Bisimidas de perileno cristalino líquido sustituido de cola de golondrina: síntesis y propiedades termotrópicas

Área de la Ciencia:

• Química orgánica es la química orgánica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química supramolecular de las moléculas.

Sus antecedentes:

• Las bisimidas de perileno (PBIs) son conocidas por sus fuertes propiedades ópticas y electrónicas.
• Controlar el autoensamblaje y el comportamiento de fase de los PBIs es clave para aplicaciones avanzadas.
• La adaptación de los sustitutos en el núcleo PBI influye en el empaque molecular y las propiedades del material.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar nuevos tintes de perileno bisimida (PBI) sustituido por N con porciones de cola de golondrina.
• Para investigar las relaciones estructura-propiedad, centrándose en el comportamiento termotrópico y la cristalinidad líquida.
• Para explorar el impacto de los sustituyentes de cola de golondrina de alquilo y oligoetilenglicoléter (OEG) en el autoensamblaje de PBI.

Principales métodos:

• Se emplearon dos enfoques sintéticos distintos para la síntesis de derivados de PBI.
• Se usó calorimetría de barrido diferencial (DSC), microscopía óptica de polarización (POM) y difracción de rayos X (XRD) para estudiar el comportamiento termotrópico.
• El análisis se centró en la planaridad molecular, las interacciones pi-pi y los efectos de los sustituyentes en la formación de la mesofase.

Principales resultados:

• Los IBP N-sustituidos con grupos de cola de golondrina de alquilo u OEG fueron sintetizados con éxito, muchos de manera asimétrica.
• Las unidades de cola de golondrina OEG promovieron el comportamiento cristalino líquido termotrópico, con una asimetría que permite la afinación de la anchura de la mesofase.
• Se observaron mesofasas columnares hexagonales (Col(h), impulsadas por apilamiento pi-pi, con cristalización suprimida debido a las unidades de OEG en posiciones intermedias.
• Los niveles de energía electrónica (HOMO/LUMO) no se vieron afectados por los sustituyentes.

Conclusiones:

• El diseño molecular que incorpora unidades flexibles de cola de golondrina OEG en posiciones de imida es crucial para lograr la cristalinidad líquida de PBI.
• Esta estrategia facilita el pedido intracolumnar de largo alcance, esencial para el transporte de carga.
• El estudio demuestra un control efectivo sobre el autoensamblaje de PBI y el comportamiento de fase a través de la sustitución de N a medida.