Apresentamos a síntese de um hexaino anfifílico e seu uso na preparação de nanofolhas de carbono na interface ar-água a partir de uma monocamada auto-montada desses precursores moleculares reativos e ricos em carbono.
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Artigo de método
Preparação de Carbono nanofolhas à Temperatura Ambiente
Neste artigo
Resumo
Resumo
Moléculas anfifílicas equipadas com um segmento "oligoyne" reativo e rico em carbono, consistindo de ligações triplas carbono-carbono conjugadas que se auto-montam em agregados definidos em meio aquoso e na interface ar-água. No estado agregado, os oligoínos podem então ser carbonizados sob condições amenas, preservando a morfologia e a funcionalização química incorporada. Essa nova abordagem fornece acesso direto a nanomateriais de carbono funcionalizados. Neste artigo, apresentamos uma abordagem sintética que nos permite preparar anfifílicos de carboxilato de hexaino como irmãos ricos em carbono de ésteres típicos de ácidos graxos por meio de uma série de reações repetidas de bromação e acoplamento cruzado do tipo Negishi. Os compostos obtidos são projetados para se auto-montar em monocamadas na interface ar-água, e mostramos como isso pode ser alcançado em uma calha de Langmuir. Assim, a compressão das moléculas na interface ar-água desencadeia a formação do filme e leva a uma camada densamente compactada das moléculas. A carbonização completa dos filmes na interface ar-água é então realizada por reticulação da camada de hexaino à temperatura ambiente, usando a irradiação UV como um leve estímulo externo. As mudanças na camada durante este processo podem ser monitoradas com a ajuda da espectroscopia de reflexão-absorção infravermelha e da microscopia de ângulo de Brewster. Além disso, uma transferência dos filmes carbonizados para substratos sólidos pela técnica de Langmuir-Blodgett nos permitiu provar que eram nanofolhas de carbono com dimensões laterais da ordem de centímetros.
Introdução
Bidimensionais nanoestruturas de carbono atrair uma atenção significativa devido às propriedades eléctricas, térmicas, mecânicas, bem como em circulação relatados 1-5. Estes materiais são esperados para promover o progresso técnico nas áreas de compósitos poliméricos 6, dispositivos de armazenamento de energia 7 e eletrônica molecular 8-10. Apesar dos esforços de investigação intensiva nos últimos anos, no entanto, o acesso a grandes quantidades de nanomateriais de carbono bem definidas é ainda limitada, o que impede a sua aplicação em grande escala em aplicações tecnológicas 11,12.
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Protocolo
Atenção: Por favor certifique-se de consultar as folhas de dados de materiais de segurança pertinentes (MSDS) antes da utilização de quaisquer compostos químicos. Alguns dos produtos químicos utilizados nestas sínteses são altamente tóxicos e cancerígenos. nanomateriais preparados podem ter riscos adicionais em comparação com o seu homólogo granel. É imperativa a utilização de todas as práticas de segurança adequadas ao realizar reações (exaustor) e equipamentos de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça de corpo inteiro, sapatos fechados). Salvo disposição em contrário os seguintes procedimentos envolvem técnicas de Schlenk padrão 39.
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Resultados
A 13 C ressonância magnética nuclear (RMN) do espectro da molécula precursora preparado 3 exibe os 12 com hibridação sp átomos de carbono do segmento hexayne com os desvios químicos correspondentes de δ = 82-60 ppm (Figura 1b). Além disso, os sinais a δ = 173 ppm e em δ = 52 ppm são atribuídos ao grupo carbonilo e de metilo de carbono do éster, respectivamente. Os sinais entre δ = 33-14 ppm são atribuídas aos carbonos alifáticos, do r.......
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Discussão
O hexayne anfifilo desejado (3) é francamente preparado por bromação sequencial 52,53 e 30,31 alongamento do segmento alcino catalisada por Pd, seguido por uma reacção de desprotecção final do tritylphenyl éster (2) (Figura 1a) 29. A síntese bem sucedida é confirmada pelo espectro de 13 C RMN (Figura 1b), bem como o de UV-Vis do espectro de absorção (Figura 1c) 31,54. Isto demonstra a natureza fácil, através da qual.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
O financiamento do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC Grant 239831) e uma bolsa Humboldt (BS) são reconhecidos com gratidão.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Complexo de brometo de metillítio e lítio (2.2 M solução em dietílico) | Acros | 18129-1000 | ao ar, inflamável |
| Cloreto de zinco (0.7 Solução M em THF) | Acros | 38945-1000 | ar, inflamável |
| 1,1'-Bis(difenilfosfino)ferroceno] dicloropaládio(II), aduto DCM | Boro Molecular | BM187 | |
| N-Bromosuccinimida | Acros | 10745 | luz |
| Fluoreto de prata | Fluorochem | 002862-10g | sensível à luz |
| n-Butillítio (2.5 M em hexanos) | Acros | 21335-1000 | |
| metanolato de sódio | Acros | 17312-0050 | |
| Tetrahidrofurano (não estabilizado, para HPLC) | Fisher Chemicals | T/0706/PB17 | Este solvente foi seco e desgaseificado usando um sistema de purificação por solvente (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, EUA) |
| Tolueno (para HPLC) | Fisher Chemicals | T/ 2306/17 | Este solvente foi seco e desgaseificado usando um sistema de purificação por solvente (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, EUA) |
| Acetonitrila (para HPLC) | Fisher Chemicals | A/0627/17 | Este solvente foi seco e desgaseificado usando um sistema de purificação por solvente (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, EUA) |
| Diclorometano (Extra Seco sobre Peneira Molecular) | Acros | 34846-0010 | |
| Clorofórmio (p.a.) | VWR International | 1.02445.1000 | |
| Pentano | Reactolab | 99050 | Adquirido como reagente e destilado uma vez antes de usar |
| Heptano | Reactolab | 99733 | Comprado como reagente e destilado uma vez antes do uso |
| Diclorometano | Reactolab | 99375 | Comprado como reagente e destilado uma vez antes do uso |
| Diethylether | Reactolab | 99362 | Comprado como grau reagente e destilado uma vez antes de usar |
| gel de sílica Geduran (Si 60, 40-60 µ m) | Merck | 1115671000 | |
| Langmuir através da R | & K, Termostato Potsdam | ||
| Seringa E1 Medingen | |||
| Hamilton | Modelo 1810 RN SYR | ||
| Vertex 70 FT-IR espectrômetro | Unidade | ||
| (XA-511) | Lâmpada UV Bruker | ||
| (250 W, lâmpada de haleto metálico dopada com Ga) | Tecnologia | ||
| Microscópio de ângulo Brewster (BAM1+) | NFT Gö | ||
| safira | Stecher Ceramics Grades | ||
| TEM de carbono furado Quantifoil Microscópio | de microscopia eletrônica ( | ||
| Bruker Avance III 400) | Espectrômetro | ||
| JASCO V-670 | JASCO | ||
| (Zeiss Merlin FE-SEM) | Zeiss |
Referências
- Geim, A. K., Novoselov, K. S. The rise of graphene. Nature Mater. 6 (3), 183-191 (2007).
- Lee, C., Wei, X., Kysar, J. W., Hone, J. Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. Science. 321 (5887), 385-388 (2008).
- Lee, J. H., Loya, P. E., Lou, ....
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Reimpressões e permissões
