2018년 3월 24일
Mesogens의 새로운 종류의 합성에 대 한 프로토콜 할로겐 보 세 supramolecular 음이온에 따라 [CnF2n + 1-I··· I··· CnF2n + 1]−, 보고 됩니다.
이 프로토콜의 전반적인 목표는 비메조모픽 빌딩 블록에서 시작하는 할로겐 결합을 기반으로 새로운 초분자 이온 액정을 준비하기 위한 절차를 제공하는 것입니다. 할로겐 결합은 응집 자기 조립 현상을 제어하는 도구가 되었으며 생체 재료의 물리적, 화학적 특성을 결정하는 데 매우 중요한 역할을 할 수 있습니다. 할로겐 결합은 과불화탄소와 탄화수소 화합물 사이에 존재하는 낮은 자기장을 극복할 수 있을 만큼 충분히 강하며 새로운 초분자 물질에 불소 모듈을 도입하는 데 활용될 수 있습니다.
일반적으로 이 방법을 처음 접하는 사람들은 할로겐이 전자가 풍부한 종이기 때문에 의심합니다. 그러나 공유 결합된 할로겐 원자에서는 공유 결합의 확장을 따라 양의 정전기 전위 영역이 나타납니다. 상호 작용의 이상적인 방향성에서 할로겐 결합에 관여하는 이온의 능력은 이 방법을 음이온 액정 설계에 적용한다는 아이디어를 제공했습니다.
용액에서 할로겐 결합 복합체를 준비하려면 먼저 50mg의 이미다졸륨 염을 0.5ml의 아세토니트릴에 용해시킵니다. 다음으로, 229mg의 퍼플루오루틸리오다이드를 0.5ml의 아세토니트릴에 용해시킵니다. 바이알에 두 용액을 섞습니다.
그런 다음 파라핀 오일을 채운 병에 바이알을 넣고 실온에서 오일에 용매를 천천히 확산시킵니다. 최종 초분자 구조의 구성과 구조를 예측하는 것은 여전히 어려운 일인데, 그 이유는 요오드 음이온이 다치식물 할로겐 결합 수용체로 작용할 수 있기 때문입니다. 그러나 AC 및 X선 회절 분석은 요오드 음이온이 과불화옥틸 사슬에 우선적으로 결합하는 것으로 나타났습니다.
용융 방법을 사용하여 할로겐 결합 복합체를 준비하려면 자기 교반 막대가 장착된 투명 붕규산 유리 바이알에 이미다졸륨 염과 적절한 요오도-페로플루오로알칸을 혼합합니다. 바이알을 닫고 기름 욕조에 넣고 세게 저어줍니다. 반응 혼합물을 섭씨 70도에서 15분 동안 가열합니다.
그런 다음 혼합물을 실온으로 식힙니다. 과불화화 분자는 휘발성이 높기 때문에 이 방법론에는 요오도-과불화알칸의 휘발성을 완화하기 위해 밀폐된 시스템이 필요합니다. 두 개의 마이크로 커버 유리 사이에 초분자 복합체의 주걱 끝 양을 배치하여 샘플의 얇은 층을 준비합니다.
두 개의 교차 편광판 사이에 있는 편광 광학 현미경의 뜨거운 스테이지에 샘플을 놓고 샘플을 가열하여 녹입니다. 마지막으로, 상 전이를 촉진하기 위해 반복되는 가열 및 냉각 주기에 샘플을 제출합니다. 이미다졸륨 염 및 요오도-과불화옥탄에서 얻은 복합체의 DSC 분석은 선호되는 1:2 화학량론과 일치했습니다.
1:1 복합체의 서모그램은 비복합체 이미다졸륨 염을 보여줍니다. 반면, 1 : 3 복합체에는 과잉의 순수한 요오드-퍼플루오로옥탄이 있습니다. 1:2 복합체의 서모그램은 시작 화합물과 구별되는 단일 피크를 보여주며, 이는 새롭고 순수한 결정질 종이 형성되었음을 보여줍니다.
이미다졸륨 염과 요오도-과불화옥탄 사이의 복합체의 불소 NMR 스펙트럼은 요오드에 인접한 디플루오로메틸렌기에 대해 1.2ppm의 상향 필드 이동을 보여주며, 이는 친전자성 종으로서 할로겐 원자를 포함하는 비공유 상호 작용을 확인합니다. 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 요오드화물과 요오도-과불화옥탄 사이의 복합체에 대한 단결정 X선 분석은 할로겐 결합이 삼중성 초분자 복합체의 형성을 주도한다는 것을 확인하며, 여기서 요오드화물 음이온은 두 개의 불소 사슬을 결합하는 비덴테이트 할로겐 결합 수용체로 작용합니다. DSC 및 편광 광학 현미경은 모든 복합체가 섭씨 100도 미만의 온도에서 용융되고 스멕틱 B 및 스멕틱 A상에서 반방성 액정 거동을 보였다는 것을 밝혔습니다.
냉각 시, 스멕틱 A, 스멕틱 B 전이는 얇은 뒷면을 가로지르는 특징적인 줄무늬에 의해 확인되었습니다. 논문에 보고된 초분자 시스템은 초분자 이온 액정의 구성에 할로겐 결합의 적용을 처음으로 보여줍니다. 할로겐 결합의 높은 방향성과 불소 공포성 효과를 기반으로 한 정확한 초분자 설계 덕분에 중형성 코어로서 단단하고 방향족이 없는 초분자 할로겐 결합 신톤을 기반으로 하는 항방성 액정을 얻을 수 있습니다.
여기에 제시된 초분자 접근법은 새로운 액정 물질의 설계를 위한 매력적인 플랫폼을 나타내며 정교한 기능성 물질의 개발을 위한 새로운 기회를 제공할 수 있습니다.
이 기사는 할로겐 결합을 사용하여 새로운 초분자 이온성 액정을 합성하는 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 비-메소모픽 빌딩 블록을 활용하여 독특한 물리적 및 화학적 특성을 나타내는 고유한 메소젠을 만듭니다.
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.