1,3,5-Triphenylbenzene y Corannulene como Electron Receptores de litio solvatados Electron Soluciones

Summary

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using 1,3,5-triphenylbenzene (TPB) and corannulene as electron receptors.

Abstract

Los autores informan sobre los estudios de conductividad realizadas en soluciones de electrones solvatados de litio (Lises) preparadas usando dos tipos de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), a saber, 1,3,5-triphenylbenzene y corannulene, como receptores de electrones. Los PAHs sólidos se disolvieron primero en tetrahidrofurano (THF) para formar una solución. a continuación, de litio metálico se disolvió en estas soluciones PAH / THF para producir cualquiera de las soluciones de azul o azul verdoso, colores que son indicativas de la presencia de electrones solvatados. Las mediciones de conductividad a temperatura ambiente llevado a cabo en Lises 1,3,5-basados triphenylbenzene, denotado por Li _x TPB (THF) _24,7 (x = 1, 2, 3, 4), mostró un aumento de la conductividad con aumento de Li: relación de PAH de x = 1 a 2. Sin embargo, la conductividad disminuye gradualmente al aumentar aún más la relación. De hecho, la conductividad de Li _x TPB (THF) _24,7 para x = 4 es aún más bajo que para x </em> = 1. Este comportamiento es similar a la de los Lises informó anteriormente preparados a partir de bifenilo y naftaleno. Conductividad en función de mediciones de temperatura en Lises basado en corannulene, denotadas por Li _x Cor (THF) ₂₄₇ (x = 1, 2, 3, 4, 5), mostró relaciones lineales con pendientes negativas, lo que indica un comportamiento metálico similar a bifenilo y naftaleno lises base.

Introduction

Soluciones de electrones solvatados de litio (Lises) preparadas utilizando hidrocarburos simples con dos anillos aromáticos policíclicos (HAP), tales como bifenilo y naftaleno potencialmente pueden ser utilizados como ánodos de líquidos en las células de litio refuelable ^1-7. En los Lises, estas moléculas de PAH simples sirvieron como los receptores de electrones para electrones solvatados de litio metálico disuelto.

Pasar de estos sistemas de dos anillos, los autores han desde entonces llevado a cabo estudios de medición de la conductividad en Lises que se preparan utilizando PAH más complejos, empezando por el grupo de derivados de ciclopenta-2,4-dienona ^8. Estos incluyen los HAP HAP más grandes (> dos anillos de benceno) y PAH con sustituyentes incorporados en sus anillos aromáticos. Se espera que una molécula de PAH más grande con más de dos anillos de dar cabida a más átomos de litio por molécula PAH que cualquiera de bifenilo o naftaleno que resulta en Lises con una densidad de energía más alta. El objetivo de introing sustituyentes en los HAP es hacer que el HAP aceptar electrones más fácilmente y se vuelven más estables como polianiones en Lises.

Como parte de los esfuerzos en curso para desarrollar Lises con mayor densidad de energía, este documento presentará un informe sobre la caracterización de Lises preparados a partir de corannulene hecha por el procedimiento de la literatura ^9, así como 1,3,5-triphenylbenzene, TPB sintetizada por una literatura ligeramente modificada ¹⁰ . 1,3,5-triphenylbenzene, como se muestra en la Figura 1 (1), puede ser clasificado como un derivado de bifenilo con dos anillos de fenilo adicionales en las posiciones 3 y 5 del mismo anillo. Dado que esta molécula tiene cuatro anillos de benceno, se debe captador 4 átomos de Li por molécula, que es más que para bifenilo (máximo 2,5 equivalentes molares de Li por HAP en 0,5 M solución) y naftaleno (<2,5 equivalentes molares de litio por molécula) .

Corannulene es un anillo de cinco PAH dispuesto en una forma de cuenco, como se muestra en la Figura 1 (2). Zabula et al. ¹¹ han demostrado la viabilidad de la disolución de litio metálico en una solución de corannulene / tetrahidrofurano (THF) para formar una solución con cinco iones Li ⁺ intercalados entre dos tetraanions estables de corannulene.

Figura 1: Las estructuras moleculares de 1,3,5-triphenylbenzene (1) y corannulene (2) 1,3,5-triphenylbenzene se clasifica como un derivado de bifenilo con dos anillos de fenilo adicionales en las posiciones 3 y 5 del mismo ciclo. . Corannulene es un HAP cinco anillos con sus cinco anillos de benceno dispuestas en una forma de tazón. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

De este modo, tanto 1,3,5-triphenylbenzene y corannulene son candidatos potenciales para la alta energíaLises densidad.

Protocol

1. Procedimiento para la preparación de 1,3,5-Triphenylbenzene (1) Colocar una mezcla de acetofenona (4,0 g, 33,3 mmol) y 100 ml de etanol absoluto en un matraz de tres bocas de 250 ml de fondo redondo equipado con agitador magnético, condensador de reflujo, entrada de nitrógeno, un borboteador, embudo de goteo y termómetro. Añadir tetracloruro de silicio (11,9 g, 8,0 ml, 70,2 mmol, 2,1 eq.) A la mezcla en una porción a 0 ° C en atmósfera de nitrógeno mediante el embudo de goteo. Observar l…

Representative Results

La reacción entre diversas cantidades de litio y mezclas de 1,3,5-triphenylbenzene con THF da soluciones de color azul o azul verdoso profundas como se muestra en la Figura 2. Un color de la luz indica que la muestra particular de Lises tiene una baja concentración de electrones solvatados. 1,3,5-triphenylbenzene demuestra aumento de la conductividad con aumento de Li: relación de PAH 1-2 en solución 0,5 M THF (Tabla 1). Sin embargo, el valor de la conductividad disminuye gradualmen…

Discussion

Para los Lises basados-1,3,5-triphenylbenzene, una muestra con un color de la luz muestra que tiene una baja concentración de electrones solvatados. Li _x TPB (THF) _24,7 (para x = 1, 2, 3, 4) demuestra un comportamiento en su conductividad en función de x similar a la observada para Lises hechos de bifenilo y naftaleno ^{1, 2} .Hay un aumento inicial en la conductividad con aumento de Li: relación de PAH 1-2 y una posterior disminución de la conductividad al aumentar a?…

Materials

Biphenyl Reagentplus, 99.5%	Sigma Aldrich	B34656-1KG
Tetrahydrofuran Anhydrous, 99.9%, Inhibi	Sigma Aldrich	401757-100ML
Iodine, Anhydrous, Beads, -10 Mesh, 99.999% trace metals basis	Sigma Aldrich	451045-25G
Lithium iodide, anhydrous, 99.95% (metals basis)	Alfa Aesar	40666
Lithium Ion Conducting Glass ceramics (Diameter 1" x 150 mm)	Ohara	LICGC(AG01)
Lithium Foil	Alfa Aesar	010769.14
Methanol anhydrous, 99.8%	Sigma Aldrich	322415-100ML
CompactStat : Electrochemical Analyser with Impedance	Ivium Technologies	Not Applicable
Cond 3310 Conductivity Meter	WTW	Not Applicable
Digital Multimeter, Model Fluke 179	Fluke Corporation	Not Applicable
1,3,5-triphenylbenzene	Synthesized from acetpohenone according to procedure described in literature
Silicon tetrachloride	Sigma Aldrich	215120-100G
acetophenone	TCI	A0061-500g
Ethanol	Merck Millipore	1.00983.2511