Síntese de cristais líquidos derivados do nitroazobenzeno: uma proposta de síntese multi-etapas aplicada às aulas de química orgânica experimental

Abstract

. We describe a synthetic route consisting of five steps from aniline to obtain liquid crystal compounds derived from nitroazobenzene. Syntheses were performed during the second half of the semester in organic chemistry laboratory classes. Students characterized the liquid crystal phase by the standard melting point techniques, differential scanning calorimetry and polarized optical microscopy. These experiments allow undergraduate students to explore fundamentally important reactions in Organic Chemistry, as well as modern concepts in Chemistry such as self-assembly and self-organization, nanostructured materials and molecular electronics.Keywords: liquid crystals; multistep synthesis; azo compounds. INTRODUÇÃOCristais líquidos (CLs) constituem importantes materiais eletrônicos moleculares, que combinam as propriedades de ordem do estado sólido e a fluidez do estado líquido.1-2 Esta combinação única de mobilidade molecular e anisotropia ótica, elétrica e magnética propicia aos CLs um vasto número de aplicações tecnológicas, destacando-se como componentes ativos em mostradores planos (Liquid Crystal Displays, LCDs) de celulares, tablets, laptops e outros dispositivos. As fases líquido-cristalinas, chamadas de mesofases, são fases condensadas exibidas por determinadas moléculas, que possuem anisotropia de forma (alongadas, achatadas, biaxiais, etc.), em temperaturas intermediárias à fase cristal e à fase líquida. Os CLs são divididos basicamente em duas classes: os termotrópicos, cuja unidade fundamental geradora da mesofase é a molécula, e como o nome sugere, suas propriedades dependem da temperatura; e os liotrópicos, onde a unidade fundamental geradora da mesofase é um agregado de moléculas em um solvente. Os CLs termotrópicos são comumente classificados de acordo com sua forma molecular, sendo os CLs calamíticos constituídos por moléculas alongadas em forma de bastão e os CLs discóticos com a forma de disco. Os CLs calamíticos, objeto deste trabalho de educação, exibem normalmente mesofases nemática e esméticas. Em termos de ordenamento molecular, a fase nemática (N), aproxima-se mais do estado líquido isotrópico (Iso) e é caracterizada por apresentar apenas ordem orientacional, onde o eixo mais longo das moléculas está alinhado em uma direção comum (Figura 1). Nas fases esméticas (Sm), além da ordem orientacional, as moléculas possuem algum grau de ordem posicional, arranjadas em camadas. Possuem interações laterais mais fortes e maior viscosidade quando comparadas com a mesofase N, aproximando-se estruturalmente mais do estado sólido, ou cristal (Cr). Essas mesofases Sm são designadas por letras (A, B, C... K) de acordo com o seu ordenamento molecular. As mais normalmente observadas em CLs são a SmA e SmC (Figura 1). Na fase SmA, as moléculas estão alinhadas perpendicularmente ao plano das camadas e, na SmC, o arranjo molecular é levemente inclinado em relação a este plano (Figura 1). 3Apesar de sua importância nas tecnologias atuais, bem como em Ciência básica, CLs são geralmente omitidos dos currículos de...

Cellulose Nanocrystals as a Sustainable Raw Material: Cytotoxicity and Applications on Healthcare Technology

“…It is known that needle‐shaped asymmetric particles, such as the mentioned polysaccharide nanocrystals, are complex fluids: the main characteristic of which is microheterogeneity and self‐organizing properties, assuming the crystalline liquid behavior . Suspensions of nanocrystalline cellulose above a certain concentration have exhibited important liquid crystal characteristics, as anisotropies in their optical, electrically, and magnetically properties …”

Synthesis of substituted N-phenylmaleimides and use in a Diels–Alder reaction: a green multi-step synthesis for an undergraduate organic chemistry laboratory

“…These experiments provide a variety of approaches to teaching synthesis in the sophomore organic chemistry curriculum with most of them focusing on the synthesis of a biologically (6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17) or commercially (18)(19)(20)(21)(22)(23)(24) relevant target while some are designed for pedagogical (25)(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)(33)(34)(35)(36)(37) reasons. The complexity of the syntheses differ greatly and range from two (6, 7, 11-13, 16, 18, 20, 22, 27, 31, 36), three (8, 10, 14, 15, 17, 21, 23, 25, 28-30, 34, 37), four (9,26,33,38), five (19,32), six (24,39), and eight (40) step processes. A number of the experiments engage the sophomore organic students in research projects that expose students to the problem-solving skills necessary to optimize and trouble-shoot a multi-step synthesis (38)…”