1،3،5-Triphenylbenzene وCorannulene كما الكترون المستقبلات ليثيوم الإذابة بالإكترونات الكترون حلول

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

واضعو التقرير على دراسات الموصلية التي أجريت على الليثيوم الإذابة بالإكترونات حلول الإلكترون (LiSES) أعدت باستخدام نوعين من الهيدروكربونات العطرية المتعددة (الهيئة العامة للإسكان)، وهي 1،3،5-triphenylbenzene وcorannulene، كما مستقبلات الإلكترون. تم حل هذه الكربوهيدرات الصلبة لأول مرة في رباعي هيدرو الفوران (THF) لتكوين محلول. ثم حل الليثيوم المعدني إلى هذه الحلول الهيئة العامة للإسكان / THF أن تسفر إما الأزرق أو الأخضر حلول الزرقاء، والألوان التي تدل على وجود الإلكترونات الإذابة بالإكترونات. قياسات الموصلية في درجة الحرارة المحيطة التي أجريت على LiSES 1،3،5-triphenylbenzene القائم، تدل لى _اكس TPB (THF) _24.7 (س = 1، 2، 3، 4)، أظهرت زيادة التوصيل مع زيادة لي: نسبة الهيئة العامة للإسكان من س = 1 إلى 2. ومع ذلك، انخفض التوصيل تدريجيا على مواصلة زيادة النسبة. والواقع أن الموصلية لى _س TPB (THF) _24.7 ل x = 4 هو أقل حتى من لس س كو (THF) ₂₄₇ (س = 1، 2، 3، 4، 5)، وأظهرت علاقات خطية مع المنحدرات السلبية، مما يدل على أن السلوك معدني مماثل لثنائي الفينيل وnaphthalene- LiSES مقرها.

Introduction

الليثيوم حلول الإذابة بالإكترونات (LiSES) أعدت باستخدام يحتمل أن الهيدروكربونات بسيطة يومين حلقة العطرية المتعددة (الهيئة العامة للإسكان) مثل ثنائي الفينيل والنفثالين استخدامها كما الأنودات السائلة في خلايا الليثيوم refuelable ^1-7. في LiSES، شكلت هذه الجزيئات الهيئة العامة للإسكان بسيطة مثل مستقبلات الإلكترون للإلكترونات الإذابة بالإكترونات من الليثيوم المعدني المنحل.

تتقدم من هذين النظامين الدائري، ومنذ ذلك الحين قام الكتاب بدراسات قياس الموصلية على LiSES التي تعد باستخدام متعددة الحلقات أكثر تعقيدا، بدءا من مجموعة من المشتقات مشتقاق-2،4-dienone ^8. وتشمل هذه متعددة الحلقات متعددة الحلقات أكبر (> حلقتين من البنزين) ومتعددة الحلقات مع بدائل دمجها في حلقاتها العطرية. ومن المتوقع أن تستوعب أكثر من ذرات الليثيوم في جزيء الهيئة العامة للإسكان من أي ثنائي الفينيل أو النفثالين مما أدى إلى LiSES مع كثافة طاقة أعلى جزيء الهيئة العامة للإسكان أكبر مع أكثر من حلقتين. الهدف من introducجي بدائل في متعددة الحلقات هو جعل الهيئة العامة للإسكان استعرض الإلكترونات بسهولة أكبر ويصبح أكثر استقرارا كما polyanions في LiSES.

كجزء من الجهود المستمرة لتطوير LiSES مع كثافة طاقة أعلى، وهذه الورقة تقريرا عن توصيف LiSES أعدت من corannulene التي الإجراء الأدب ⁹ وكذلك 1،3،5-triphenylbenzene، TPB توليفها من قبل الأدب معدلة بشكل طفيف ¹⁰ . 1،3،5-triphenylbenzene، كما هو مبين في الشكل رقم 1 (1)، ويمكن أن تصنف على أنها مشتق ثنائي الفينيل مع اثنين من حلقات فينيل إضافية في مناصب 3 و 5 من نفس العصابة. وبما أن هذا الجزيء أربع حلقات البنزين، يجب أن امتصاص 4 ذرات لي في جزيء، وهو ما يزيد عن ثنائي الفينيل (بحد أقصى 2.5 حكمه الخلد من لي في الهيئة العامة للإسكان في 0.5 M الحل) والنفثالين (<2.5 حكمه الخلد الليثيوم في جزيء) .

Corannulene هو خاتم خمس سنوات رتبت الهيئة العامة للإسكان في شكل وعاء كما هو مبين في الشكل 1 (2). وقد أثبتت Zabula وآخرون. ⁽¹¹⁾ وجدوى حل الليثيوم معدني في محلول corannulene / رباعي هيدرو الفوران (THF) لتكوين محلول مع خمسة أيونات ليثيوم ⁺ تقع بين اثنين من tetraanions مستقرة من corannulene.

الشكل 1: الهياكل الجزيئية 1،3،5-triphenylbenzene (1) وcorannulene (2) تصنف 1،3،5-triphenylbenzene كما مشتق ثنائي الفينيل مع اثنين من حلقات فينيل إضافية في مناصب 3 و 5 من نفس العصابة. . Corannulene هو الهيئة العامة للإسكان خمسة الدائري مع حلقات البنزين الخمسة رتبت في شكل وعاء. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

وهكذا، على حد سواء 1،3،5-triphenylbenzene وcorannulene من المرشحين المحتملين للحصول على الطاقة العاليةLiSES الكثافة.

Protocol

1. إجراء التحضير لل1،3،5-Triphenylbenzene (1)

1. وضع خليط من acetophenone (4.0 غرام، 33.3 ملمول) و 100 مل من الايثانول المطلق إلى أسفل ثلاثة الرقبة 250 مل قارورة مستديرة مزودة محرك مغناطيسي، الجزر مكثف، مدخل النيتروجين، الفوار، واسقاط القمع ومقياس الحرارة. إضافة رابع كلوريد السيليكون (11.9 غرام، 8.0 مل، 70.2 مليمول، 2.1 مكافئ.) إلى الخليط في جزء واحد في 0 درجة مئوية تحت النيتروجين باستخدام قمع إسقاط.
2. مراقبة تطور كلوريد الهيدروجين الغازي لمدة 10 دقيقة. ثم يحرك خليط التفاعل عند 40 درجة مئوية لمدة 20 ساعة.
3. يبرد خليط التفاعل إلى 23 درجة مئوية وتصب في 200 غرام من الماء الممزوج الجليد (1: 1 نسبة الكتلة).
4. استخراج الخليط الناتج مع ثنائي كلورو ميثان (2 × 100 مل) باستخدام قمع الاستخراج.
5. غسل مقتطفات مجتمعة مرة واحدة مع محلول مشبع من كلوريد الصوديوم (100 مل)، وجاف أكثر من 15 غرام من اللامائية MgSO _4. تصفية الجزء السائل من ثم التركيز لناجي المبخر الدوار.
6. تنقية المنتج عن طريق التبلور من الإيثانول (حل في الحد الأدنى من الإيثانول تليها التبخر الجزئي المذيب، والحفاظ على 6 درجات مئوية خلال الليل، والترشيح السريع) للحصول على 2.2 غرام (العائد 63٪) من 1،3،5-triphenylbenzene (1) كما بلورات صفراء شاحبة.
   ملاحظة: ¹ H-NMR (400 ميغاهيرتز، CDCl _3): δ = 7.41 (م، 3H)، 7.50 (م، 6H)، 7.72 (د، 6H، J = 7.33Hz)، 7.80 (ق، 3H) ¹³ C-NMR (400 ميغاهيرتز، CDCl _3): δ = 125.21، 127.39، 127.57، 128.88، 141.18، 142.38.

2. LiSES إعداد مع 1،3،5-Triphenylbenzene

1. إعداد 1،3،5 المستندة إلى triphenylbenzene-LiSES
   ملاحظة: 1،3،5-triphenylbenzene المستخدمة في هذه الورقة تم تصنيعه حسب الإجراء الموضح أعلاه. ويتم الرمز لى LiSES المستندة 1،3،5-triphenylbenzene _س TPB (THF) _24.7 حيث x يدل لى: نسبة المولي الهيئة العامة للإسكان وTPB يدل 1،3،5-triphenylbenzene. إعداد ليس TPB (THF) _24.7 داخل صندوق قفازات مليئة الأرجون في درجة الحرارة المحيطة من خلال الخطوات التالية:
   1. قياس خارج كميات محددة جيدا من معدني لي، THF وTPB على حدة داخل صندوق قفازات لتحقيق هدف تكوين المولي لى _س TPB (THF) _24.7 ل x = 1 و 2 و 3 و 4. استخدام 41.6 ملغ، 83.3 ملغ، 124.9 ملغ، 166.6 ملغ من لي ل x = 1، 2، 3 و 4 على التوالي.
   2. لكل من العينات LiSES أربعة لتكون على استعداد، ويحل 1.84 غرام من فرع منع الإرهاب في 12 مل من THF داخل أربعة قناني زجاجية منفصلة لتشكيل 12 مل من الحلول عديم اللون من TPB (THF) _24.7 لكل زجاجة. استخدام 0.5 M 1،3،5-triphenylbenzene في كل الحلول.
   3. إضافة معدنية زنه لي تحبط إلى زجاجات أربعة وختم الزجاجات مع بارافيلم.
   4. يحرك الخليط في كل ليلة وضحاها زجاجة باستخدام محرك مغناطيسي المغلفة الزجاج لضمان حل كامل لامع لي.
2. قياسات الموصلية
   1. حملمن جميع القياسات التوصيل باستخدام مسبار خلية التوصيل القياسية على أساس تقنية أربعة القطب. إرفاق التحقيق خلية إلى متر. مسبار لديه وظيفة الثانوية لقياس درجة الحرارة الحل في الوقت نفسه، وعرض كل من القياسات التوصيل ودرجة الحرارة.
   2. قبل القياسات، ومعايرة العداد باستخدام 50 مل من معيار 0.01 حل M مائي بوكل المقدمة من قبل الشركة المصنعة التحقيق التوصيل خارج صندوق قفازات.
   3. تنفيذ جميع القياسات الموصلية لLiSES أساس 1،3،5-triphenylbenzene، لي _س TPB (THF) _24.7 ل x = 1، 2، 3، 4 داخل صندوق قفازات.
   4. لكل من هذه LiSES، من اجل الخروج من العينة إلى اسطوانة الزجاج قصيرة وتزج التحقيق في الحل. تسجيل قياس الموصلية على مدى فترة من 1-2 ساعات حتى كل عوائد العينة إلى درجة حرارة الغرفة. الوقت الذي يستغرقه لكل عينة للعودة إلى درجة حرارة الغرفة هو ~ 1-2 ساعة. التحقيق ثسوء تبقى مغمورة في العينة لكامل مدة من قياس الموصلية.

3. Corannulene

1. إعداد LiSES القائم على corannulene
   ملاحظة: تم توليفها وcorannulene المستخدمة في هذه الورقة في كلية التربية الرياضية والعلوم الرياضية، جامعة تايوان الوطنية باستخدام إجراء الأدب متعددة الخطوات ⁹ يتم الرمز وLiSES القائم على corannulene لى _اكس كو (THF) ₂₄₇ حيث x يدل لى: الرحى الهيئة العامة للإسكان نسبة وكو يدل على corannulene. إعداد لي _س كو (THF) ₂₄₇ داخل صندوق قفازات مليئة الأرجون عند درجة حرارة الغرفة من خلال الخطوات التالية:
   1. قياس خارج كميات محددة جيدا من معدني لي، THF وكو على حدة داخل صندوق قفازات لتحقيق تكوين الرحى الهدف من لي _س كو (THF) ₂₄₇ ل x = 1، 2، 3، 4 و 5. استخدام 4.2 ملغ، 8.3 ملغ، 12.5 ملغ، 16.6 ملغ و 20.8 ملغ من لي ل x = 1، 2، 3، 4 و 5 على التوالي.
   2. NEXر، لكل من العينات LiSES خمسة (س = 1، 2، 3، 4 و 5) أن تكون على استعداد، ويحل 0.15 غرام من كو في 12 مل من THF داخل خمس قوارير زجاجية منفصلة لتشكيل 12 مل من محلول عديم اللون من كو (THF) ₂₄₇ في كل زجاجة. استخدام تركيز corannulene من 0.05 م).
   3. المقبل، إضافة معدنية زنه لي تحبط إلى زجاجات خمسة من كو (THF) ₂₄₇ وختم الزجاجات مع بارافيلم.
   4. يحرك الخليط في كل ليلة وضحاها زجاجة باستخدام محرك مغناطيسي المغلفة الزجاج لضمان حل كامل للالليثيوم المعدنية.
2. قياسات الموصلية
   1. لالموصلية مقابل قياسات درجات الحرارة، وإزالة كل من الزجاجات الخمس التي تحتوي لي _س كو (THF) ₂₄₇ ل x = 1، 2، 3، 4 و 5 بشكل فردي من صندوق قفازات، ألفه مع طبقة إضافية من شبه فيلم وتزج به داخل حاوية الستايروفوم معزولة مليئة الثلج الجاف.
      ملاحظة: إن عينات LiSES لن تدخل حيز تابعالعمل مع أي رطوبة أو الأكسجين أثناء وجودها خارج صندوق قفازات لتم اغلاق الزجاجات.
   2. تبريد كل زجاجة إلى حوالي 10 درجة مئوية عن طريق الحفاظ على كل زجاجة منغمسين في الثلج الجاف لمدة 30 دقيقة قبل أن يتم نقله مرة أخرى إلى صندوق قفازات لقياس الموصلية.
   3. تطهير ما قبل غرفة من صندوق قفازات لا يقل عن 5 مرات لكل تبريد عينة للتأكد من عدم وجود آثار للمياه التكثيف تصاحب زجاجة مرة أخرى في صندوق قفازات.
   4. على غرار الطريقة التي الموصلية مقابل قياسات درجات الحرارة جمعت لLiSES القائم على النفثالين عينات ^1، وقياس الموصلية من لي _س كو (THF) ₂₄₇ (س = 1، 2، 3، 4، 5) على مدى فترة من واحد إلى ساعتين حتى كل عينة عادت إلى درجة حرارة الغرفة. سيبقى المسبار منغمسين في عينة لكامل مدة من قياس الموصلية.

النتائج

التفاعل بين كميات متنوعة من الليثيوم ومخاليط 1،3،5-triphenylbenzene مع THF يعطي الحلول زرقاء اللون الأزرق أو الأخضر عميقة كما هو مبين في الشكل 2، أما اللون الفاتح يشير إلى أن عينة معينة من LiSES لديها تركيز منخفض من الإلكترونات الإذابة بالإكترونات. يدل 1،3،5-triphenylbenzene زياد?...

Discussion

لLiSES أساس 1،3،5-triphenylbenzene، عينة مع لون فاتح وتبين أنه يحتوي على تركيز منخفض من الإلكترونات الإذابة بالإكترونات. لي _س TPB (THF) _24.7 (ل x = 1، 2، 3، 4) يدل على السلوك في التوصيل لها مقابل س مماثلة لتلك التي شوهدت لLiSES مصنوعة من الفينيل والنفثالين ^{1 و 2.} هناك زياد?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Tetrahydrofuran Anhydrous, ≥99.9%, Inhibitor-free	Sigma Aldrich	401757-100ML
Lithium Foil	Alfa Aesar	010769.14
Cond 3310 Conductivity Meter	WTW	Not Applicable
1,3,5-triphenylbenzene			Synthesized from acetophenone according to procedure described in literature
Silicon tetrachloride	Sigma Aldrich	215120-100G
acetophenone	TCI	A0061-500g
Ethanol	Merck Millipore	1.00983.2511
Corannulene			Synthesized by literature procedure