per imballare in lamellare fasi determina l'ottenimento di SmB e fasi di SmA.
Il superfluorinated ILC riferiti in questa carta dimostrare per la prima volta l'applicazione di XB nella costruzione di base di sali di imidazolio ILC. Grazie ad un'accurata progettazione supramolecolare basata sull'alta direzionalità del XB e l'effetto di fluorophobic, è possibile ottenere cristalli liquidi monotropici basati su una rigida, non aromatici, XB sintone supramolecolari come il nucleo di Mesogene. Il comportamento cristallino liquido è indipendente dalla lunghezza delle catene alchiliche.
L'approccio supramolecolare qui presentato rappresenta una piattaforma attraente per la progettazione di nuovi materiali liquidi cristallini e può fornire nuove opportunità per lo sviluppo di sofisticati materiali funzionali quali la temperatura ionica direttori d'orchestra, fotoresponsivi ILC e gli elettroliti liquidi cristallini per applicazione in dispositivi di energia.

Interazioni intermolecolari giocano un ruolo molto importante nel determinare le proprietà fisiche e chimiche dei materiali alla rinfusa. Quando una nuova interazione diventa disponibile, nuove strutture, vale a dire, nuove funzioni, diventano disponibili. Di conseguenza, esplorando il romanzo, interazioni non-covalenti specifiche alla base di un processo di riconoscimento intermolecolare possono aprire nuove prospettive in diversi campi quali scienze dei materiali, catalisi, progettazione di farmaci, chimica supramolecolare e cristallo Ingegneria. Questo era il caso per il XB che recentemente è diventato uno strumento di routine per controllo di aggregazione e auto-assemblaggio fenomeni1,2,3,4,5.
Secondo la definizione IUPAC6: "un legame alogeno si verifica quando vi è evidenza di un netto attraente interazione tra un'elettrofila regione connessa con un atomo di alogeno in un'entità molecolare e una regione nucleofila in un altro, o lo stesso, entità molecolare." Una rappresentazione schematica della XB è dato in Figura 1, dove X è l'atomo di alogeno elettrofila (donatore d'acidità, Lewis XB) e Y è un donatore di densità dell'elettrone (accettore XB base, di Lewis).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig1.jpg"> Figura 1: Rappresentazione schematica del legame alogeno. Gli atomi di alogeno elettrofila (XB-donatori) sono legati covalentemente ad un'ampia varietà di scaffold molecolari (R), mentre il XB-accettori (Y) possono essere neutro o anionici specie. Questa figura è stata ristampata da riferimento2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
A prima vista, può sembrare che questa definizione affronta aspetti un po' sconcertanti, poiché atomi dell'alogeno, a causa della loro alta elettronegatività, in genere sono considerati siti di elettrone ad alta densità. Tuttavia, il comportamento di atomi dell'alogeno come elettrofili è generale e ha stato razionalizzato elegantemente di Politzer, et al. , con l'introduzione del concetto "σ-hole"7.
Quando un atomo di alogeno è coinvolto in un legame covalente, si verifica una ridistribuzione dell'elettrone e la densità elettronica diventa anisotropo8,9,10,11. La forma dell'atomo diventa oblata e una regione di positivo potenziale elettrostatico (il cosiddetto σ-foro) si sviluppa lungo l'estensione del legame covalente, sulla superficie più esterna dell'atomo dell'alogeno (Figura 2A). Questa regione positiva è circondata da una cintura di potenziale elettrostatico negativo, ortogonale al legame covalente. Questo modello sembra risolvere il "enigma" del XB, poiché spiega il modello di interazione non-covalente di atomi dell'alogeno covalente e le preferenze direzionali associate, vale a dire., interazioni lineari con nucleofili e laterale interazioni con gli elettrofili.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig2.jpg"> Figura 2: distribuzione anisotropi di densità dell'elettrone intorno atomi dell'alogeno. (A) schematica rappresentazione della distribuzione anisotropica di densità dell'elettrone intorno covalentemente atomi dell'alogeno e il modello delle interazioni risultante. (B) molecolare potenziale elettrostatico mappe sulla superficie isodensity con 0,001 au per CF4, CF3Cl, CF3Br e CF3I. colore varia: rosso, maggiore di 27 kcal/mol; giallo, tra 20 e 14 kcal/mol; verde, tra 12 e 6 kcal/mol; blu, negativo. Questa figura è stata modificata da riferimento2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
XB è cresciuta rapidamente da una curiosità scientifica per una delle più interessanti interazioni non covalenti nella progettazione di materiali funzionali supramolecolari12,13,14,15,16 , grazie alle sue caratteristiche uniche, cioè, alta direzionalità, forza di interazione sintonizzabile, idrofobicità e donatore atomo dimensioni1. L'elevata direzionalità di XB facilmente comprensibile considerando la natura concentrata del σ-foro, mentre la forza di interazione spesso correla alla grandezza del foro di σ. Entrambe le dimensioni (la gamma spaziale) e la grandezza (il valore del massimo potenziale elettrostatico VS, max) del foro di σ sono interessati dalla polarizzabilità ed elettronegatività dell'atomo di alogeno e la capacità di elettron-attrattori dei sostituenti nel quartiere del alogena17 (Figura 2B). Come tendenza generale, come l'atomo di alogeno diventa più polarizzabile e i sostituenti sulla molecola diventano più elettron-attrattori, alogena σ-foro diventa più positivo. Di conseguenza, per un determinato R, VS, max aumenta nell'ordine F < Cl S, max diventa più positivo quando viene aumentata la capacità di elettron-attrattori di R. Pertanto, haloperfluorocarbons, specificamente iodo-perfluoroalkanes e arenes, può fungere da potenti XB-donatori formando particolarmente forti interazioni18,19,20 e particolarmente idrofobo addotti.
Un caso di PFC-HC autoassemblaggio di dare cocrystals è stato segnalato nei tardi anni 199021. Con la miscelazione di quantità equimolari di 1,2-diiodotetrafluoroethane e N,N,N',N'- tetrametil-etilendiammina in cloroformio, un complesso supramolecolare è stato isolato come cristalli bianchi stabili nell'aria a temperatura ambiente. Cristallo singolo raggi x analisi ha rivelato che i due componenti alternativi in una catena infinita di 1-dimensionali (1D) e l'interazione tra gli atomi di azoto e lo iodio è in gran parte responsabile di mantenere il perfluorurati bis-ioduro in luogo. Questo ha dimostrato che l'interazione di XB azoto-iodio è abbastanza forte da superare la bassa affinità esistente tra composti PFC e HC e suggerito che XB può essere sfruttata con successo come un percorso facile per introdurre nuove moiety fluorurati in qualsiasi materiali supramolecolari22,23,24, compresi i materiali liquidi cristallini.
Sostituenti fluorurati, infatti, sono state correttamente integrate nel liquidi cristallini molecole a causa della stabilità eccellente che viene offerto dal legame C-F così come le piccole dimensioni e bassa polarizzabilità dell'atomo del fluoro, che dà origine a bassissima dispersione intermolecolari interazioni25,26,27. La segregazione che si verificano tra catene PFC e HC ha inoltre permesso di controllo sulle fasi liquido-cristallina supramolecolare, rafforzare il carattere smettiche di un mesomorfo materiale28,29,30. Esso è generalmente inteso che sia le proprietà fisico-chimiche e il mesomorphism sono fortemente influenzati dall'architettura molecolare29,31. Così, una progettazione molecolare adeguata è essenziale per generare nuovi cristalli liquidi supramolecolari con proprietà su misura. Il motivo di base di questi materiali morbidi si trova in una parte abbastanza rigida, asta-come collegata a uno o due catene alifatiche flessibili32,33,34. Il disegno convenzionale di mesomorfi composti principalmente è stato effettuato con specie neutre ma gli studi hanno indicato che anche coppie ioniche possono esibire un comportamento mesomorfo, producendo materiali con proprietà a livello di interfaccia tra liquido e liquidi ionici cristalli di36,35,37.
Tenendo conto dei risultati della recente su XB cristalli liquidi24,38,39e le capacità specifiche di anioni di agire come XB-accettori, è sembrato particolarmente interessante sfruttare questa interazione non-covalente in progettazione di nuovi tipi di ILC.
1-alchil-3-methylimidazolium ioduri (1-m) di lunghezza chain vari, che sono conosciuti come liquidi ionici40, sono stati utilizzati per la sintesi dei complessi (Figura 3)41,42. Nota che solo 1-12, recanti una catena alchilica C12, esibisce cristallinità liquido con smettiche A Sm A fase (crystal (Cr) alla temperatura di transizione di SmA = 27 ° C; A SM per isotropo liquido temperatura di transizione (ISO) = 80 ° C; CR • 27 • SmA • 80 • Iso)43. Imidazolio sali sono state reagite con iodoperfluorooctane (2-8) e iodoperfluorodecane (2-10), che sono ben noti XB-donatori44,45.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig3.jpg"> Figura 3: schema sintetico. Formule chimiche di avviamento liquidi ionici (1-m), iodoperfluoroalkanes (2- n) e relative al XB-complessi 1-m•2-n. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig3large.jpg" target="_blank">per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Gli anioni di ioduro sono tenuti a partecipare prontamente come XB-accettore nella formazione di strutture supramolecolari con haloperfluoroalkanes44. Tuttavia, rimane impegnativo per anticipare il numero e la topologia delle specie XB-donatore coordinato. Infatti, gli anioni alogenuro tipicamente sono coinvolti in due o tre XBs46,47,48, ma numeri di coordinazione più alti sono stati osservati anche49,50.
Qui, descriviamo una procedura per ottenere altamente fluorurati XB ILC e una procedura dettagliata per l'identificazione e la caratterizzazione dell'occorrenza di XB. La sequenza di analisi qui riportati e utilizzata per identificare il XB può essere considerata come una procedura generale e può essere applicata alla caratterizzazione di qualsiasi tipo di sistema XB.

<table><tbody><tr><td>1-metil-imidazolo&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M50834-500G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>1-Iodoetano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I7780-100G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>1-Iodobutano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>167304-100G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>1-Iodoesano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238287-100G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>1-Iodoottano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238295-25G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>1-Iododecano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238252-100G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>1-Iododecano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238260-100G</td><td>reagente liquido</td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>271004-1L</td><td>solvente organico</td></tr><tr><td>Perfluoroottilioduro&nbsp;</td><td>Apollo Scientific</td><td>PC6170</td><td>reagente fluorurato/donatore di legami alogeni</td></tr><tr><td>Perfluorodecil ioduro</td><td>Apollo Scientific</td><td>PC5970</td><td>reagente fluorurato/donatore di legami alogeni</td></tr><tr><td>Bis(2,2,2-trifluoroetil) etere&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>287571-5G</td><td>Standard interno per NMR</td></tr><tr><td>Cloroformio-d</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151823-100G</td><td>Solvente per NMR</td></tr></tbody></table>

dalle molecole ai materiali: nuovi cristalli liquidi ionici attraverso legame alogeno di ingegneria

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

Qui, dimostriamo che un approccio bottom-up, basato su alogena incollaggio (XB), può essere applicato con successo per la progettazione di un nuovo tipo di cristalli liquidi ionici (ILC). Prendendo i vantaggi di alta specificità di XB per haloperfluorocarbons e la capacità di anioni di agire come XB-accettori, ottenemmo supramolecolari complessi basati su 1-alchil-3-methylimidazolium ioduri e iodoperfluorocarbons, superando il ben noto immiscibilità tra idrocarburi (HCs) e i perfluorocarburi (PFC). L'alta direzionalità di XB combinato con l'effetto di fluorophobic, ci ha permesso di ottenere cristalli liquidi monotropici dove un anione supramolecolare XB rigido, non aromatici, funge da nucleo Mesogene.
Analisi della struttura del complesso tra ioduro di 1-etil-3-methylimidazolium e iodoperfluorooctane hanno mostrato la presenza di una struttura stratificata, che è una manifestazione della ben nota tendenza alla segregazione delle catene perfluoroalchil a raggi x. Ciò è coerente con l'osservazione delle mesofasi smectiche. Inoltre, tutti i complessi segnalati sciogliersi sotto 100 ° C, e la maggior parte sono mesomorfo anche a temperatura ambiente, nonostante che i materiali di partenza sono stati non-mesomorfo in natura.
La strategia supramolecolare segnalata qui fornisce nuovi principi di progettazione per la progettazione di mesogen permettendo una classe totalmente nuova di materiali funzionali.

Differenziale a scansione calorimetria, POM e analisi termogravimetrica (TGA), nonché di 1H e 19F NMR sono stati usati per caratterizzare i complessi ottenuti. Buona qualità monocristalli di 1-2 •2-8 sono stati ottenuti da una soluzione di 1:2 dei componenti partenza in acetonitrile per lenta evaporazione del solvente a temperatura ambiente.
Analisi DSC su miscele di 1-2 e 2-8 con diversi rapporti stechiometrici, ci ha permesso di derivare che la stechiometria giusto coordinamento tra il sale di imidazolio e il iodoperfluoroalkane è 1:2. Infatti, il termogramma DSC del complesso in Figura 4A 1:1 Mostra la presenza di uncomplexed imidazolio sale 1-2 (picco a 57 ° C), mentre in 1:3 complesso che c'è un eccesso di pura 2-8 (punto di fusione 24 ° C). D'altra parte, il termogramma del complesso 1:2 viene illustrato un singolo picco distinte da quelle dei composti di partenza, dimostrando che è stata formata una nuova specie di cristallina pura.
TGA analisi hanno confermato questo risultato. Infatti, solo con la miscelazione 1-12 e 2-10 in rapporto 1:2, un campione omogeneo è stato ottenuto, che ha liberato quantitativamente il blocco di generazione di gas fluorurati ad una temperatura superiore alla iodoperfluorodecane uncomplexed (Figura 5A e 5B).
19 F NMR è stato applicato come un semplice, efficace, e sensibile strumento per rilevare la formazione di XB addotti. Il XB tra lo iodio carente di elettroni dell'iodoperfluoroalkanes e I– anione influenza fortemente i segnali del -CF2-gruppo I (δ = − 60, 0 ppm) e dà luogo a spostamenti di upfield rilevabile delle risonanze NMR F 19. Un valore Δδ di 1,2 ppm è stato misurato per complesso 1-2 •2-8, confermando la presenza di interessanti interazioni non covalenti che coinvolgono atomi dell'alogeno come specie elettrofile (Figura 6). Inoltre, registrando consecutivi 1H e analisi NMR F 19in presenza di 2,2,2-trifluoroetil etere come standard interno per integrazione del segnale, la stechiometria di 1:2 tra il XB-accettore e donatore moduli è stato ulteriormente confermato.
Singola analisi di raggi x di cristallo di 1-2 •2-8 ha confermato che il XB spinge la formazione di un complesso trimerico supramolecolare dove l'anione ioduro agisce come un bidentati XB-accettore, associazione di due catene di fluorurati. Il I··· Ho– distanze sono quasi gli stessi [3.4582(9) Å e 3.4625(10) Å] e corrispondono all'incirca al 27% di riduzione per quanto riguarda la somma della vdW e raggi di Pauling dell'iodio atomo e ioduro anione, rispettivamente51. L'elevata direzionalità di XB è confermata dal C-I··· Ho– angoli di 174.1(1) ° e 175.4(2) °, rispettivamente(figura 7A). Due conformazioni ugualmente popolate sono osservati per i cationi di imidazolio, che si trovano circa sullo stesso piano e sono collegati da un asse non cristallografici duplice. Figura 7B Mostra la separazione tra la parte ionica e neutra, così come fra le catene di HC e PFC, all'interno del cristallo (disturbo rimosso).
DSC e POM gli studi hanno rivelato che tutti i complessi fuso a temperature inferiori a 100 ° C (Figura 8A), come tipico per liquidi ionici. Inoltre, tutti mostrano un comportamento cristallino liquido monotropici, alcuni a temperatura ambiente, con SmB e SmA fasi (Figura 8A). Il raffreddamento, la transizione SmA-SmB è stata identificata le caratteristiche striature sulla schiena dei tifosi (Figura 8B, sinistra). Le striature sono sparito il raffreddamento più sotto la transizione.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig4.jpg"> Figura 4: Calorimetria a scansione differenziale. Termogrammi DSC di campioni preparati mescolando 1-2 e 2-8 in diversi rapporti stechiometrici: campione (in alto) 1:3, 1:2 (metà) il campione e campione di 1:1 (in basso). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig5.jpg"> Figura 5:analisi termica. Cicli di riscaldamento/raffreddamento di DSC (A) e analisi TGA (B) su un campione preparato mescolando 1-12 e 2-10 in un rapporto molare 1:2. Questa figura è stata modificata da riferimento37. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig6.jpg"> Figura 6 : 19 Analisi NMR F. 19 Gli spettri RMN F in CDCl3 di 2-8 (in alto) e relative al complesso alogena-legato 1-2 •2-8 (in basso). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig7.jpg"> Figura 7 : Singolo cristallo analisi a raggi x. (A) l'unità asimmetrica del complesso 1-2 •2-8 risultati la formazione di un superanion trimerico dove due catene di fluorurati sono legati alla centrale I– anione (un singolo conformero del catione disordinato è segnalato); (B) l'imidazolio sale 1-2 e la iodoperfluorooctane 2-8 segregare lungo il cristallografici b-asse; (C) lato Mostra visualizzando ionico e fluorocarbon aree della struttura. Codice colore: grigio, carbonio; blu, azoto; Magenta, iodio; verde, fluoro; bianco, idrogeno. Obbligazioni dell'alogeno raffigurati come linee grigie. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig8.jpg"> Figura 8 : Polarizzata microscopia ottica. (A) Grafico di transizioni thethermal di complessi dell'alogeno-legato 1-m•2- n misurata dalla fase calda POM (blu è solido, rosso è SmB e orange è SmA fasi). (B) ottica texture delle fasi smettiche osservata per 1-12•2-10 il raffreddamento dallo stato isotropo. A sinistra: SmB fase a 77 ° C; A destra: SmA fase a 83 ° C. Barra della scala: 100 µm. Questa figura è stata modificata da riferimento37. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Larghezza spettrale (KHz)</td>
			<td>Numero di scansioni</td>
			<td>Ritardo di impulso (s)</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 H</td>
			<td>7</td>
			<td>16</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>19 F</td>
			<td>95</td>
			<td>16</td>
			<td>1</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1: parametri di acquisizione per 1 H e 19 Esperimenti NMR F

Un protocollo per la sintesi di un nuovo tipo di nematiche, basato sull'anione supramolecolare alogena-legato [CnF2n + 1-I··· I··· CnF2n + 1]−, è segnalato.

Dalle molecole ai materiali: nuovi cristalli liquidi ionici attraverso legame alogeno di ingegneria

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

L'obiettivo generale di questo protocollo è fornire una procedura per la preparazione di nuovi cristalli liquidi ionici supramolecolari basati sul legame alogenuro, partendo da blocchi costitutivi non mesomorfi. Il legame alogenuro si è affermato come uno strumento per controllare i fenomeni di autoassemblaggio e aggregazione, e può svolgere un ruolo molto importante nella determinazione delle proprietà fisiche e chimiche dei biomateriali. Il legame alogenuro è sufficientemente forte da superare il debole campo esistente tra composti perfluorurati e idrocarburici ed è sfruttabile per introdurre moduli fluorurati in un nuovo materiale supramolecolare.Generalmente, le persone nuove rispetto a questo metodo sono scettiche perché gli alogeni sono specie ricche di elettroni. Tuttavia, negli atomi di alogeno legati covalentemente, una regione di potenziale elettrostatico positivo appare lungo il prolungamento del legame covalente. La capacità di uno ione di partecipare al legame alogenico nella direzionalità ideale dell'interazione ci ha suggerito l'idea di applicare questo metodo alla progettazione di cristalli liquidi anionici.Per preparare i complessi legati da legame alogeno da soluzione, sciogliere prima 50 milligrammi del sale di imidazolium in 0,5 millilitri di acetonitrile. Successivamente, sciogliere 229 milligrammi di perfluorottilioduro in 0,5 millilitri di acetonitrile. Mescolare le due soluzioni in un vial.Quindi, posizionare il vial in un barattolo riempito di olio di paraffina e lasciare che il solvente si diffonda lentamente nell'olio a temperatura ambiente. Risulta ancora difficile prevedere la composizione e l'architettura della struttura supramolecolare finale, poiché gli anioni di iodio possono agire come accettori multidentati per il legame alogeno. Tuttavia, l'analisi AC e la diffrazione a raggi X hanno rivelato che l'anione di iodio si lega preferenzialmente alle catene di perfluorottile.Per preparare complessi legati da legame alogeno utilizzando la metodologia di fusione, mescolare il sale di imidazolium con un idroperfluoroalcano iodato appropriato in un vial di vetro borosilicato trasparente dotato di una barretta magnetica per l'agitazione. Chiudere il vial e collocarlo in un bagno d'olio sotto agitazione vigorosa. Riscaldare la miscela di reazione a 70 gradi Celsius per 15 minuti.Successivamente, raffreddare la miscela a temperatura ambiente. Le molecole perfluorurate sono altamente volatili; pertanto, questa metodologia richiede un sistema sigillato per ridurre al minimo la volatilità dell'ido-perfluoroalcano. Preparare uno strato sottile del campione posizionando una quantità pari alla punta di una spatola del complesso supramolecolare tra due microcoprioggetti.Posizionare il campione sullo stadio riscaldato di un microscopio ottico polarizzato tra due polarizzatori incrociati e riscaldare il campione fino a fusione. Infine, sottoporre il campione a cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento per favorire le transizioni di fase. L'analisi DSC del complesso ottenuto dal sale di imidazolium e dall'iodo-perfluorottano è compatibile con la stechiometria preferita 1:2.Il termogramma del complesso 1:1 mostra il sale di imidazolium non complessato. Mentre nel complesso 1:3 è presente un eccesso di iodo-perfluorottano puro. Il termogramma del complesso 1:2 mostra un singolo picco distinto dai composti di partenza, dimostrando che si è formata una nuova specie cristallina pura.Lo spettro NMR del fluoro del complesso tra il sale di imidazolium e l'iodo-perfluorottano mostra uno spostamento verso campi più intensi di 1,2 ppm per il gruppo difluorometilenico adiacente allo iodio, confermando interazioni non covalenti che coinvolgono atomi alogenici come specie elettrofile. L'analisi cristallografica a raggi X su singolo cristallo del complesso tra ioduro di 1-etil-3-metilimidazolium e iodo-perfluorottano conferma che il legame alogeno guida la formazione di un complesso supramolecolare trimerico, in cui l'anione ioduro agisce da accettore bidentato di legame alogeno legando due catene fluorurate. La calorimetria differenziale a scansione (DSC) e la microscopia ottica polarizzata hanno rivelato che tutti i complessi fondono a temperature inferiori a 100 gradi Celsius e mostrano un comportamento liquido cristallino antitropico con fasi smectica B e smectica A.Dopo il raffreddamento, la transizione da smectica A a smectica B è stata identificata da striature caratteristiche lungo il retro dei campioni sottili. Il sistema supramolecolare descritto nell'articolo dimostra per la prima volta l'applicazione del legame alogenuro nella costruzione di cristalli liquidi ionici supramolecolari. Grazie a un accurato disegno supramolecolare basato sull'elevata direzionalità del legame alogenuro e sull'effetto fluoro-fobico, è possibile ottenere cristalli liquidi antitropici basati su sinthoni supramolecolari rigidi, non aromatici, tenuti insieme da legami alogenuro come nucleo mesogeno.L'approccio supramolecolare qui presentato rappresenta una piattaforma interessante per la progettazione di nuovi materiali a cristalli liquidi e può offrire nuove opportunità per lo sviluppo di materiali funzionali avanzati.

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Chimica

I liquidi ionici (IL) mediano un accesso rapido, semplice ed economico agli 1,6-chetoesteri con alte diastereoselettività e buone resezioni. Il protocollo di reazione è robusto e gli 1,6-chetoesteri possono essere ottenuti su scala di grammi dopo un semplice protocollo di filtrazione. Inoltre, gli 1,6-chetoesteri sono potenti gelificatori in solventi idrocarburici.

Sintesi altamente stereoselettiva di 1,6-chetoesteri Mediata da liquidi ionici: una reazione a tre componenti Abilitazione accesso rapido a una nuova classe di basso peso molecolare Gelators

Una nuova metodologia viene presentato per sintetizzare e elastomeri programma principale catena liquido cristallini utilizzando commercialmente disponibili monomeri di partenza. Una vasta gamma di proprietà termomeccaniche stato adattato regolando la quantità di reticolante, mentre le prestazioni di azionamento è dipendente dalla quantità di tensione applicata durante la programmazione.

Sintesi di programmabile principale catena Elastomeri liquido-cristallini Utilizzando una a due stadi Thiol-acrilato di reazione

Dimostriamo la preparazione di elastomeri a cristalli liquidi (LCE) a base di silossani ed epossidici e nanocompositi LCE. Gli LCE sono caratterizzati rispetto alla deformazione reversibile, all'ordinamento dei cristalli liquidi e alla rigidità. Come potenziale applicazione, dimostriamo il loro utilizzo come substrati sensibili alla forma in un dispositivo personalizzato per la coltura cellulare attiva.

Preparazione di Monodomain Liquid Crystal Elastomeri e cristallo elastomero Nanocompositi Liquid

Qui, descriviamo i protocolli per preparare elettroliti di liquido ionico a base di fosfonio e di sale di litio bis(trifluorometano)sulsommide e assemblare una batteria a bottone agli ioni di litio non infiammabile e funzionante ad alta temperatura.

Sintesi di ionici liquido a base di elettroliti, Assemblea delle batterie agli ioni di litio, e le misure di prestazioni ad alta temperatura

Qui presentiamo un protocollo per attivare una transizione orientazionale di un cristallo liquido in risposta alla temperatura. Sono descritte metodologie per la preparazione di un campione per osservare la transizione e l'evoluzione transizionale dettagliata.

Transizione orientativa in un cristallo liquido innescata dalla crescita termodinamica delle lastre di interfaccia

L'obiettivo del protocollo è quello di creare film di polimero cristallino liquido che meccanicamente può oscillare sotto irradiazione di luce continua. Descriviamo in dettaglio la concezione dei film freestanding, dal metodo di allineamento di cristalli liquidi per il foto-azionamento. Il protocollo sperimentale applicato per preparare questo materiale è ampiamente applicabile.

Preparazione delle reti di cristalli liquidi per moto oscillatorio macroscopica indotta da luce

Qui, presentiamo i protocolli di analisi differenziale-rilevamento di tempo-risolta infrarosso vibrazionale spettroscopia ed elettrone diffrazione che permettono osservazioni delle deformazioni delle strutture locali nei dintorni di molecole fotoeccitate in un colonnare a cristalli liquidi, dando una prospettiva atomica sul rapporto tra la struttura e le dinamiche di questo materiale fotoattivo.

Nuove tecniche per l'osservazione dinamica strutturale dei cristalli liquidi fotoresponsivi

Questo articolo viene descritto il processo di microfluidica e parametri per preparare particelle azionamento da liquidi cristallini elastomeri. Questo processo permette la preparazione di azionamento di particelle e la variazione delle loro dimensioni e la forma (da oblato a fortemente prolata, core-shell e morfologie di Janus) così come la grandezza dell'azionamento.

Preparazione di microfluidica di liquido cristallino elastomero attuatori

Un approccio semplice, riproducibile e versatile per la sintesi delle membrane di metal-organic frameworks policristallino aderenti, su una vasta gamma di non modificato poroso e supporti non poroso è presentato.

Elettroforetica cristallizzazione delle membrane ultrasottile ad alte prestazioni Metal-organic frameworks

Il presente protocollo descrive la cristallizzazione di microscopici cristalli di ghiaccio e clatrati idrati in dispositivi microfluidici, consentendo lo scambio di liquidi attorno ai cristalli formati. Ciò fornisce possibilità senza precedenti per esaminare il processo di cristallizzazione e i meccanismi di legame degli inibitori.

Un approccio microfluidico per lo studio della cristallizzazione di ghiaccio e clatrato idrato

Questo protocollo discute la standardizzazione per la preparazione di sistemi liquidi ionici basati su CAGE per garantire la riproducibilità e semplificare il flusso di lavoro complessivo tra i diversi laboratori scientifici.

Sviluppo, caratterizzazione e valutazione di sistemi liquidi ionici basati su CAGE per la somministrazione transdermica

Scopri la sintesi di nuovi cristalli liquidi ionici supramolecolari mediante legame alogeno. Questo metodo utilizza blocchi non mesomorfi per creare materiali con proprietà fisiche e chimiche uniche.

Dalle molecole ai materiali: nuovi cristalli liquidi ionici attraverso legame alogeno di ingegneria

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