Name: De moléculas a materiais: engenharia de novos cristais líquidos iônicos por meio de ligações de halogênio (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 44 s
Description: Aprenda a sintetizar cristais líquidos iônicos supramoleculares usando ligações de halogênio a partir de blocos não mesomórficos. Este método utiliza DSC e microscopia óptica polarizada para análise térmica e caracterização de transições de fase.

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Com gratidão reconhecemos o apoio do grant, ERC-2012-StG_20111012 FOLDHALO (Grant acordo n. º 307108).

Nota: As reações foram realizadas em forno seco vidro sob atmosfera de nitrogênio. Por favor, siga as medidas de segurança descritas no MSDS de cada produto químico.
1. síntese de sais de iodeto de 1-alquil-3-methylimidazolium (1-m, Figura 3)
<ol><li>Um balão-de-pescoço-três, redondo, equipado com um condensador de refluxo, equipado com uma entrada de nitrogênio, um termômetro, uma barra de agita magnética e um óleo de aquecimento do banho, dissolver 1,5 g (0,018 mol, 1 equiv) recentemente destilada 1-metil-imidazol e 1.3 equiv de 1-iodoalkane (comprimento de cadeia de C2 a C12) em 10 mL de acetonitrila.</li>
	<li>Aqueça a mistura de reação para refluxo (75-80 ° C de temperatura interna), durante a noite, sob atmosfera de nitrogênio e em seguida, refresque a mistura até à temperatura.</li>
	<li>Retire a mistura resultante sob pressão reduzida a 50 ° C, usando um evaporador rotatórios os materiais voláteis. Nota: Imidazólio sais são altamente higroscópicos e rapidamente absorvem água do ar. Assim, recomenda-se armazená-los num exsicador até o uso.</li>
</ol>2. síntese de complexos de 1-m • 2-n XB
<ol><li>
Procedimento 1: da solução (apenas para o 1-2 • 2-8 na Figura 1)
	<ol>
<li>Preparar uma solução de iodeto de 1-etil-3-methylimidazolium (1-2, MW = 238.07 g/mol) dissolvendo-se 50 mg (0,21 mmol, 1 equiv) de 1-2 em 0,5 mL de acetonitrila.</li>
		<li>Preparar uma solução de iodeto de perfluorooctyl (2-8, MW = 545.96 g/mol) dissolvendo-se 229 mg (0,42 mmol, 2 equiv) de 2-8 em 0,5 mL de acetonitrilo.</li>
		<li>Misturar as duas soluções em um frasco e manter o frasco em um frasco enchido com o óleo de parafina.</li>
		<li>Deixe o solvente difusa lentamente o óleo de parafina à temperatura ambiente. Após um período que varia de 3 a 7 dias, obtiveram-se boa qualidade monocristais adequados para análise de difração de raios x.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Procedimento 2: Metodologia de derretimento Nota: Esta metodologia exige um sistema de ar-selado para mitigar contra a volatilidade do iodoperfluoroalkanes.<ol>
<li>Misture cada iodeto de 1-alquil-3-methylimidazolium (1-m) com o iodoperfluoroalkanes apropriado (2- n) em uma relação molar de 1:2 em um frasco de vidro de borosilicato transparente equipado com uma barra de agita magnética.</li>
		<li>Feche o frasco e colocá-lo em banho de óleo, sob agitação vigorosa.</li>
		<li>Aquecer a 70 ° C, usando uma placa quente por 15 min, em seguida, esfrie a mistura até à temperatura.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 1H e 19F NMR experimentos
Nota: 1H NMR e espectro de RMN de F 19foram gravados em 25 ° C, em um espectrômetro de NMR operando com 499,78 MHz para 1H e 470,21 MHz para 19F e usando CDCl3 como solvente. TMS e CFCl3 foram usados como padrões internos para calibrar as mudanças químicas em 1H NMR e 19F NMR, respectivamente. Éter de bis-(2,2,2-trifluoroethyl) que contém tanto o hidrogênio e o flúor núcleos, foi usado como padrão interno para estabelecer a relação entre 1-m e 2- n nos cocrystals.
<ol><li>
Preparação da amostra para a calibração de análise e de espectros NMR
	<ol>
<li>Dissolva cerca de 10 mg de cada complexo 1-m • 2-n em 0,5 mL de CDCl3.</li>
		<li>Adicione 1 µ l de éter 2, 2,2-trifluoroetil usando uma micropipeta.</li>
		<li>Trave a amostra, definir os parâmetros de aquisição, conforme relatado na tabela 1e registro 1H e 19F NMR espectros consecutivos, sem retirar o tubo NMR do ímã, a fim de operar sob as mesmas condições de funcionamento.</li>
		<li>Calibrar os parâmetros de integração assim que do quarteto de2O de espectros do CH H NMR 1de éter de bis(2,2,2-trifluoroethyl) (δ = 4,3 ppm) corresponde a quatro e no espectro de RMN de F 19trio3 CF (δ = −74.5 ppm) de 2, 2,2 - éter trifluoroetil corresponde a seis.</li>
		<li>Calcular a relação do -CF2-meu sinal área derivando de 2- n (δ = −61.2 ppm no espectro de RMN de F 19) e a área de sinal3 -CH derivando 1-m (δ ≈ 4,0 ppm em espectros de RMN H 1), a fim de avaliar a relação entre n - 2e 1-m em cada complexo.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. preparação da amostra para a fase quente polarizada microscopia óptica (POM)
<ol><li>Preparar uma fina camada da amostra, colocando uma quantidade de ponta de espátula do complexo supramolecular 1-m• 2- n entre dois vidros de tampa micro (18 x 18 mm).</li>
	<li>Colocar a amostra na fase quente entre dois polarizadores cruzados e aquecer a amostra para derreter.</li>
	<li>Envie a amostra de repetidos ciclos de aquecimento e resfriamento para promover transições de fase. Fases cristalinas cristalinas e líquidas irão interagir com luz polarizada, levando a luminosidade e o gradiente de cor, enquanto a fase isotrópica aparecerá escura.</li>
</ol>

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<li>Walsh, R. B., Padgett, C. W., Metrangolo, P., Resnati, G., Hanks, T. W., Pennington, W. T. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cg005540m">Crystal Engineering through Halogen Bonding: Complexes of Nitrogen Heterocycles with Organic Iodides.</a> Cryst. Growth Des. 1 (2), 165-175 (2001).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Registramos um protocolo fácil e versátil para a síntese de XB fluorados ILCs em que mesomorphicity é impulsionado pelos ânions supramoleculares [CnF2n + 1- I∙∙∙I∙∙∙I-CnF2n + 1]–.
É bem estabelecido que líquidos iônicos, com base em 1-alquil-3-methylimidazolium sais podem exibir comportamento cristalino líquido. No entanto, qualquer que seja o ânion, o superfluido não foram observado para compostos com cadeias alquila menores do que 12 átomos de carbono. Portanto, o aspecto mais marcante dos materiais relatados é que é a anisotropia do ânion XB que determina a formação de mesophase. Na verdade, as restrições geométricas rigorosas de XB impõem que a interação intermolecular ocorre ao longo da extensão do C-criar laços, no buraco do sigma, com ângulos próximos 180 °. Os ânions iodeto atuam como bidentados aceitadores XB, ligação dois perfluorados módulos que mostram o arranjo linear em torno o ânion iodeto central. Além disso, o fato de que perfluoroalkil correntes são mais duras que os equivalentes correntes HC e adotam uma estrutura helicoidal torcida devido a repulsão entre 1,3-eliminados CF2 grupos de9,52, contribui para a geração de rígida, haste-como superanions.
Isto concorda perfeitamente com a observação que complexos contendo o iodoperfluorodecane (2-10) mostram temperaturas de transição mais elevadas do que aqueles que contêm o iodoperfluorooctane (2-8), como o antigo é mais Anisotrópico. Além disso, a tendência conhecida45,53 de Fluoroalcanos para embalar em fases lamelares determina a obtenção de SmB e fases de SmA.
O superfluorinated ILCs relatados neste trabalho demonstrar pela primeira vez a aplicação do XB na construção de ILCs baseado na imidazólio sais. Graças a um design supramolecular preciso baseado na alta direção do XB e o efeito de fluorophobic, é possível obter cristais líquidos enantiotropic, baseados em um supramolecular synthon XB rígida, não aromáticos, como o núcleo de mesogenic. O comportamento de líquido cristalino é independente do comprimento das cadeias de alquila.
A abordagem supramolecular apresentada aqui representa uma plataforma atrativa para o design de novos materiais cristalinos líquidos e pode proporcionar novas oportunidades para o desenvolvimento de materiais funcionais sofisticados, tais como temperatura iônica condutores, photoresponsive ILCs e eletrólitos cristalinos líquidos para aplicação em dispositivos de energia.

Interações intermoleculares desempenham um papel muito importante na determinação de propriedades físicas e químicas de materiais a granel. Quando uma nova interação se torna disponíveis, novas estruturas, ou seja, novas funções, se tornam disponíveis. Portanto, explorar o romance, interações específicas não-covalente, subjacente a um processo de reconhecimento intermoleculares podem abrir novas perspectivas em diferentes campos tais como a ciência dos materiais, catálise, design de drogas, química supramolecular e cristal de engenharia. Este foi o caso para o XB que recentemente se tornou uma ferramenta de rotina para controle de agregação e auto-montagem fenômenos1,2,3,4,5.
De acordo com a IUPAC definição6: "um vínculo de halogênio ocorre quando há evidência de uma interação atrativa líquida entre uma região eletrofílica associado com um átomo de halogênio em uma entidade molecular e uma região nucleofílica em outro, ou o mesmo, entidade molecular." Uma representação esquemática do XB é dada na Figura 1, onde X é o átomo de halogênio eletrofílico (doador XB ácido de Lewis) e Y é um doador de densidade de elétrons (aceitador XB base de Lewis).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig1.jpg"> Figura 1: Representação esquemática da ligação do halogênio. Os átomos de halogênio eletrofílico (XB-doadores) estão ligados covalentemente a uma grande variedade de andaimes moleculares (R), enquanto os XB-aceitadores (Y) podem ser neutros ou aniônicos espécies. Esta figura foi reimpresso de referência2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
À primeira vista, pode parecer que esta definição aborda aspectos um pouco intrigantes, uma vez que os átomos de halogênio, por causa de sua alta eletronegatividade, normalmente são considerados como locais de densidade de elétrons de alta. No entanto, o comportamento dos átomos de halogênio como eletrófilos é muito geral e tem sido racionalizado elegantemente por Politzer et al . com a introdução do conceito "σ-buraco"7.
Quando um átomo de halogênio é envolvido em uma ligação covalente, ocorre uma redistribuição de elétron e a densidade eletrônica se torna anisotrópica8,9,10,11. A forma do átomo torna-se Oblatos e uma região de potencial eletrostático positivo (o chamado σ-buraco) se desenvolve ao longo da extensão da ligação covalente na superfície mais externa do átomo de halogênio (Figura 2A). Essa região positiva está rodeada por um cinturão de negativo potencial eletrostático, ortogonal para a ligação covalente. Este modelo parece resolver o "enigma" do XB desde que explica o padrão de interação não-covalente de átomos ligados covalentemente halogênio e preferências direcionais do associado, ou seja., interações lineares com nucleófilos e lateral interações com eletrófilos.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig2.jpg"> Figura 2: distribuição anisotrópica da densidade de elétrons por átomos de halogênio. (A) representação esquemática da distribuição anisotrópica da densidade do elétron ao redor covalentemente átomos de halogênio e o padrão das interações resultantes. (B) mapas de potencial eletrostático molecular na superfície isodensity com 0,001 au para CF4, CF3Cl, CF3Br e CF3varia de I. cor: vermelho, superior a 27 kcal/mol; amarelo, entre 14 e 20 kcal/mol; verde, entre 12 e 6 kcal/mol; azul, negativo. Esta figura foi modificada de referência2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
XB cresceu rapidamente de uma curiosidade científica para uma das mais interessantes interações noncovalent na concepção de materiais supramolecular funcionais12,13,14,15,16 , graças a suas características únicas, ou seja, a alta direção, força de interação sintonizável, hidrofobicidade e doador átomo dimensões1. A alta direção do XB pode ser facilmente entendida, considerando a natureza concentrada do σ-buraco, enquanto a força de interação correlaciona-se com frequência à magnitude do σ-buraco. Tanto o tamanho (da escala espacial) e a magnitude (o valor da máxima eletrostática potencial VS, máximo) de σ-buraco são afetados pela polarização e eletronegatividade do átomo de halogênio e a capacidade de retirada de elétron dos substituintes na vizinhança do halogênio17 (Figura 2B). Como uma tendência geral, como o átomo de halogênio se torna mais polarizado e os substituintes na molécula tornam-se mais elétron-retirando, o halogênio σ-buraco torna-se mais positiva. Portanto, para um determinado R, V, máximo de S aumenta na ordem F < Cl , máximo de S torna-se mais positiva quando é aumentada a capacidade de retirada de elétron de R. Portanto, haloperfluorocarbons, especificamente perfluoroalkanes de iodo e arenes, podem agir como poderosos XB-doadores formando particularmente fortes interações18,19,20 e particularmente hidrofóbicas adutos.
Um caso de PFC-HC auto-montagem para dar cocrystals tem sido relatado no final da década de 199021. Após mistura equimolar quantidades de 1,2-diiodotetrafluoroethane e N,N,N',N «- tetrametil-etilenodiamina em clorofórmio, um complexo supramolecular foi isolado como cristais brancos estáveis no ar em temperatura ambiente. Análise de raios-x de monocristais revelou que os dois componentes alternativos em uma cadeia infinita de 1-dimentional (1D) e a interação entre os átomos de nitrogênio e iodo é o grande responsável por manter o bis-iodeto de perfluorados no lugar. Isto provou que a interação de XB de nitrogênio-iodo é forte o suficiente para superar a baixa afinidade existente entre PFC e HC complexos e sugeriu que XB pode ser explorado com sucesso como um caminho mais fácil para introduzir partes fluorados em qualquer novo materiais supramoleculares22,23,24, incluindo materiais líquidos cristalinos.
Substituintes de gases fluorados, na verdade, foram com sucesso incorporadas ao líquido cristalinas moléculas devido a estabilidade excelente que é oferecida pela ligação C-F, bem como o tamanho pequeno e a polarização baixa do átomo do flúor, que dá origem a muito baixa dispersão intermoleculares interações25,26,27. Além da segregação ocorre entre cadeias de PFC e HC permitiu controle sobre supramoleculares fases líquido-cristalino, realçando o caráter de esmates de um material mesomorfia28,29,30. Geralmente entende-se que tanto as propriedades físico-químicas e o mesomorphism são fortemente afetados pela arquitetura molecular de29,31. Assim, um desenho molecular adequado é essencial para gerar novos cristais supramoleculares de líquidos com propriedades sob medidas. O motivo básico destes materiais macios encontra-se em um bastante rígida, haste-como moiety ligada a uma ou duas cadeias alifáticas flexível32,33,34. O projeto convencional de mesomorfia compostos foi realizado principalmente com espécies neutras, mas estudos têm mostrado que também pares iônicos podem exibir um comportamento Mesomórficos, produzindo materiais com propriedades na interface entre o líquido e líquidos iônicos cristais35,36,37.
Tendo em conta os resultados recentes na XB cristais líquidos24,38,39e a capacidade específica de ânions para atuar como XB-aceitadores, pareceu-me particularmente interessante explorar essa interação não-covalente em criando novos tipos de ILCs.
Iodetos de alquila-methylimidazolium-3-1 (1-m) de vários-comprimento chain, que são conhecidos como líquidos iônicos40, foram utilizados para a síntese de complexos (Figura 3)41,42. Nota que apenas 1-12, tendo uma cadeia de alquil C12, apresenta cristalinidade líquida com esmates (Sm A) fase (cristal (Cr), a temperatura de transição de SmA = 27 ° C; SM à temperatura de transição do isotrópica líquido (ISO) = 80 ° C; CR • 27 • SmA • 80 • Iso)43. Imidazólio sais foram reagiu com iodoperfluorooctane (2-8) e iodoperfluorodecane (2-10), que são bem conhecidos XB-doadores44,45.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig3.jpg"> Figura 3: esquema sintética. A fórmula química dos líquidos iônicos a começar (1-m), iodoperfluoroalkanes (2- n) e relacionados a XB-complexos 1-m•2-n. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig3large.jpg" target="_blank">, por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Os ânions iodeto são esperados para participar prontamente como XB-aceitador na formação de estruturas supramoleculares com haloperfluoroalkanes44. No entanto, permanece desafiador para antecipar o número e a topologia da espécie coordenada XB-doador. Na verdade, ânions haleto normalmente estão envolvidos em dois ou três XBs46,,47,48, mas os números mais altos de coordenação também foram observados49,50.
Aqui, descrevemos um procedimento para a obtenção de altamente fluorado XB ILCs e um procedimento detalhado para a identificação e caracterização da ocorrência de XB. A sequência de análise aqui relatados e utilizados para identificar o XB pode ser considerada como um procedimento geral e pode ser aplicada para a caracterização de qualquer tipo de sistema XB.

<table><tbody><tr><td>1-Metil-imidazol&nbsp;</td><td>Reagente líquido Sigma-Aldrich</td><td>M50834-500G</td><td>Reagente líquido</td></tr><tr><td>1-Iodoetano</td><td>Reagente líquido Sigma-Aldrich</td><td>I7780-100G</td><td>Reagente líquido</td></tr><tr><td>1-Iodobutano</td><td>Reagente líquido Sigma-Aldrich</td><td>167304-100G</td><td>Reagente líquido</td></tr><tr><td>1-Iodohexano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238287-100G</td><td>Reagente líquido</td></tr><tr><td>1-Iodooctano</td><td>Reagente</td><td></td><td></td> líquido Sigma-Aldrich 238295-25G</tr><tr><td>1-Iododecano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238252-100G</td><td>reagente líquido</td></tr><tr><td>1-Iododecano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238260-100G</td><td>reagente líquido</td></tr><tr><td>Acetonitrila</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>271004-1L</td><td>solvente orgânico</td></tr><tr><td>Iodeto de perfluorooctilo&nbsp;</td><td>Apollo Scientific</td><td>PC6170</td><td>doador de ligação de halogênio fluorado&nbsp;</td></tr><tr><td>Iodeto de perfluorodecil</td><td>Apollo Scientific</td><td>PC5970</td><td>reagente/halogen-bond doador fluorado&nbsp;</td></tr><tr><td>Éter bis(2,2,2-trifluoroetil)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>287571-5G</td><td>Padrão interno para RMN</td></tr><tr><td>Clorofórmio-d</td><td>Solvente Sigma-Aldrich</td><td>151823-100G</td><td>para RMN</td></tr></tbody></table>

das moléculas aos materiais: novos cristais de líquidos iônicos através de colagem de halogênio de engenharia

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

Neste documento, podemos demonstrar que uma abordagem bottom-up, com base em halogênio (XB), de ligação pode ser aplicada com sucesso para a concepção de um novo tipo de cristais líquidos iônicos (ILCs). Tirando vantagens da alta especificidade do XB para haloperfluorocarbons e a capacidade de ânions para atuar como XB-aceitadores, obtivemos complexos supramoleculares baseados iodetos de alquila-methylimidazolium-3-1 e iodoperfluorocarbons, superando o well-known rugosidade entre hidrocarbonetos (HCs) e perfluorocarbonos (PFCs). A alta direção do XB, combinado com o efeito de fluorophobic, permitiu-nos obter cristais líquidos de enantiotropic onde um ânion supramolecular XB rígido, não aromáticos, atua como núcleo de mesogenic.
Análise da estrutura do complexo entre o iodeto de 1-etil-3-methylimidazolium e iodoperfluorooctane mostraram a presença de uma estrutura em camadas, que é uma manifestação da tendência bem conhecida a segregação das correntes de perfluoroalkil um raio-x. Isto é consistente com a observação de esmates superfluido. Além disso, todos os complexos relatados derretem abaixo de 100 ° C, e a maioria são mesomorfia mesmo à temperatura ambiente, apesar de que as matérias-primas foram não-mesomorfia na natureza.
A estratégia supramolecular relatada aqui fornece novos princípios de design para design de mesogen, permitindo uma classe totalmente nova de materiais funcionais.

Diferencial de varredura (DSC) de calorimetria, POM e análise térmica química (TGA), bem como 1H e 19F NMR foram usados para caracterizar os complexos obtidos. Boa qualidade monocristais de 1-2 •2-8 foram obtidos a partir de uma solução de 1:2, os componentes de partida em acetonitrila por evaporação lenta do solvente à temperatura ambiente.
Análises de DSC às misturas de 1-2 e 2-8, com diferentes proporções estequiométricas, permitiu-nos derivar que a estequiometria certa coordenação entre o sal imidazólio e o iodoperfluoroalkane é 1:2. Na verdade, a termograma DSC do 1:1 complexos na Figura 4A mostra a presença do uncomplexed imidazólio sal 1-2 (pico a 57 ° C), enquanto no 1:3 complexo que há um puro excesso 2-8 (ponto de fusão 24 ° C). Por outro lado, a termograma do complexo 1:2 mostra um único pico distintas dos compostos de partida, demonstrando que uma nova espécie cristalina pura foi formada.
Análises TGA confirmaram este resultado. De fato, somente após a mistura de 1-12 e 2-10 na proporção de 1:2, uma amostra homogénea obteve-se, que lançou quantitativamente o bloco de construção fluorados a uma temperatura superior a iodoperfluorodecane de uncomplexed (Figura 5A e 5B).
19 F NMR foi aplicado como um simples, eficaz, e uma ferramenta sensível para detectar a formação de XB adutos. O XB entre o iodo deficiente de elétrons da iodoperfluoroalkanes e a– ânion influencia fortemente os sinais da -CF2-grupo (δ = −60, 0 ppm) e dá origem a turnos de campo detectável de ressonâncias 19F NMR. Um valor Δδ de 1,2 ppm foi medido para o complexo 1-2 •2-8, confirmando a ocorrência de interações noncovalent atraentes, envolvendo átomos de halogênio como espécie eletrofílica (Figura 6). Além disso, gravando consecutivos 1H e análises de F NMR 19na presença de éter 2, 2,2-trifluoroetil como padrão interno para a integração do sinal, a estequiometria de 1:2 entre o XB-aceitador e doador módulos tem sido mais confirmado.
Simples de análise de raios-x de cristal de 1-2 •2-8 confirmou que o XB conduz a formação de um complexo supramolecular trimeric onde o ânion iodeto atua como um aceptor de XB bidentado, vinculando duas correntes de gases fluorados. O I··· Eu– distâncias são quase as mesmas [3.4582(9) Å e 3.4625(10) Å] e aproximadamente correspondem a 27% encurtamento no que diz respeito a Pauling raios do iodo átomo e iodeto de ânion, respectivamente51e a soma da vdW. A alta direção do XB é confirmada pela C-I··· Eu– ângulos de 174.1(1) e 175.4(2) °, respectivamente(Figura 7A). Duas conformações igualmente povoadas são observadas para os cátions imidazólio, que ficar aproximadamente no mesmo plano e são relacionados por um eixo duplo não-cristalográficas. Figura 7B mostra a separação entre as partes iônicas e neutras, bem como entre as correntes HC e PFC, dentro do cristal (transtorno removido).
Estudos de DSC e POM revelaram que todos os complexos derreteram em temperaturas inferiores a 100 ° C (Figura 8A), como típico para líquidos iônicos. Além disso, todos apresentam um enantiotropic comportamento cristalina líquida, quando alguns à temperatura ambiente, com SmB e SmA fases (Figura 8A). No resfriamento, a transição de SmA-SmB foi identificada pelas estrias características em toda a volta dos fãs (Figura 8B, à esquerda). As estrias desapareceram na refrigeração mais abaixo a transição.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig4.jpg"> Figura 4: diferencial de calorimetria de varredura. Termogramas DSC de amostras preparadas pela mistura de 1-2 e 2-8, em diferentes proporções estequiométricas: 1:3 amostra (topo), amostra de 1:2 (média) e 1:1 amostra (parte inferior). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig5.jpg"> Figura 5:análise térmica. Ciclos de aquecimento e resfriamento de DSC (A) e análise TGA (B) em uma amostra preparada pela mistura de 1-12 e 2-10 na proporção molar de 1:2. Esta figura foi modificada de referência37. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig6.jpg"> Figura 6 : 19 Análise de NMR F. 19 Espectro de RMN de F em CDCl3 de 2-8 (em cima) e relacionadas com o complexo do halogênio-ligado 1-2 •2-8 (parte inferior). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig7.jpg"> Figura 7 : Análise de cristal único de raio-x. (A), a unidade assimétrica do complexo 1-2 •2-8, mostrando a formação de um superanion trimeric onde duas correntes de gases fluorados são ligados à central ânion de– (um único conformador de cátion desordenado é relatado); (B) imidazólio sal 1-2 e o iodoperfluorooctane 2-8 segregam ao longo do cristalográficas b-eixo; (C) lado ver apresentando iônico e áreas de fluorcarbono da estrutura. Código de cor: cinzento, o carbono; azul, nitrogênio; magenta, iodo; verde, flúor; branco, hidrogênio. Títulos de halogênio retratados como linhas cinzentas. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig8.jpg"> Figura 8 : Polarizada microscopia óptica. () Gráfico de thethermal transições de complexos de halogênio-ligado 1-m•2- n medido pelo estágio quente POM (azul é sólido, vermelho é SmB, e laranja é SmA fases). (B) óptica texturas das fases esmates observaram para 1-12•2-10 de reflexão do estado isotrópico. Esquerda: Fase de SmB a 77 ° C; Direita: SmA fase a 83 ° C. Barra de escala: 100 µm. Esta figura foi modificada de referência37. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig8large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Largura espectral (KHz)</td>
			<td>Número de exames</td>
			<td>Atraso de pulso (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>Tabela 1: parâmetros de aquisição para 1 H e 19 Experimentos de F NMR

Um protocolo para a síntese de um novo tipo de mesogens, com base no ânion do halogênio-ligado supramolecular [nF C2n + 1-I··· I··· -CnF2n + 1]−, é relatado.

Das moléculas aos materiais: novos cristais de líquidos iônicos através de colagem de halogênio de engenharia

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 ...

O objetivo geral deste protocolo é fornecer um procedimento para a preparação de novos cristais líquidos iônicos supramoleculares baseados em ligação halogenada, partindo de blocos constituintes não mesomórficos. A ligação halogênio tornou-se uma ferramenta para o controle de fenômenos de autoagregação e pode desempenhar um papel muito importante na determinação das propriedades físicas e químicas de biomateriais. A ligação halogênio é suficientemente forte para superar o campo mais fraco existente entre compostos perfluorocarbonados e hidrocarbonetos e pode ser explorada para introduzir quaisquer módulos fluorados em um novo material supramolecular.De modo geral, pessoas novas nesse método são desconfiadas porque os halogênios são espécies ricas em elétrons. No entanto, em átomos de halogênio ligados covalentemente, surge uma região de potencial eletrostático positivo ao longo do prolongamento da ligação covalente. A capacidade de um íon participar de ligações halogenadas com a direcionalidade ideal da interação nos deu a ideia de aplicar este método ao design de cristais líquidos aniônicos.Para preparar os complexos ligados por halogênio a partir de solução, primeiro dissolva 50 miligramas do sal de imidazólio em 0,5 mililitros de acetonitrila. Em seguida, dissolva 229 miligramas de iodeto de perfluorooctila em 0,5 mililitros de acetonitrila. Misture as duas soluções em um frasco.Em seguida, coloque o frasco em um recipiente contendo óleo de parafina e deixe o solvente difundir lentamente no óleo à temperatura ambiente. Ainda é difícil prever a composição e a arquitetura da estrutura supramolecular final, pois os ânions de iodo podem atuar como aceptores multidentados de ligação halógena. No entanto, a análise de AC e de difração de raios X revelou que o ânion de iodo se liga preferencialmente às cadeias perfluorooctílicas.Para preparar complexos ligados por halogênio utilizando a metodologia de fusão, misture o sal de imidazolínio com o iodoperfluoroalcano apropriado em um frasco de vidro borossilicato transparente equipado com um bastão de agitação magnética. Feche o frasco e coloque-o em um banho de óleo sob agitação vigorosa. Aqueça a mistura reacional a 70 graus Celsius por 15 minutos.Em seguida, resfrie a mistura até a temperatura ambiente. Moléculas perfluoradas são altamente voláteis; portanto, esta metodologia exige um sistema selado para minimizar a volatilidade do iodo-perfluoroalcano. Prepare uma camada fina da amostra colocando uma quantidade equivalente à ponta de uma espátula do complexo supramolecular entre dois microcubos de vidro.Coloque a amostra na platina quente de um microscópio óptico com polarizador entre dois polarizadores cruzados e aqueça a amostra até fundi-la. Por fim, submeta a amostra a ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento para promover transições de fase. A análise por DSC do complexo obtido a partir do sal de imidazólio e iodo-perfluorooctano foi compatível com a estequiometria preferencial de 1:2.O termograma do complexo 1:1 mostra o sal de imidazólio não complexado. Já no complexo 1:3, há excesso de iodo-perfluorooctano puro. O termograma do complexo 1:2 mostra um único pico distinto dos compostos iniciais, demonstrando que uma nova espécie cristalina pura foi formada.O espectro de RMN de flúor do complexo entre o sal de imidazólio e o iodo-perfluorooctano mostra um deslocamento para campo mais alto de 1,2 ppm para o grupo difluorometileno adjacente ao iodo, confirmando interações não covalentes envolvendo átomos de halogênio como espécies eletrofílicas. A análise por raios X de cristal único do complexo entre iodeto de 1-etil-3-metilimidazólio e iodo-perfluorooctano confirma que a ligação halogênio impulsiona a formação de um complexo supramolecular trimerizado, no qual o ânion iodeto atua como umceptor bidentado de ligação halogênio, ligando duas cadeias fluoretadas. A DSC e a microscopia óptica polarizada revelaram que todos os complexos fundiram em temperaturas inferiores a 100 graus Celsius e exibiram comportamento líquido cristalino antitrópico com fases esméticas B e esméticas A.Após o resfriamento, a transição entre as fases nemática A e nemática B foi identificada por estrias características na superfície das lâminas. O sistema supramolecular descrito no artigo demonstra, pela primeira vez, a aplicação de ligações halogênicas na construção de cristais líquidos iônicos supramoleculares. Graças a um projeto supramolecular preciso baseado na alta direcionalidade da ligação halogênica e no efeito fluoro-fóbico, é possível obter cristais líquidos antitrópicos a partir de sinthons supramoleculares halogênicos rígidos e não aromáticos como núcleo mesogênico.A abordagem supramolecular apresentada aqui representa uma plataforma atrativa para o desenvolvimento de novos materiais cristalinos líquidos e pode proporcionar novas oportunidades para a criação de materiais funcionais sofisticados.

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

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Síntese de Programmable principal de cadeia Elastômeros líquido-cristalinos Usando um de dois estágios Reação Tiol-acrilato

Demonstramos a preparação de elastômeros de cristal líquido (LCEs) à base de siloxano e epóxi e nanocompósitos LCE. Os LCEs são caracterizados em relação à deformação reversível, ordenação de cristal líquido e rigidez. Como uma aplicação potencial, demonstramos seu uso como substratos responsivos à forma em um dispositivo personalizado para cultura de células ativas.

Preparação de Monodomain cristal líquido elastômeros e de cristal líquido Elastomer nanocompósitos

Aqui, descrevemos protocolos para preparar eletrólitos de sal de bis(trifluorometano)sulfonimida líquido iônico à base de fosfônio e lítio e montar uma bateria de célula tipo moeda de íon de lítio não inflamável e com funcionamento de alta temperatura.

Síntese de líquidos iónicos baseados eletrólitos, Assembléia de baterias de iões de lítio, e as medições de desempenho em alta temperatura

Aqui, apresentamos um protocolo para desencadear uma transição de orientação de um cristal líquido em resposta à temperatura. São descritas metodologias para a preparação de uma amostra, a fim de observar a transição ea evolução de transição detalhada.

Transição Orientacional em Cristal Líquido Ativada pelo Crescimento Termodinâmico de Folhas Múltiplas Interfaciais

O objetivo do protocolo é criar filmes de polímero líquido cristalino que podem oscilar mecanicamente sob irradiação de luz contínua. Descrevemos em grande detalhe a concepção de filmes independente, pelo método de alinhamento de cristal líquido para a foto-atuação. O protocolo experimental aplicado para preparar este material é amplamente aplicável.

Preparação das redes de cristal líquido para macroscópica movimento oscilatório induzido pela luz

Aqui, apresentamos os protocolos de análises de diferencial-deteção de tempo-resolvido infravermelho vibracional espectroscopia e elétron difração que permitem observações das deformações de estruturas locais ao redor de moléculas de photoexcited em um colunar cristal líquido, dando uma perspectiva atômica, sobre a relação entre a estrutura e a dinâmica deste material fotoativa.

Novas técnicas para observar a dinâmica estrutural de cristais líquidos de Photoresponsive

Este artigo descreve o processo de microfluidic e parâmetros para preparar acionamento partículas do líquido cristalinos elastômeros. Este processo permite a preparação de partículas e a variação de seus tamanho e forma (de Oblatos para fortemente prolato, núcleo-shell e morfologias Janus) de actuação bem como a magnitude de atuação.

Microfluidic preparação dos atuadores do líquido cristalino de elastômero

É apresentada uma abordagem simples, reprodutível e versátil para a síntese de membranas de quadro orgânico-metal policristalino intergrown, em uma ampla gama de não modificado porosa e suportes não porosos.

Eletroforética cristalização das membranas ultrafinos estrutura Metal-orgânicos de alto desempenho

O presente protocolo descreve a cristalização de cristais de gelo microscópicos e hidratos de clatratos em dispositivos microfluídicos, possibilitando a troca líquida ao redor dos cristais formados. Isso fornece possibilidades incomparáveis para examinar o processo de cristalização e os mecanismos de ligação dos inibidores.

Uma abordagem microfluídica para o estudo da cristalização de hidratos de gelo e clatrato

Este protocolo discute a padronização para a preparação de sistemas líquidos iônicos baseados em CAGE para garantir a reprodutibilidade e agilizar o fluxo de trabalho geral em diferentes laboratórios científicos.

Desenvolvimento, caracterização e avaliação de sistemas líquidos iônicos baseados em CAGE para administração transdérmica

Aprenda a sintetizar cristais líquidos iônicos supramoleculares usando ligações de halogênio a partir de blocos não mesomórficos. Este método utiliza DSC e microscopia óptica polarizada para análise térmica e caracterização de transições de fase.

Das moléculas aos materiais: novos cristais de líquidos iônicos através de colagem de halogênio de engenharia

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