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David AG, Mañas-Torres MC, Codesal MD, López-Sicilia I, Martín-Romero MT, Camacho L, Cuerva JM, Blanco V, Giner-Casares JJ, Álvarez de Cienfuegos L, Campaña AG. Supramolecular Large Nanosheets Assembled at Air/Water Interfaces and in Solution from Amphiphilic Heptagon-Containing Nanographenes. J Org Chem 2024; 89:163-173. [PMID: 38087461 PMCID: PMC10777395 DOI: 10.1021/acs.joc.3c01854] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/16/2023] [Revised: 11/07/2023] [Accepted: 11/28/2023] [Indexed: 01/06/2024]
Abstract
We report the synthesis of a new set of amphiphilic saddle-shaped heptagon-containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) functionalized with tetraethylene glycol chains and their self-assembly into large two-dimensional (2D) polymers. An in-depth analysis of the self-assembly mechanism at the air/water interface has been carried out, and the proposed arrangement models are in good agreement with the molecular dynamics simulations. Quite remarkably, the number and disposition of the tetraethylene glycol chains significantly influence the disposition of the PAHs at the interface and conditionate their packing under pressure. For the three compounds studied, we observed three different behaviors in which the aromatic core is parallel, perpendicular, and tilted with respect to the water surface. We also show that these curved PAHs are able to self-assemble in solution into remarkably large sheets of up to 150 μm2. These results show the relationship, within a family of curved nanographenes, between the monomer configuration and their self-assembly capacity in air/water interfaces and organic-water mixtures.
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Affiliation(s)
- Arthur
H. G. David
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
| | - Mari C. Mañas-Torres
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
| | - Marcos D. Codesal
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
| | - Irene López-Sicilia
- Departamento
de Química Física y T. Aplicada, Instituto Químico
para la Energía y Medioambiente IQUEMA, Facultad de Ciencias, Universidad de Córdoba, Campus de Rabanales, Ed. Marie Curie, E-14071 Córdoba, Spain
| | - María T. Martín-Romero
- Departamento
de Química Física y T. Aplicada, Instituto Químico
para la Energía y Medioambiente IQUEMA, Facultad de Ciencias, Universidad de Córdoba, Campus de Rabanales, Ed. Marie Curie, E-14071 Córdoba, Spain
| | - Luis Camacho
- Departamento
de Química Física y T. Aplicada, Instituto Químico
para la Energía y Medioambiente IQUEMA, Facultad de Ciencias, Universidad de Córdoba, Campus de Rabanales, Ed. Marie Curie, E-14071 Córdoba, Spain
| | - Juan M. Cuerva
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
| | - Victor Blanco
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
| | - Juan J. Giner-Casares
- Departamento
de Química Física y T. Aplicada, Instituto Químico
para la Energía y Medioambiente IQUEMA, Facultad de Ciencias, Universidad de Córdoba, Campus de Rabanales, Ed. Marie Curie, E-14071 Córdoba, Spain
| | - Luis Álvarez de Cienfuegos
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
| | - Araceli G. Campaña
- Departamento
de Química Orgánica, Facultad de Ciencias, Unidad de
Excelencia Química Aplicada a Biomedicina y Medioambiente, Universidad de Granada, Avda. Fuente Nueva, s/n, 18071 Granada, Spain
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