Kinetics of the reaction of alkylamines with 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) in organic solvents

The following sequence of substitution reactions was studied spectrophotometrically in organic solvents: RNH2 + TCNQ →-HCN 7-substituted TCNQ →-HCN +RNH2 7.7-disubstituted TCNQ where R = butyl, octyl, dodecyl, and hexadecyl. The production of 7-(alkylamino)-7,7,8-tricyanoquinodimethanes proceeds via the formation of the anion radical of TCNQ (TCNQ-·) whose rate of appearance was found to be a function of the chain length of R, reaching a maximum for octylamine. The formation of TCNQ-· was sensitive to the solvent polarity and electron-donor power and was associated with a small enthalpy and a highly negative entropy of activation. Above a certain [C8H17NH2] the rate of disappearance of TCNQ-· was independent of the amine concentration, and the reaction had a much higher enthalpy and entropy of activation. The occurrence of tautomerism precluded an investigation of the conversion of 7-(octylamino)-7,8,8-tricyanoquinodimethane into 7,7-bis(octylamino)-8,8-dicyanoquinodimethane. A study of the reaction of octylamine with 7-morpholino-7,8,8-tricyanoquinodimethane (which does not exist in tautomeric forms) showed that the second substitution step proceeds with the same mechanism as the first one. The only difference between the two compounds (TCNQ and its monosubstituted morpholino derivative) is one of reactivity. © 1985 American Chemical Society.

New Building Blocks for Dual-Property Molecule-Based Magnets

Two classes of compounds have been prepared and characterized as building blocks for chiral magnets and ferromagnetic conductors. In the fIrst project, the organic framework of a pentadentate, (N302) macro cycle has been synthetically modifIed to introduce phenyl substituents into its organic framework and the synthesis of four new [Fe(In(N302)(CN)2] complexes (I) - (IV) is presented. [Molecular diagram availble in pdf] This work represents the fIrst structural and magnetic studies of a family of spin crossover macrocycles that comprise of both structural and stereo-isomers. Magnetic susceptibility and Mossbauer data for the R,R-complex (I) is consistent with both a thermal and a light induced spin crossover transition. The X-ray data supports a change in geometry accompanying the thermal spin transition, from a high spin (HS) 7 -coordinate complex at room temperature to a low spin (LS) 5-coordinate complex at 100 K. The crystal structure ofthe racemic complex (III) reveals a HS, 7-coordinate complex at 200 K that undergoes no signifIcant structural changes on cooling. In contrast, the magnetic - susceptibility and Mossbauer data collected on a powder sample of the racemic complex are consistent with a LS complex. Finally, the meso complex (IV) was prepared and its structure and magnetic properties are consistent with a 5-coordinate LS complex that remains low spin, but undergoes conformational changes on cooling in solution. The chiral [Fe(H)(N302)(CN)2] macro cycle (I), together with its Mn(H) and Fe(H) derivatives have also been exploited as building blocks for the self-assembly of chiral magnets. In the second project, a synthetic route for the preparation of tetrathiafulvalene (TTF) donors covalently attached to a diisopropyl verdazyl radical via a cross conjugated pyridyl linker IS presented. Following this strategy, four new TTF-py- (diisopropyl)verdazyl radicals have been prepared and characterized (V) - (VIII) . [Molecular diagram available in pdf] The first (2:1) charge transfer complex ofa TTF-py-(diisopropyl)verdazyl radical donor and a TCNQ acceptor has been prepared and structurally characterized. The crystal packing shows that the donor and acceptor molecules are organized in a mixed stacking arrangement consistent with its insulating behaviour. EPR and magnetic susceptibility data support intramolecular ferromagnetic interactions between the TTF and the verdazyl radicals and antiferromagnetic interactions between TTF donors within a stack. In an attempt to increase the intramolecular exchange interaction between the two radicals, a TTF-x-(diisopropyl)verdazyl radical (IX) was prepared, where the two radicals are connected ia a conjugated divinylene linker. The neutral radical donors stack in a more favourable head-to-head arrangement but the bulky isopropyl groups prevent the donor radicals from stacking close enough together to facilitate good orbital overlap. [Molecular diagram available in pdf].

Electron donor strength of rare earth oxides

The adsorption of electron acceptors, viz.,7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane(TCNQ), 2,3,5,6-tetrachloro-p- benzoquinone (chloranil) and p-dinitrobenzene (PDNB) on the surface of three rare earth oxides Y2O3, Nd203 and Pr6O11 has been studied in acetonitrile and dioxan. From the radical concentration on the surface determined using ESR spectral data, the electron donor strength of the rare earth oxides are reported.

Electron spectroscopy of novel charge transfer systems based on polycyclic aromatic hydrocarbons

Organische Ladungstransfersysteme weisen eine Vielfalt von konkurrierenden Wechselwirkungen zwischen Ladungs-, Spin- und Gitterfreiheitsgraden auf. Dies führt zu interessanten physikalischen Eigenschaften, wie metallische Leitfähigkeit, Supraleitung und Magnetismus. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der elektronischen Struktur von organischen Ladungstransfersalzen aus drei Material-Familien. Dabei kamen unterschiedliche Photoemissions- und Röntgenspektroskopietechniken zum Einsatz. Die untersuchten Moleküle wurden z.T. im MPI für Polymerforschung synthetisiert. Sie stammen aus der Familie der Coronene (Donor Hexamethoxycoronen HMC und Akzeptor Coronen-hexaon COHON) und Pyrene (Donor Tetra- und Hexamethoxypyren TMP und HMP) im Komplex mit dem klassischen starken Akzeptor Tetracyanoquinodimethan (TCNQ). Als dritte Familie wurden Ladungstransfersalze der k-(BEDT-TTF)2X Familie (X ist ein monovalentes Anion) untersucht. Diese Materialien liegen nahe bei einem Bandbreite-kontrollierten Mottübergang im Phasendiagramm.rnFür Untersuchungen mittels Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (UPS) wurden UHV-deponierte dünne Filme erzeugt. Dabei kam ein neuer Doppelverdampfer zum Einsatz, welcher speziell für Milligramm-Materialmengen entwickelt wurde. Diese Methode wies im Ladungstransferkomplex im Vergleich mit der reinen Donor- und Akzeptorspezies energetische Verschiebungen von Valenzzuständen im Bereich weniger 100meV nach. Ein wichtiger Aspekt der UPS-Messungen lag im direkten Vergleich mit ab-initio Rechnungen.rnDas Problem der unvermeidbaren Oberflächenverunreinigungen von lösungsgezüchteten 3D-Kristallen wurde durch die Methode Hard-X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES) bei Photonenenergien um 6 keV (am Elektronenspeicherring PETRA III in Hamburg) überwunden. Die große mittlere freie Weglänge der Photoelektronen im Bereich von 15 nm resultiert in echter Volumensensitivität. Die ersten HAXPES Experimente an Ladungstransferkomplexen weltweit zeigten große chemische Verschiebungen (mehrere eV). In der Verbindung HMPx-TCNQy ist die N1s-Linie ein Fingerabdruck der Cyanogruppe im TCNQ und zeigt eine Aufspaltung und einen Shift zu höheren Bindungsenergien von bis zu 6 eV mit zunehmendem HMP-Gehalt. Umgekehrt ist die O1s-Linie ein Fingerabdruck der Methoxygruppe in HMP und zeigt eine markante Aufspaltung und eine Verschiebung zu geringeren Bindungsenergien (bis zu etwa 2,5eV chemischer Verschiebung), d.h. eine Größenordnung größer als die im Valenzbereich.rnAls weitere synchrotronstrahlungsbasierte Technik wurde Near-Edge-X-ray-Absorption Fine Structure (NEXAFS) Spektroskopie am Speicherring ANKA Karlsruhe intensiv genutzt. Die mittlere freie Weglänge der niederenergetischen Sekundärelektronen (um 5 nm). Starke Intensitätsvariationen von bestimmten Vorkanten-Resonanzen (als Signatur der unbesetzte Zustandsdichte) zeigen unmittelbar die Änderung der Besetzungszahlen der beteiligten Orbitale in der unmittelbaren Umgebung des angeregten Atoms. Damit war es möglich, präzise die Beteiligung spezifischer Orbitale im Ladungstransfermechanismus nachzuweisen. Im genannten Komplex wird Ladung von den Methoxy-Orbitalen 2e(Pi*) und 6a1(σ*) zu den Cyano-Orbitalen b3g und au(Pi*) und – in geringerem Maße – zum b1g und b2u(σ*) der Cyanogruppe transferiert. Zusätzlich treten kleine energetische Shifts mit unterschiedlichem Vorzeichen für die Donor- und Akzeptor-Resonanzen auf, vergleichbar mit den in UPS beobachteten Shifts.rn

Development of two charge transfer complex spectrophotometric methods for determination of tofisopam in tablet dosage form

Purpose: To develop a simple, fast and sensitive spectrophotometric method for the determination of tofisopam in tablet dosage form. Methods: Tofisopam as n-electron donor was reacted with two π-acceptors, namely, chloranilic acid (ChA), and 7,7,8,8 tetracyanoquinodimethane (TCNQ) to form charge transfer complexes. The complexes were evaluated spectrophotometrically at 520 and 824 nm for ChA and TCNQ, respectively. The optimum conditions for the reaction were determined and optimized. The developed method was compared with Japanese Pharmacopeia method. Results: The calibration curve was linear in the ranges 25 – 125 and 30 – 150 μg/mL for ChA and TCNQ, respectively. The lower limit of detection was 8.0 and 10.0 μg/mL for ChA and TCNQ, respectively while the slope and intercept of the calibration curves were 0.0025 and 0.011 and 0.0115 and -0.237, for ChA and TCNQ, respectively. Conclusion: The developed methods for tofisopam have good accuracy and precision, and comparable to a standard pharmacopeial method. The methods can be applied for routine analysis and in quality control.