Pentacen - Pentacene
|
|
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
Föredraget IUPAC -namn
Pentacen |
|
| Andra namn
2,3: 6,7-Dibenzanthracene
Benzo [b] naftacen Dibenz [b, i] antracen NSC 90784 lin-Dibenzanthracene lin-Naftoananthracen |
|
| Identifierare | |
|
3D -modell ( JSmol )
|
|
| 1912418 | |
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.004.722 
|
| EG -nummer | |
| 733903 | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C 22 H 14 | |
| Molmassa | 278,354 g · mol −1 |
| Utseende | Mörkblått pulver |
| Densitet | 1,3 g cm −3 |
| Smältpunkt | > 300 ° C (572 ° F; 573 K) sublimerade vid 372 ° C |
| Kokpunkt | 40–43 ° C (104–109 ° F; 313–316 K) vid 0,15 torr |
| -205,4 × 10 −6 cm 3 mol −1 | |
| Strukturera | |
| Triclinic | |
| P-1 | |
|
Om inte annat anges, ges data för material i deras standardtillstånd (vid 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 verifiera ( vad är ?)
  |
|
| Infobox -referenser | |
Pentacen är ett polycykliskt aromatiskt kolväte som består av fem linjärt sammansmälta bensenringar . Denna högkonjugerade förening är en organisk halvledare . Föreningen genererar excitoner vid absorption av ultraviolett ( UV ) eller synligt ljus ; detta gör den mycket känslig för oxidation. Av denna anledning försämras denna förening, som är ett lila pulver, långsamt vid exponering för luft och ljus.
Strukturellt är pentasen en av de linjära acenerna , den föregående är tetracen (fyra sammansmälta bensenringar) och nästa är hexacen (sex sammansmälta bensenringar). I augusti 2009 publicerade en grupp forskare från IBM experimentella resultat av avbildning av en enda molekyl pentacen med hjälp av ett atomkraftmikroskop . I juli 2011 använde de en modifiering av skanningstunnelmikroskopi för att experimentellt bestämma formerna för de högsta ockuperade och lägsta obebodda molekylära orbitalerna .
I 2012, pentacen dopad p -terfenyl visades vara effektiva som förstärkaren mediet för ett rum-temperatur maser .
Syntes
_STM.jpg)
Pentacenen syntetiserades först 1912 av brittiska kemister William Hobson Mills och Mildred May Gostling . En klassisk metod för pentacensyntes är genom Elbs -reaktionen .
Pentacener kan också framställas genom extrudering av en liten flyktig komponent ( kolmonoxid ) från en lämplig prekursor vid 150 ° C.
Själva föregångaren framställs i tre steg från två molekyler av a, α, α ', α'-tetrabromo- o- xylen med en 7- tert- butoxybicyklo [2.2.1] hepta-2,5-dien genom första uppvärmning med natriumjodid i dimetylformamid för att genomgå en rad eliminerings- och Diels -Alder -reaktioner för att bilda ringsystemet, sedan hydrolysera tert -butoxigruppen till en alkohol och följt av dess oxidation till ketonen .
Produkten rapporteras ha viss löslighet i kloroform och kan därför centrifugeras . Pentacen är lösligt i heta klorerade bensener, såsom 1,2,4-triklorbensen , från vilken det kan omkristalliseras för att bilda trombocyter.
Pentacenderivat
Monomeriska pentacenderivat
6,13-substituerade pentacener är tillgängliga genom pentacenkinon genom reaktion med en aryl- eller alkynylnukleofil (t.ex. Grignard- eller organolitiumreagens) följt av reduktiv aromatisering. En annan metod är baserad på homologisering av diyner med övergångsmetaller (genom zirkonacyklopentadiener) Funktionalisering av pentacen har möjliggjort kontroll av solid-state-packningen av denna kromofor. Valet av substituenter (både storlek och plats för substitution på pentacenen) påverkar packningen i fast tillstånd och kan användas för att kontrollera om föreningen antar 1-dimensionell eller 2-dimensionell kofacial pi-stapling i fast tillstånd, som i motsats till fiskbensförpackningen som observerats för pentacen.
Även om pentacens struktur liknar den hos andra aromatiska föreningar som antracen , är dess aromatiska egenskaper dåligt definierade; som sådan är pentacen och dess derivat föremål för mycket forskning.
Det finns en tautomerisk kemisk jämvikt mellan 6-metylen-6,13-dihydropentacen och 6-metylpentacen.
Denna jämvikt är helt till förmån för metylenföreningen. Endast genom att värma en lösning av föreningen till 200 ° C utvecklas en liten mängd av pentacenen, vilket framgår av uppkomsten av en rödviolett färg. Enligt en studie är reaktionsmekanismen för denna jämvikt inte baserad på ett intramolekylärt 1,5-hydridskift , utan på en bimolekylär vätemigration av fria radikaler . Däremot aromatiserar isotoluener med samma centrala kemiska motiv lätt.
Pentacen reagerar med elementärt svavel i 1,2,4-triklorbensen till föreningen hexathiapentacen . Röntgenkristallografi visar att alla kol-till- svavelbindningslängder är ungefär lika (170 pm ); av detta följer att resonansstrukturerna B och C med fullständig laddningsseparation är mer betydelsefulla än struktur A.
I kristallfasen uppvisar molekylerna aromatiska staplingsinteraktioner , varigenom avståndet mellan vissa svavelatomer på närliggande molekyler kan bli mindre (337 pm) än summan av två Van der Waals radier (180 pm)
Liksom den relaterade tetrathiafulvalen studeras denna förening inom området för organiska halvledare .
Acenerna kan framstå som plana och styva molekyler, men i själva verket kan de vara mycket förvrängda. Pentacenen som visas nedan:
har en vridning från ände till ände på 144 ° och är steriskt stabiliserad av de sex fenylgrupperna . Föreningen kan lösas upp i sina två enantiomerer med en ovanligt hög rapporterad optisk rotation på 7400 ° även om racemisering sker med en kemisk halveringstid på 9 timmar.
Oligomerer och polymerer av pentacen
Oligomerer och polymerer baserade på pentacen har undersökts både syntetiskt och i inställningar för apparapplikationer. Polymerljusdioder ( PLED ) har konstruerats med användning av konjugerade sampolymerer ( 1a – b ) innehållande fluoren och pentacen. Några andra konjugerade pentacenpolymerer ( 2a – b och 3 ) har realiserats baserat på Sonogashira och Suzukis kopplingsreaktioner av en dibromopentacenmonomer. Icke-konjugerade pentacenbaserade polymerer har syntetiserats via förestring av en pentacendiolmonomer med bis-syraklorider för att bilda polymerer 4a – b .
Olika syntetiska strategier har använts för att bilda konjugerade oligomerer av pentacen 5a – c, inklusive ett en-pot-fyra-bindningsbildande förfarande som gav en lösningsbearbetbar konjugerad pentacendimer ( 5c ) som uppvisade fotokonduktiv förstärkning> 10, vilket placerade dess prestanda inom samma storleksordning som värmeindunstade filmer av icke-funktionaliserad pentacen som uppvisade fotoledande förstärkning> 16 med användning av analoga mättekniker. En modulär syntetisk metod för konjugerade pentacendi-, tri- och tetramerer ( 6–8 ) har rapporterats som är baserad på homo- och tvärkopplingsreaktioner av robusta dehydropentacenmellanprodukter. Icke-konjugerade oligomerer 9–10 baserade på pentacen har syntetiserats, inklusive dendrimerer 9–10 med upp till 9 pentacenenheter per molekyl med molar absorption för den mest intensiva absorptionen> 2 000 000 M −1 • cm −1 . Dendrimerer 11–12 visade sig ha förbättrad prestanda i enheter jämfört med analoga pentacenbaserade polymerer 4a – b i samband med fotodetektorer.
Materialforskning
Pentacener har undersökts som potentiella dikroiska färgämnen . Pentacenokinonen som visas nedan är fluorescerande och när den blandas med E7 -blandning med flytande kristaller uppnås ett dikroiskt förhållande på 8. Längre acener anpassar sig bättre i den nematiska flytande kristallfasen .
I kombination med buckminsterfullerene används pentacen vid utveckling av organiska solcellsprototyper. Organiska solceller är billigare och mer flexibla än traditionella oorganiska celler, vilket potentiellt kan öppna dörrar till solceller på nya marknader.
Pentacen är ett populärt val för forskning om organiska tunnfilmstransistorer och OFET , och är en av de mest noggrant undersökta konjugerade organiska molekylerna med hög applikationspotential på grund av hålrörlighet i OFET upp till 5,5 cm 2 /(V · s) , som överstiger den för amorft kisel.
Pentacen, liksom andra organiska ledare, utsätts för snabb oxidation i luften, vilket hindrar kommersialisering. Om pentasen är föroxiderad, är pentaken-kinon en potentiell grindisolator, då kan rörligheten närma sig rubren- den högsta rörligheten organiska halvledaren-nämligen 40 cm 2 /(V · s). Denna pentaceneoxidationsteknik liknar kiseloxidationen som används i kiselelektroniken.
Se även
Referenser
externa länkar
- fakta om pentacen , hämtad 17 april 2006
- Organisk transistor förbättras med åldern , New Scientist, 2 december 2007
- Pentacene Imaged , IBM -bilder Pentacene, den första molekylen avbildad i detalj 29 augusti 2009