Aromáticos retorcidos

Los aromáticos retorcidos o, más precisamente , los hidrocarburos aromáticos policíclicos retorcidos son hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en los que las moléculas aromáticas fusionadas se desvían de la planitud habitual . [1]

La comparación de estructuras de grafeno y fullereno puede ayudar a comprender el origen de las superficies pi curvas y la contorsión en los PAH. Tanto el grafeno como el fullereno se parecen en que tienen carbonos híbridos sp 2 , sin embargo, exhiben diferentes geometrías ( alótropos de carbono ). El hecho de que los fullerenos tengan anillos de cinco miembros incorporados entre anillos de seis miembros, los hace esféricos, mientras que el grafeno permanece plano [3] debido a la presencia exclusiva de todos los anillos de seis miembros en él. En general, la longitud y el ángulo de enlace CC ideales para CCC o CCH es de aproximadamente 1,42 Å y 2π/3 respectivamente, mientras que en corannuleneestructura, un anillo de cinco miembros está rodeado por anillos de seis miembros que contribuyen a que la molécula no sea plana. Esto conduce a un cambio en los ángulos de enlace y las longitudes de enlace que hacen que la estructura no sea plana. [4] Este tipo de contorsiones en la estructura de los PAH se conocen como "distorsiones de arco". [4] Los átomos de hidrógeno y carbono de la molécula de PAH que están más cerca entre sí debido a una estructura no plana o que sufren tensión angular se conocen como los "saturados" y pueden servir como fuente de "distorsiones de división" Figura 2.

La región de una molécula retorcida que tiene hidrógenos y carbonos saturados se conoce como región de la bahía (que tiene esferas blancas o hidrógenos saturados) Figura 4. [5]

Otra razón para hacer que las moléculas de PAH se retuerzan puede ser el tamaño de estas moléculas. Los estudios teóricos de frecuencia vibratoria de C 6 n 2 H 6 n (n=2-12) en coronenenos utilizando cálculo químico cuántico ( Hartree-Fock y DFT ) muestran una pérdida acelerada de planaridad al aumentar el tamaño de las moléculas de PAH a pesar de tener una estructura estable. estructura debido a la conjugación, deslocalización y aromatización. [2] Se puede esperar que un coroneno en fase gaseosa cambie a una geometría no plana alrededor de n=9-12. [2]Se cree que la tensión combinada de la distorsión de arco y división fuerza a las moléculas de PAH a salir del plano y genera contorsiones. Puede ocurrir un cambio a la geometría de paraguas en n=12 Figura 3. [2]

La figura 4 ilustra las energías de deformación transportadas por tres moléculas de PAH diferentes. Las esferas blancas representan hidrógenos saturados y las esferas grises como los principales carbonos que contribuyen a la energía de deformación debido a distorsiones no planas. [6]

Fig. 1: Moléculas de PAH retorcidas. (discos y cintas). [1]
Fig. 2. Diagramas moleculares en 3D que muestran las interacciones arqueadas Five-13,16,17,82,88,89,90 y spliting Six-7,16,36. Cinco: PAH que contiene anillos de cinco miembros y Seis; PAH que contiene solo anillos de seis miembros 2 .
Fig. 3. C 6n 2 H 6n (n=2-12) coronenos (C 24 H 12 a C 864 H 72 ). Un panal de miel apilado que muestra los valores de C n=12 [2]
La Fig. 4 ilustra las energías de deformación transportadas por tres moléculas de PAH diferentes. [6]
Tabla: 1 Datos de valores de Enp (energía de deformación no plana) calculados para HAP en kcal/mol [6]
Tabla: 1.1 Datos de valores calculados de E np (energía de deformación no plana) para PAH en kcal/mol [6]
Tabla: 1.2 Datos de valores calculados de E np (energía de deformación no plana) para HAP en kcal/mol [6]
Figura 6. Estructura cristalina que muestra pilas columnares de unidades de sumaneno en forma de disco . Vista lateral (arriba) y vista axial (abajo) [10]
Figura 7. Estructura cristalina de rayos X de bucky catcher 30 y complejo supramolecular con C 60. [21]
Tabla: 1.3 Datos de valores calculados de E np (energía de deformación no plana) para PAH en kcal/mol [6]
Fig. 5: (A) c-HBC apilados entre contactos SWCNT. (B) 1D: c-HBC con cloruros de ácido que forman un canal de transistor monocapa b/w contactos SWCNT [5]
Fig. 8: Co-cristales de c-DTTBC y C 60 sustituidos. Las moléculas de tolueno se muestran en verde. Heterounión planar OPV en modelo de rótula [43]
Fig. 9. Estructuras de fullereno utilizadas en el desarrollo de PAH aromáticos retorcidos. Sumanene 3 , Corannulene 3 , Cyclopenta[fg]acenaphtylene, cyclopenta[hi]aceanthralene, 1,9-dihydro-pyrene
Fig. 10: C 60 y C 70 con sus andamios utilizados para desarrollar HAP retorcidos [54]
Esquema I. Síntesis de molécula aromática contorsionada mediante ciclopentanulación catalizada por pd
Figura 11. 2,7,13,18-Tetraalcoxitetrabenzo[f,h,r,t]-rubiceno [54]
Figura 12. OFET fabricado con película semiconductora (arriba) Gráfico de salida de OFET (abajo). Voltaje de puerta de 20 V (rojo)-100 V (púrpura) en incrementos de 20 V.  [56]