Crystals of 4,7-bis(2,5-dimethyl-[1,1'-biphenyl]-4-yl)benzothiadiazole and Its Derivative with Terminal n-Hexyl Substitutes: Growth, Structure, Thermal and Absorption-Fluorescent Properties

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This study presents an investigation into the crystallization and absorptive-fluorescent properties of linear conjugated molecules derived from 2,1,3-benzothiadiazole, specifically 4,7-bis(2,5-dimethyl-[1,1'-biphenyl]-4-yl)benzothiadiazole (Ph-Xy-BTD) and 4,7-bis(4'-hexyl-2,5-dimethyl-[1,1'-biphenyl]-4-yl)benzothiadiazole (Hex-Ph-Xy-BTD). The synthesis of a new derivative of Hex-Ph-Xy-BTD is described. It was found that the presence of terminal n-hexyl substituents in Hex-Ph-Xy-BTD leads to a lower melting point, increased solubility and has a positive effect on crystallization compared to Ph-Xy-BTD. Single crystals of Hex-Ph-Xy-BTD were grown from hexane solution, and their structure was elucidated using single-crystal X-ray diffraction, confirming a monoclinic system (space group P21/c, Z = 4). Absorption and fluorescence spectra were obtained and analyzed for solutions in tetrahydrofuran as well as for the crystals of Ph-Xy-BTD and Hex-Ph-Xy-BTD, alongside investigations of quantum yield and fluorescence lifetime.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. A. Postnikov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

N. I. Sorokina

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

G. A. Yurasik

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

Т. А. Сорокин

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

A. A. Kylishov

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

M. S. Lyasnikova

Shubnikov Institute of Crystallography of Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC “Kurchatov Institute”

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

V. V. Popova

Enikolopov Institute of Synthetic Polymer Materials of Russian Academy of Sciences

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

E. A. Svidchenko

Enikolopov Institute of Synthetic Polymer Materials of Russian Academy of Sciences

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

N. M. Surin

Enikolopov Institute of Synthetic Polymer Materials of Russian Academy of Sciences

Email: postva@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

O. V. Borshchev

Enikolopov Institute of Synthetic Polymer Materials of Russian Academy of Sciences

Email: borshchev@ispm.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Skorotetcky M.S., Krivtsova E.D., Borshchev O.V. et al. // Dye. Pigment. 2018. V. 155. P. 284. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2018.03.043
  2. Taylor D., Malcomson T., Zhakeyev A. et al. // Org. Chem. Front. 2022. V. 9. P. 5473. https://doi.org/10.1039/d2qo01316a
  3. Kostyuchenko A.S., Uliankin E.B., Stasyuk A.J. et al. // J. Org. Chem. 2023. V. 88. P. 5875. https://doi.org/10.1021/acs.joc.3c00286
  4. Kono T., Kumaki D., Nishida J.I. // Chem. Mater. 2007. V. 19. P. 1218. https://doi.org/10.1021/cm062889+
  5. Bei Q., Zhang B., Wang K. et al. // Chinese Chem. Lett. 2024. V. 35. P. 108438. https://doi.org/10.1016/j.cclet.2023.108438
  6. Bhagyanath P.K., Angela M., Asit H. // Mater. Adv. 2024. V. 5. P. 3323. https://doi.org/10.1039/d4ma00068d
  7. Postnikov V.A., Sorokina N.I., Kulishov A.A. et al. // ACS Omega. 2024. V. 9. P. 14932. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c08543
  8. Surin N.M., Svidchenko E.A., Skorotetskii M.S. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2024. V. 98. P. 448. https://doi.org/10.1134/S0036024424030294
  9. Постников В.А., Юрасик Г.А., Кулишов А.А. и др. // Кристаллография. 2021. Т. 66. С. 967. https://doi.org/10.31857/s0023476121060266
  10. Sonntag M., Strohriegl P. // Tetrahedron Lett. 2006. V. 47. P. 8313. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2006.09.089
  11. Постников В.А., Сорокина Н.И., Кулишов А.А. и др. // Кристаллография. 2023. Т. 68. С. 120. https://doi.org/10.31857/S0023476123010228
  12. Postnikov V.A., Sorokina N.I., Kulishov A.A. et al. // Acta Cryst. B. 2019. V. 75. P. 1076. https://doi.org/10.1107/S2052520619012484
  13. Rigaku Oxford Diffraction. CrysAlisPro Software System: 1.171.39.46. Rigaku Corporation, Oxford, UK, 2018.
  14. Petrícek V., Dušek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. 2014. V. 229. P. 345. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
  15. Palatinus L. // Acta Cryst. A. 2004. V. 60. P. 604. https://doi.org/10.1107/S0108767304022433
  16. Demas J.N., Crosby G.A. // J. Phys. Chem. 1971. V. 75. P. 991. https://doi.org/10.1021/j100678a001
  17. Berlman I.B. Handbook of florescence spectra of Aromatic Molecules. 2d ed. N.Y.; London: Academic Press, 1971. 473 p.
  18. Уббелоде А.Р. Расплавленное состояние вещества. М.: Мир, 1969. 420 с.
  19. Kaminsky W. // J. Appl. Cryst. 2007. V. 40. P. 382. https://doi.org/10.1107/S0021889807003986

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Rice. 1. Synthesis scheme for Hex-Ph-Xy-BTD.

Download (57KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. DSC curves for Hex-Ph-Xy-BTD (1) and Ph-Xy-BTD (2).

Download (72KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Ph-Xy-BTD crystals: on graph paper (a) and fluorescent image of a crystalline aggregate (b).

Download (337KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Hex-Ph-Xy-BTD crystals: under UV illumination (a), confocal image of a faceted crystal (b) and its images in fluorescence mode (c) and in differential interference contrast mode (d).

Download (400KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Conformation of the Hex-Ph-Xy-BTD molecule in the ORTEP representation with indication of torsion angles between conjugated groups (thermal ellipsoids with a probability level of 50%).

Download (152KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Structure of Hex-Ph-Xy-BTD crystals: projection of the structure onto the (010) plane (a), projection of molecules in adjacent closest rows onto the (001) plane with the shortest H H and C-H π contacts indicated (b), diagram of the shortest contacts between nearest neighbors (c).

Download (399KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Element of a crystalline monolayer in the orientation of the (100) plane (a) and software reconstruction of the Hex-Ph-Xy-BTD crystal habit (b).

Download (224KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. X-ray powder diffraction patterns for Ph-Xy-BTD (1) and Hex-Ph-Xy-BTD (2).

Download (84KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Normalized absorption and fluorescence spectra of Ph-Xy-BTD (a) and Hex-Ph-Xy-BTD (b) in THF solution and in a thin polycrystalline film (without reabsorption). Selection of the absorption band of fluorescence centers (band I) in a thin polycrystalline film. Excitation was carried out in the long-wave absorption maximum.

Download (325KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Normalized absorption and fluorescence spectra of Ph-Xy-BTD (a) and Hex-Ph-Xy-BTD (b) of thin (1) and bulk (2) crystals. Excitation was carried out at the long-wave absorption maximum.

Download (265KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».