Name: from molecules to materials: engineering new ionic liquid crystals through halogen bonding
Uploaded: 2018-03-24T13:00:00
Duration: 6 min 44 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding at JoVE.com

Vi anerkender taknemmeligt støtte fra grant, ERC-2012-StG_20111012 FOLDHALO (Grant aftale nr. 307108).

Bemærk: Reaktioner blev udført i ovn-tørret glasvarer under atmosfære af nitrogen. Følg de sikkerhedsforanstaltninger, der er beskrevet i sikkerhedsdatablade for hvert kemikalie.
1. Sammenfatning af 1-Alkyl-3-methylimidazolium Iodid salte (1-m, figur 3)
<ol><li>I en tre-hals, rundbundet kolbe forsynet med en tilbageløbskøler, monteret med en nitrogen indløb, et termometer, et magnetisk omrøring bar og en varme olie bad, opløse 1,5 g (0,018 mol, 1 ækvivalent) af frisk destilleret 1-methyl-imidazol og 1.3 ækvivalent af 1-iodoalkane (kædelængde fra C2 til C12) i 10 mL acetonitril.</li>
	<li>Varme reaktionsblandingen til refluks (75-80 ° C indre temperatur) natten under atmosfære af nitrogen og derefter køle blandingen ned til stuetemperatur.</li>
	<li>Fjerne de flygtige materialer fra den resulterende blanding under reduceret tryk ved 50 ° C, ved hjælp af en rotatorisk fordamper. Bemærk: Imidazolium salte er meget hygroskopiske og de absorberer hurtigt vand fra luften. Således, det anbefales at gemme dem i en ekssikkator indtil brug.</li>
</ol>2. Sammenfatning af 1-m • 2-n XB komplekser
<ol><li>
Procedure 1: fra løsning (kun for 1-2 • 2-8 i figur 1)
	<ol>
<li>Der fremstilles en opløsning af 1-ethyl-3-methylimidazolium Iodid (1-2, MW = 238.07 g/mol) ved at opløse 50 mg (0,21 mmol, 1 ækvivalent) 1-2 i 0,5 mL acetonitril.</li>
		<li>Der fremstilles en opløsning af perfluorooctyl Iodid (2-8, MW = 545.96 g/mol) ved at opløse 229 mg (0,42 mmol, 2 equiv) 2-8 i 0,5 mL af acetonitril.</li>
		<li>De to opløsninger blandes i et hætteglas og holde hætteglasset i en krukke fyldt med paraffinolie.</li>
		<li>Lad opløsningsmidlet diffuse langsomt i paraffinolie ved stuetemperatur. Efter en periode spænder fra 3 til 7 dage, blev god kvalitet enkelte krystaller egnet til røntgen diffraktion analyse indhentet.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Procedure 2: Smelte metode Bemærk: Denne metode kræver en luft-forseglet system til at afbøde mod udsving i iodoperfluoroalkanes.<ol>
<li>Bland hver 1-alkyl-3-methylimidazolium Iodid (1-m) med den relevante iodoperfluoroalkanes (2- n) i forholdet 1:2 kindtand i et klart borsilikatglas hætteglas udstyret med en magnetisk omrøring bar.</li>
		<li>Luk hætteglasset og sætte det ind i et oliebad under kraftig omrøring.</li>
		<li>Varme ved 70 ° C ved hjælp af en varmeplade i 15 min. derefter cool blandingen ned til stuetemperatur.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 1H og 19F NMR eksperimenter
Bemærk: 1H NMR og 19F NMR spektre blev registreret ved 25 ° C på en NMR-spektrometer opererer på 499.78 MHz for 1H og 470.21 MHz for 19F, og ved hjælp af CDCl3 som opløsningsmiddel. TMS og CFCl3 blev brugt som interne standarder for kalibrering de kemiske skift i 1H NMR og 19F NMR, henholdsvis. Bis-(2,2,2-trifluoroethyl) ether, der indeholder både brint og fluor kerner, blev brugt som intern standard for konstateringen af forholdet mellem 1-m og 2- n i cocrystals.
<ol><li>
Forberedelse af prøven til NMR analyse og spectra kalibrering
	<ol>
<li>Opløs ca. 10 mg hver komplekse 1-m • 2-n i 0,5 mL af CDCl3.</li>
		<li>Tilføj 1 µL af 2,2,2-trifluoroethyl ether ved hjælp af en mikropipette.</li>
		<li>Lås prøven, indstille erhvervelse parametre som rapporteret i tabel 1, og Optag 1H og 19F NMR sammenhængende spektre, uden at fjerne NMR rør fra magnet, for at kunne fungere under de samme driftsbetingelser.</li>
		<li>Kalibrere integration parametre så som i 1H NMR spektre CH2O kvartet af bis(2,2,2-trifluoroethyl) ether (δ = 4,3 ppm) svarer til fire, og i 19F NMR spektrene CF3 triplet (δ = −74.5 ppm) af 2,2,2 - trifluoroethyl ether svarer til seks.</li>
		<li>Beregn forholdet -CF2-jeg signal område fra 2- n (δ = −61.2 ppm i 19F NMR spektre) og de -CH3 signal område fra 1-m (δ ≈ 4.0 ppm i 1H NMR spektre), for at vurdere forholdet mellem 2- n og 1-m i hvert kompleks.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. forberedelse af prøven til Hot scene polariseret Optisk mikroskopi (POM)
<ol><li>Forberede et tyndt lag af prøven ved at placere en spatel tip beløb af Supramolekylær komplekse 1-m• 2- n mellem to mikro cover glas (18 mm x 18 mm).</li>
	<li>Prøven anbringes i den varme fase mellem to krydsede polarisatorer, og opvarmes prøven til at smelte.</li>
	<li>Sende prøven til gentagne opvarmning/afkøling cyklusser for at fremme faseovergange. Krystallinske og den flydende krystallinske fase vil interagere med polariseret lys fører til lysstyrke og farve graduering, mens den isotropic fase vises mørke.</li>
</ol>

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Vi har rapporteret en let og alsidig protokol for syntese af XB fluorholdige ILCs hvor mesomorphicity er drevet af de Supramolekylær anioner [CnF2n + 1- I∙∙∙I∙∙∙I-CnF2n + 1]-.
Det er veletablerede, Ioniske væsker baseret på 1-alkyl-3-methylimidazolium salte kan udstille flydende krystallinske adfærd. Men uanset anion, ingen mesophases blev observeret for forbindelser med alkyl kæder kortere end 12 kulstofatomer. Det mest slående aspekt af de rapporterede materialer er derfor, at det er anisotropy af XB anion, der bestemmer mesophase dannelse. I virkeligheden, de strenge geometriske begrænsninger af XB pålægge at de intermolekylære vekselvirkning forekommer langs udvidelse af C-jeg obligation, på sigma hul med vinkler tæt på 180 °. Iodid anioner fungere som bidentate XB acceptorer, bindende to perfluorinated moduler, der viser lineær arrangement omkring centrale Iodid anion. Desuden bidrager, at perfluoralkyl kæder er stivere end tilsvarende HC kæder, og vedtage en snoet heliske struktur skyldes frastødning mellem 1,3-bortskaffes CF2 grupper9,52, yderligere til generation af stive, stang-lignende superanions.
Dette enig helt med den observation, at komplekser indeholdende iodoperfluorodecane (2-10) viser overgangen temperaturer højere end dem, der indeholder iodoperfluorooctane (2-8), som det tidligere er mere Anisotropisk. Derudover bestemmer kendte tendens45,53 af fluoroalkanes til at pakke i gråt faser opnåelse af SmB og SmA faser.
Superfluorinated ILCs rapporteret i dette papir viser for første gang anvendelse af XB i opbygningen af ILCs baseret på imidazolium salte. Takket være en nøjagtig Supramolekylær design baseret på den høje direktionalitet af XB og fluorophobic virkningen, er det muligt at opnå enantiotropic flydende krystaller baseret på en stiv, ikke-aromatiske, XB Supramolekylær kemi synthon som mesogenic kernen. Den flydende krystallinske funktionsmåde er uafhængig af længden af alkyl kæder.
Supramolekylær kemi tilgang præsenteres her repræsenterer en attraktiv platform for udformningen af nye flydende krystallinske materialer og kan give nye muligheder for udvikling af avancerede funktionelle materialer såsom stuetemperatur ionisk dirigenter, photoresponsive ILCs og flydende krystallinske elektrolytter for anvendelse i energi enheder.

Intermolekylære vekselvirkninger spiller en meget vigtig rolle ved fastsættelsen af fysiske og kemiske egenskaber på bulk materialer. Når en ny interaktion bliver tilgængelige, nye strukturer, nemlig bliver nye funktioner tilgængelige. Derfor, at udforske roman, specifikke ikke-kovalente interaktioner underliggende en intermolekylære anerkendelsesprocessen kan åbne nye perspektiver på forskellige områder såsom materialer videnskaber, katalyse, drug design, Supramolekylær kemi og krystal ingeniør. Dette var tilfældet for den XB, der for nylig blev en rutinemæssig redskab for kontrollerende sammenlægning og samlesæt fænomener1,2,3,4,5.
Ifølge IUPAC definition6: "en halogen bond opstår, når der er tegn på en netto attraktive interaktion mellem en elektrofil region tilknyttet et halogen atom i en molekylær enhed og en nukleofil region i en anden, eller det samme, Molekylær enhed." En skematisk fremstilling af XB som vist i figur 1, hvor X er elektrofil halogen atom (Lewis syre, XB donor) og Y er en donor af electron density (Lewis base, XB acceptor).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig1.jpg"> Figur 1: Skematisk fremstilling af halogen bond. Elektrofil halogen atomer (XB-donorer) er kovalent kædet sammen med en bred vifte af molekylære stilladser (R), mens XB-acceptorer (Y) kan være neutrale eller anioniske arter. Dette tal er blevet genoptrykt fra reference2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Ved første øjekast kan det synes, at denne definition tackler noget forvirrende aspekter, da halogen atomer, på grund af deres høje elektronegativitet, typisk er betragtes som steder af high electron density. Men opførsel af halogen atomer som electrophiles er ganske almindelige og har været elegant rationaliseret af Politzer et al. med indførelsen af "σ-hul" concept7.
Når et halogen atom er involveret i en kovalent binding, en elektron omfordeling opstår og elektroniske tætheden bliver anisotrope8,9,10,11. Form af atomet bliver fladtrykt og en region af positive elektrostatisk potentiale (de såkaldte σ-hul) udvikler langs en udvidelse af den kovalente bånd, på den yderste overflade af halogen atom (figur 2A). Denne positive region er omgivet af et bælte af negative elektrostatisk potentiale, ortogonale i forhold til den kovalente bånd. Denne model synes at løse "enigma" af XB da det forklarer de non-kovalente interaktion mønster af kovalent bundet halogen atomer, og de tilknyttede retningsbestemte indstillinger, dvs., lineære interaktioner med nukleofiler og tværgående interaktioner med electrophiles.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig2.jpg"> Figur 2: Anisotropisk distribution af elektron tæthed omkring halogen atomer. (A) skematisk fremstilling af anisotrope fordelingen af elektron tæthed omkring kovalent bundet halogen atomer og mønster af de resulterende interaktioner. B molekylære elektrostatisk potentiale kort på isodensity overflade med 0,001 au for CF4, CF3Cl, CF3Br og CF3I. farven varierer: rød, større end 27 kcal/mol; gul, mellem 20 og 14 kcal/mol; grøn, mellem 12 og 6 kcal/mol; blå, negative. Dette tal er blevet ændret fra reference2. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
XB har hurtigt vokset fra en videnskabelig nysgerrighed til en af de mest interessante noncovalent interaktioner i at designe funktionelle Supramolekylær materialer12,13,14,15,16 , takket være sin unikke funktioner, dvs., høj direktionalitet, afstemmelige interaktion styrke, hydrophobicity og donor atom dimensioner1. Den høj retningsbestemt XB kan forstås nemt ved at betragte den fokuserede karakter af σ-hul, mens interaktion styrke ofte korrelerer til omfanget af σ-hul. Både størrelse (den rumlige range) og størrelsesorden (værdien af den maksimale elektrostatisk potentielle VS, max) af σ-hul er berørt af polarizability og elektronegativitet halogen atom og elektron-fratagelse evnen af substituenterne i nabolaget af halogen17 (figur 2B). Som en generel tendens, som halogen atom bliver mere polariserbare og substituenter på molekylet bliver mere elektron-tilbagetrækning, bliver halogen σ-hul mere positivt. Derfor, for en given R VS, max øger i rækkefølge F < Cl S, max mere positiv når fratagelse af elektron evne til R er steget. Derfor, haloperfluorocarbons, specielt iodo-perfluoroalkanes og arenes, kan fungere som effektive XB-donorer danner især stærke interaktioner18,19,20 og især hydrofobe adukter.
Et tilfælde af PFC-HC samlesæt til at give cocrystals er blevet rapporteret i den sent 1990s21. Efter blanding equimolar mængder af 1,2-diiodotetrafluoroethane og N,N,N',N'- tetramethyl-ethylendiamin i kloroform, et Supramolekylær kompleks blev isoleret som hvide krystaller stabil i luft ved rumtemperatur. Enkelt krystal X-ray analyse afslørede, at de to komponenter alternativ i en 1-dimensionelle (1D) uendelig kæde og samspillet mellem nitrogen og jod atomer er hovedansvarlige for at holde perfluorinated bis-Iodid på plads. Det viste sig, at kvælstof-jod XB interaktion er stærk nok til at overvinde lav affinitet mellem PFC og HC forbindelser og foreslog at XB kan udnyttes med succes som en nem rute at indføre fluorholdige fraspaltning ind i nogen nye Supramolekylær kemi materialer22,23,24, herunder flydende krystallinske materialer.
Fluorholdige substituenter, faktisk er blevet med held indarbejdet i flydende krystallinske molekyler på grund af den fremragende stabilitet, der tilbydes af C-F bond samt den lille størrelse og den lave polarizability af fluor atom, som giver anledning til meget lav intermolekylære dispersion interaktioner25,26,27. Desuden adskillelse mellem PFC og HC kæder tilladt kontrol over Supramolekylær væske-krystallinsk faser, øge smectic karakteren af et mesomorphic materiale28,29,30. Det er generelt forstået, at både fysisk/kemiske egenskaber og mesomorphism påvirkes kraftigt af molekylære arkitektur29,31. En passende molekylære design er således afgørende for at generere nye Supramolekylær flydende krystaller med skræddersyede egenskaber. Den grundlæggende motiv af disse bløde materialer ligger i en temmelig stiv, stang-lignende gruppe knyttet til én eller to fleksible alifatiske kæder32,33,34. Den konventionelle design af mesomorphic forbindelser blev hovedsageligt udført med neutral arter, men undersøgelser har vist, at også ionisk par kan udstille en mesomorphic adfærd, fremstilling af materiale med egenskaber på grænsefladen mellem Ioniske væsker og flydende krystaller35,36,37.
At tage hensyn til de seneste resultater på XB flydende krystaller24,38,39, og anioner særlige evne til at fungere som XB-acceptorer, syntes det særligt interessant at udnytte denne non-kovalente interaktion i designe nye typer af ILCs.
1-alkyl-3-methylimidazolium jodider (1-m) af forskellige kæde-længde, der er kendt som Ioniske væsker40, blev brugt til syntese af komplekser (figur 3)41,42. Bemærk at kun 1-12, forsynet med en C12 alkyl kæde, udstiller flydende crystallinity med smectic en (Sm A) fase (krystal (Cr) til SmA overgang temperatur = 27 ° C; SM A til isotropic flydende (ISO) overgang temperatur = 80 ° C; CR • 27 • SmA • 80 • Iso)43. Imidazolium salte blev reageret med iodoperfluorooctane (2-8) og iodoperfluorodecane (2-10), som er velkendte XB-donorer44,45.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig3.jpg"> Figur 3: syntetisk ordningen. Kemiske formler for at starte Ioniske væsker (1-m), iodoperfluoroalkanes (2- n), og relaterede XB-komplekser 1-m•2-n. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig3large.jpg" target="_blank">venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Iodid anioner forventes at deltage let som XB-acceptor i dannelsen af Supramolekylær strukturer med haloperfluoroalkanes44. Dog er det stadig en udfordring at forudse antallet og topologien af arternes koordineret XB-donor. Halogenid anioner typisk er involveret i to eller tre XBs46,47,48, men højere koordinering numre blev også observeret49,50.
Heri, beskriver vi en metode til at opnå stærkt fluorholdige XB ILCs og en detaljeret procedure for identifikation og karakterisering af forekomsten af XB. Rækkefølgen af analyse rapporteret her og udnyttet til at identificere XB kan betragtes som en generel procedure og kan anvendes til karakterisering af enhver type af XB system.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="819">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1-Methyl-imidazole&#160;</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">M50834-500G</td>
			<td style="width:299px;">liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-Iodoethane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">I7780-100G</td>
			<td>liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-Iodobutane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">167304-100G</td>
			<td>liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-Iodohexane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">238287-100G</td>
			<td>liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-Iodooctane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">238295-25G</td>
			<td>liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-Iododecane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">238252-100G</td>
			<td>liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1-Iodododecane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">238260-100G</td>
			<td>liquid reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetonitrile</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">271004-1L</td>
			<td>organic solvent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Perfluorooctyl iodide&#160;</td>
			<td>Apollo Scientific</td>
			<td style="width:139px;">PC6170</td>
			<td>fluorinated reagent/halogen-bond donor&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Perfluorodecyl iodide</td>
			<td>Apollo Scientific</td>
			<td style="width:139px;">PC5970</td>
			<td>fluorinated reagent/halogen-bond donor&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bis(2,2,2-trifluoroethyl) ether&#160;</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">287571-5G</td>
			<td>Internal standard for NMR</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Chloroform-d</td>
			<td style="width:167px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:139px;">151823-100G</td>
			<td>Solvent for NMR</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

from molecules to materials: engineering new ionic liquid crystals through halogen bonding

Vi demonstrere heri, at en bottom-up tilgang, baseret på halogen limning (XB), med held kan anvendes til design af en ny type af ionisk væske krystaller (ILCs). At tage fordele af XB for haloperfluorocarbons høj specificitet og anioner evne til at fungere som XB-acceptorer, vi opnåede Supramolekylær komplekser baseret på 1-alkyl-3-methylimidazolium jodider og iodoperfluorocarbons, at overvinde de velkendte immiscibility mellem kulbrinter (HCs) og perfluorcarboner (PFC'er). Høj retning for indtastning af XB kombineret med fluorophobic effekten, tilladt os at indhente enantiotropic flydende krystaller, hvor en stiv, ikke-aromatiske, XB Supramolekylær anion fungerer som mesogenic kerne.
X-ray struktur analyse af komplekse mellem 1-ethyl-3-methylimidazolium Iodid og iodoperfluorooctane viste tilstedeværelsen af et lagdelt struktur, som er en manifestation af den velkendte tendens til opdeling af perfluoralkyl kæder. Dette er i overensstemmelse med observation af smectic mesophases. Desuden, alle de rapporterede komplekser smelte under 100 ° C, og de fleste er mesomorphic selv ved stuetemperatur, trods at de udgangsmaterialer, som var ikke-mesomorphic i naturen.
Supramolekylær kemi strategien rapporteret her giver nye designprincipper for mesogen design giver mulighed for en helt ny klasse af funktionelle materialer.

Differential scanning kalorimetri (DSC), POM, og thermogravimetric analyse (TGA) samt 1H og 19F NMR blev brugt til at karakterisere de opnåede komplekser. God kvalitet enkelte krystaller af 1-2•2-8 blev fremstillet af en 1:2 løsning af de begyndende komponenter i acetonitril ved langsom fordampning af opløsningsmidlet ved stuetemperatur.
DSC analyser på blandinger af 1-2 og 2-8 med forskellige støkiometriske forhold, tilladt os at udlede, at den rigtige koordinering støkiometrisk mellem imidazolium salt og iodoperfluoroalkane er 1:2. Faktisk, viser DSC Termogram af 1:1 i figur 4A tilstedeværelsen af den uncomplexed imidazolium salt 1-2 (peak på 57 ° C), mens i 1:3 komplekse der er en overskydende ren 2-8 (smeltepunkt 24 ° C). På den anden side viser Termogram på 1:2 komplekse en enkelt peak adskiller sig fra dem af start-forbindelser, viser, at en ny ren krystallinsk arter blev dannet.
TGA analyser bekræftet dette resultat. Faktisk kun efter blanding 1-12 og 2-10 i 1:2 forholdet, blev en homogen prøve opnået, hvilke løst kvantitativt fluorholdige dokumentkomponenten ved en temperatur højere end uncomplexed iodoperfluorodecane (figur 5A og 5B).
19 F NMR har været anvendt som en enkel, effektiv, og følsomme værktøj til at detektere dannelsen af XB adukter. XB mellem elektron mangelfuld jod af iodoperfluoroalkanes og I- anion kraftigt påvirker signalerne fra -CF2-jeg gruppe (δ = −60, 0 ppm) og giver anledning til påviselige upfield forskydninger af 19F NMR resonanser. En Δδ værdi på 1,2 ppm blev målt til komplekse 1-2•2-8, bekræfter forekomst af attraktive noncovalent interaktioner, der vedrører halogen atomer som elektrofil arter (figur 6). Derudover ved at optage på hinanden følgende 1H og 19F NMR analyser i nærværelse af 2,2,2-trifluoroethyl ether som intern standard for signal integration, 1:2 støkiometrisk mellem XB-acceptor og donor moduler har været yderligere bekræftet.
Enkelt krystal X-ray analyse af 1-2•2-8 bekræftet at XB drev dannelsen af et trimeric Supramolekylær kompleks hvor Iodid anion fungerer som en bidentate XB-acceptor, bindende to fluorholdige kæder. Af I··· Jeg- afstande er næsten den samme [3.4582(9) Å og 3.4625(10) Å] og nogenlunde svarer til 27% forkortelse for summen af vdW og Pauling radier i jod atom og Iodid anion, henholdsvis51. Den høj retningsbestemt XB bekræftes af C-I··· Jeg- 174.1(1) ° og 175.4(2) °, henholdsvis(figur 7A). To lige så befolkede konformationer observeres for imidazolium kationer, der ligge omtrent på samme plan og er forbundet med en ikke-krystallografiske dobbelt akse. Figur 7B viser adskillelse mellem de Ioniske og neutrale dele samt mellem HC og PFC-kæder, inden for krystal (disorder fjernet).
DSC og POM undersøgelser afslørede, at alle komplekser smeltet ved temperaturer under 100 ° C (figur 8A), som typisk for Ioniske væsker. Desuden viser de alle en enantiotropic flydende krystallinske opførsel, nogle ved stuetemperatur med SmB og SmA faser (figur 8A). På køling, blev SmA-SmB overgangen identificeret af de karakteristiske rillerne på tværs af bagsiden af fans (fig. 8B, venstre). Rillerne forsvandt på køling yderligere under overgangen.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig4.jpg"> Figur 4: Differential Scanning kalorimetri. DSC thermograms prøver fremstilles ved at blande 1-2 og 2-8 i forskellige støkiometriske forhold: 1:3 prøve (top), 1:2 prøve (midten) og 1:1 prøve (nederst). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig5.jpg"> Figur 5:termisk analyse. DSC opvarmning/afkøling cyklusser (A) og TGA analyse (B) på en prøve, der tilberedes ved blanding af 1-12 og 2-10 i forholdet 1:2 kindtand. Dette tal er blevet ændret fra reference37. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig5large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig6.jpg"> Figur 6 : 19 F NMR analyse. 19 F NMR spektre i CDCl3 i 2-8 (øverst) og relaterede halogen-bonded komplekse 1-2•2-8 (nederst). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig6large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig7.jpg"> Figur 7 : X-ray enkelt krystal analyse. (A) den asymmetriske enhed af komplekset 1-2•2-8 viser dannelsen af en trimeric superanion, hvor to fluorholdige kæder er bundet til centralt, jeg- anion (en enkelt konformer af den uordnede, som er rapporteret); (B) imidazolium salt 1-2 og iodoperfluorooctane 2-8 adskille langs den krystallografiske b-aksen; (C) Side Se viser Ioniske og fluorocarbon områder i strukturen. Farvekode: grå, kulstof; blå, kvælstof; magenta, jod; grøn, fluor; hvid, brint. Halogen obligationer afbildet som grå linjer. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig7large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig8.jpg"> Figur 8 : Polariseret Optisk mikroskopi. (A) Diagram af thethermal overgange af halogen-bonded komplekser 1-m•2- n målt ved hot-fase POM (blå er solid, rød er SmB og orange er SmA faser). (B) optisk teksturer af smectic faser observeret for 1-12•2-10 på køling fra tilstanden isotropic. Venstre: SMB-fase på 77 ° C; Højre: SmA fase på 83 ° C. Skalalinjen: 100 µm. Dette tal er blevet ændret fra reference37. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig8large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Spektrale bredde (KHz)</td>
			<td>Scanninger antallet</td>
			<td>Puls forsinkelse (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>Tabel 1: erhvervelse parametre for 1 H og 19 F NMR eksperimenter

Watch this Scientific Journal Video about From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding at JoVE.com

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

En protokol til syntese af en ny type af mesogens, baseret på den halogen-bonded Supramolekylær anion [CnF2n + 1-I··· I··· CnF2n + 1]−, er rapporteret.

Fra molekyler til materialer: Engineering nye ionisk væske krystaller gennem Halogen limning

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 ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Periodic Properties of the Elements

SCIENTISTS IN ACTION

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Diffuse Reflectance Infrared Spectroscopic Identification of Dispersant/Particle Bonding Mechanisms in Functional Inks

Diffus reflektans Infrarød Spektroskopiske Identifikation af dispergeringsmiddel / Partikel Limning Mekanismer i Funktionelle blæk

In additive manufacturing, or 3D printing, material is deposited drop by drop, to create micron to macroscale layers.  A typical inkjet ink is a colloidal ...

Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators

Meget Stereoselektiv Syntese af 1,6-Ketoestere medieret af ioniske væsker: en tre-komponent Reaktion Aktivering hurtig adgang til en ny klasse af lavmolekylære Gelators

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form ...

From Constructs to Crystals &#8211; Towards Structure Determination of &#946;-barrel Outer Membrane Proteins

From Constructs to Crystals ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Å“ Towards Structure Determination of ÃƒÅ½Ã‚Â²-barrel Outer Membrane Proteins

Fra konstruktioner på Crystals - Mod Structure Bestemmelse af β-tønde ydermembranproteiner

Membrane proteins serve important functions in cells such as nutrient transport, motility, signaling, survival and virulence, yet constitute only ~1% ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Syntese og Eksfoliering af Discotic Zirconium Fosfater fås Kolloid Flydende Krystaller

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

Kendetegner elektron Transport gennem levende biofilm

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

The Effect of Interfacial Chemical Bonding in TiO2-SiO2 Composites on Their Photocatalytic NOx Abatement Performance

Virkningen af ​​grænseoverskridende kemisk binding i TiO<sub&gt; 2</sub&gt; -SiO<sub&gt; 2</sub&gt; Kompositter på deres fotokatalytiske NOx-abatementpræstation

The chemical bonding of particulate photocatalysts to supporting material surfaces is of great importance in engineering more efficient and practical ...

Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique

Bestemmelse af termodynamiske egenskaber af Alkaline jord-væske metallegeringer ved hjælp af elektromotoriske kraft teknik

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline ...

Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering

Elemental-følsomme påvisning af kemi i batterier gennem bløde X-ray Absorption spektroskopi og Resonant uelastisk X-ray spredning

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid ...

Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

Nye teknikker til at observere strukturdynamik Photoresponsive flydende krystaller

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...