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对卤代烷显示变色的大环共晶结构P5-PDI研究
发布时间:2021-06-29     作者:axc   分享到:

有机共晶体是一种含有两种或两种以上组分的单晶材料,在过去的十年中受到了广泛的关注。构建模块通过分子间非共价相互作用组装,如电荷转移(CT)相互作用、Π-Π相互作用、氢键和卤素键,提供了一种策略来制造新型多功能材料,而不需要复杂的有机合成。**,有机功能共晶体已广泛应用于光电材料、刺激响应材料和制药工业领域。

这里,我们介绍了微晶纤维素可视为大环容器的适应性共晶体。通常,大环的有机晶体材料是单组分的。与普通的有机共晶体相比,大环的引入将使所得材料具有更的吸附能力。

电荷转移相互作用是共晶体工程中驱动力之一。在该体系中,由于其富含p-电子的壁,全乙基化柱[5]芳烃(P5)的大环容器被用作供体(Scheme 1)。我们选择N,N’-双(正丁基)均苯四甲酸二亚胺(PDI)作为受体,因为它是一种流行的缺电芳香族二亚胺。在四氢呋喃(THF)中直接共结晶得到的P5-PDI微晶纤维素由于P5和PDI之间的螺旋ct相互作用而呈现红色。有趣的是,通过真空加热除去溶剂分子导致CT相互作用的破坏和白色共晶体材料的形成(P5PDIa)。P5-PDIa对卤代烷的挥发性有机化合物(VOCs)显示出选择性的显色特性,伴随着由蒸汽引起的从白色到红色或橙色的颜色变化以及晶相结构转变。

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图1(a)的化工架构 P5和PDI的共晶分解成(b) 卤代烷原子核和c) 某个全选的挥发物性有机会化学有机物。P5-PDI共尖晶石是可以非常方便地在10克规模较上制取,只需在恒温下很快蒸发掉P5和PDI的THF过饱和硫酸铜溶液(1∶1摩尔比)。但是在8天内给以P5-PDI的朱红色团状共尖晶石。漫反射强度光谱图呈现确立了CT组合体。x光尖晶石学剖析呈现P5PDI在单斜晶系C2/c中晶粒。在P5和PDI的1:1壁上CT组合物中(Fig. 1 a),产生质心-质心距离感为3.54埃和3.43埃的行边距这呈现俩个设备彼此有强烈的感应电流互红外感应器充分用处。

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图2 a) P5-PDI的单晶体形式。破折号是π⋅⋅⋅π 的互动[Å] 和C−H⋅⋅⋅O氢键[Å]. (二) P5-PDI的堆叠机制。(三) P5-PDI和P5-PDI的全部图片α. (d) P5-PDI和P5-PDI的PXRD图谱α. 顶部:P5-PDI;中心:摸拟P5-PDI;底:P5-PDIα.随后,小说作者只为获得了无液体吸和水蒸气颜色变化看不出的原材料,将P5-PDI共纳米线粉碎性成粉未,并能够 在75℃涡流采暖器12小时候来纯化。在漫散射光谱深入分析中沒有得知看不出的CT吸收率带(Fig. 2b)。某些关察表述,除了液体分子式式后,P5和PDI之中的分子式式间CT间接功效被摧毁。值不值得小心的是,P5-PDI纯化共纳米线的粉未X放射线衍射(PXRD)图与最初P5-PDI的實驗和虚拟图完整各不相同(Fig. 1d),表述在纯化操作过程中制造了种新的未知的纳米线多晶型物(P5-PDIa)。并能够 由N2吸-解吸等温线實驗明确其BET界面积异常小(0.93 m2·g-1),发现该 P5-PDIa共纳米线是无孔的。除此认知能力,P5-PDIa的热重深入分析(TGA)在250℃以內沒有展示随便自重亏损,展示其高平稳性。

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图2 P5-PDI婚纱照α 裸露于所有卤代烷饱和蒸汽发生器后。(二) P5-PDI的漫全反射光谱图α 释放卤代烷饱和蒸汽发生器先前随后。(三) P5-PDI的PXRD谱图α 在(I)捕捉到(II)CHCl3、(III)CH3I、(IV)CH2Cl2、(V)CH2Br2、(VI)BrCH2CH3、(VII)ICH2CH3、(VIII)ClCH2CH2Cl和(IX)BrCH2CH2Br先前和随后。紧跟着着,作著深入分析了P5-PDIa对卤代烷的减压蒸馏操作。犹豫卤代烷在医药和化学响应工业企业中有广泛性充当有机酸溶剂或响应物,吸和判断卤代烷对生态和猿类绿色健康有比较重要重大意义。妙趣横生的是,将P5-PDIato曝露在各式各样卤代烷(尤为是有其中一个或这两个碳的卤代烷烃)过热压缩空气中会造成从黄白色到鲜顏色或黄色的很大顏色波动(Fig. 2a)。以下彩色粉末状依据nvme固态红外光谱分析-不难发现漫光反射光谱分析来在测量,在455-500nm区域内凸显明晰的代谢率(Fig. 2b)。最后,P5-PDIa的减压蒸馏响应有特女性朋友选泽性。当P5-PDIa在在常温下曝露于另外常考的发挥性有机酸无机化合物过热压缩空气(如甲醇、乙酸乙酯、异丙醇、环己烷、环己烷、苯、甲苯、邻二甲苯、乙苯和苯酚)时,不会洞察分析到顏色波动。因该准备的是,其实正己烷可致使CT共氯化钠晶体的进行,但它可被P5-PDIa吸。

为了理解蒸汽诱导颜色变化的机理,作者试图获得P5、PDI和相应卤代烷的单晶结构,并成功地确定了七种结构(Fig. 3a-g)。此外,这些晶体中广泛存在弱的C-H…O/O…H键,进一步稳定了共晶体。简而言之,卤代烷通过氢键作为PDI分子的连接体,有助于形成具有良好稳定性的共晶体。

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图3 a)的多晶硅机构和PXRD图 CHCl3@P5-PDI,b) CH3I@P5-PDI,c) BrCH2CH3@P5-PDI,d) ICH2CH3@P5-PDI,e) CH2Cl2@P5-PDI,f) CH2Br2@P5-PDI 和g) BrCH2CH2Br@P5-PDI.17 针对于PXRD图表,壳体一开始多晶硅机构虚拟仿真的,底是P5-PDI的实验操作图表α 过滤某些的卤代烷水蒸气。在离心分离卤代烷烃蒸汽发生器后,笔者观看到P5-PDIa严重有差异的PXRD经营经济的模式(Fig. 2c),确认了离心分离闪避了尖晶石到尖晶石的形成。这样进行实验PXRD经营经济的模式与响应单晶硅成分的仿真模拟经营经济的模式非常的高度(Fig. 3),呈现P5-PDIa形成为Fig.3a-g如图所示的CT共尖晶石成分。在确认供暖祛除离心分离的卤代烷在这之后,该成分赶回P5-PDIa的开始环境。同样是的,其实还没有观看到背景色变迁,PXRD介绍显现,正己烷的摄入量引诱了从P5-PDIa到新成分的固定变为。


综上所述,我们设计并构建了基于富电子P5大环和缺电子PDI的新型大环共晶结构P5-PDI,它显示出对卤代烷蒸气而非其他常见挥发性有机化合物的可区分的蒸气变色响应。单晶分析和PXRD曲线表明蒸气致变色的机制来自于蒸气诱导的固态结构变化,其中卤代烷烃和PDIs之间的碳-氢氧/氧氢键在向共晶体的转变中起着重要作用。微晶纤维素兼具大环晶体材料和有机共晶体的特点和优势。大环/主客体化学和共晶体工程的这种结合为光电器件和吸附/分离材料提供了广泛的机会。

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