Abstract
We have designed and synthesised a series of modular, mesogenic complexes based on anthracene‐2,6‐disulfonate and trialkoxybenzyl‐functionalised imidazolium cations. Each complex contains a central, rigid, dianionic anthracene core and two flexible monocations bearing paraffin chains anchored on imidazolium rings. Anthracene‐2,6‐disulfonate can be crystallised with various simple alkylammonium ions and, in the case of +N(CH3)2(C16H33)2, a crystal structure determination has shown that the long paraffinic chains are intercalated between the anthracene moieties. The dianion forms columnar mesophases with trialkoxybenzylimidazolium cations, as identified by polarising optical microscopy and X‐ray scattering measurements. Differential scanning calorimetry studies confirmed mesomorphic behaviour from room temperature to about 200 °C for alkyl chains containing 8, 12 and 16 carbon atoms. The strong luminescence of anthracene is maintained in the mesophase and fluorescence measurements confirmed the presence of J aggregates in all cases. The new functional materials described herein provide an easy access to stable and luminescent mesomorphic materials engineered by an ionic self‐assembly process.
Une nouvelle série de complexes mésogènes obtenus par association électrostatique entre l’anthracène‐2,6‐disulfonate et des imidazoliums fonctionnalisés a été synthétisée. Les propriétés optiques et d’auto‐organisation de ces complexes, constitués d’un noyau rigide central dianionique d’anthracène et de deux cations flexibles à cœur imidazolium, ont été étudiées. Associé à des dérivés d’ammoniums portant de longues chaînes carbonées, l’anthracène‐2,6‐disulfonate peut être cristallisé et la structure obtenue avec la cation +N(CH3)2(C16H33)2 montre qu’il n’y a pas de ségrégation entre les chaînes grasses et le cœur rigide du dérivé d’anthracène. Par contre, associé à des imidazoliums fonctionnalisés par des dérivés tris‐alkoxybenzyl, une microségrégation peut être engendrée et des mésophases colonnaires ont pu être observées et identifiées par POM ainsi que par diffraction aux rayons X. Des études par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) confirme le comportement mésomorphe des complexes sur une large gamme de température s’étalant de 20°C à 200°C avec des chaînes alkyles à 8, 12, 16 atomes de carbone. Les propriétés de luminescence de l’anthracène sont maintenues au sein des mésophases et des études par spectroscopie d’émission confirment la présence d’agrégat de type J entre les fragments aromatiques. Ces nouveaux complexes fonctionnels, obtenus par auto‐assemblage par voie électrostatique, fournissent un accès rapide et simple à des matériaux mésomorphes et luminescents. in Spanish: Hemos diseñado y sintetizado una serie de complejos mesógenos modulares basados en antraceno‐2,6‐disulfonato y cationes imidazolio funcionalizados con tris(alcoxi)bencilo. Todos los complejos contienen un núcleo central rígido dianiónico de antraceno y dos monocationes flexibles que portan cadenas parafínicas ancladas en los anillos de imidazol. El antraceno‐2,6‐disulfonato puede cristalizarse con varios iones alquilamonio simples y, en el caso de +N(CH3)2(C16H33)2, la determinación de la estructura cristalina ha mostrado que las cadenas parafínicas largas están intercaladas entre las unidades de antraceno. Con los cationes tris(alcoxi)bencilimidazolio, el dianión forma mesofases columnares identificadas por medidas de microscopía óptica con luz polarizada y difracción de rayos X. Los estudios de DSC confirman el comportamiento mesomorfo desde temperatura ambiente hasta 200ºC para cadenas alquílicas que contienen 8, 12 y 16 átomos de carbono. La fuerte luminiscencia del antraceno se mantiene en la mesofase y las medidas de fluorescencia confirman la presencia de agregados J en todos los casos. Los nuevos materiales funcionales descritos aquí representan un fácil acceso a materiales mesomorfos luminiscentes estables generados por un proceso de auto‐ensamblaje iónico.
Self‐assembled liquid crystals! An ionic self‐assembly process involving functionalised imidazolium cations and anthracene‐2,6‐disulfonate has allowed the formation of luminescent columnar mesophases over wide temperature ranges (see picture).
