Determinação da constante de velocidade absoluta para a reação de abstração de hidrogênio fenólico pelo estado excitado triplete de xantona em acetonitrila e no líquido iônico hexafluorfosfato de 1-butil-3-metil-imidazólio [bmim.PF6]

The triplet excited state of xanthone was generated and characterized by laser flash photolysis in acetonitrile (λmax=620 nm; t=1.8 ms) and in ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [bmim.PF6] (λmax=620 nm; t=3.0 ms). It reacts with phenols yielding the corresponding xanthone ketyl radical. Stern-Volmer plots for the reaction of triplet xanthone with phenols led to the determination of absolute rate constants for phenolic hydrogen abstraction in the order of ~10(9) Lmol-1s-1 in acetonitrile and ~10(8) Lmol-1s-1 in [bmim.PF6]. The lower diffusioncontrolled rate constant for [bmim.PF6] is responsible for the difference in the phenolic hydrogen abstraction rate constants in this solvent.

Raman spectra of polymer electrolytes based on poly(ethylene glycol) dimethyl ether, lithium perchlorate, and the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate

Raman spectra of polymer electrolytes based on poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGdME) with LiClO(4), PEGdME/LiClO(4), and the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, PEGdME/[bmim]PF(6), are compared. Raman spectroscopy suggests stronger interactions in PEGdME/LiClO(4) than PEGdmE/[bmim]PF(6), thus corroborating previous results obtained by molecular dynamics simulations. Quantum Chemistry methods have been used to calculate vibrational frequencies and the equilibrium structure of segments of the polymer chain around the cation. A consistent picture has been obtained from Raman spectroscopy, density functional theory (DFT) calculations, and molecular dynamics simulations for these polymer electrolytes. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Unraveling Dynamical Heterogeneity in the Ionic Liquid 1-Butyl-3-methylimidazolium Chloride

Heterogeneous dynamics within a time range of nanoseconds was investigated by molecular dynamics (MD) simulations of 1 -butyl-3-methylimidazolium chloride ([bmim]Cl). After identifying groups of fast and slow ions, it was shown that the separation between the location of the center of mass and the center of charge of cations, d(CMCC), is a signature of such difference in ionic mobility. The distance d(CMCC) can be used as a signature because it relaxes in the time window of the dynamical heterogeneity. The relationship between the parameter dcmcc and conformations of the side alkyl chain in [bmim] is discussed. Since the relatively slow relaxation of dcmcc is a consequence of coexisting polar and nonpolar domains in the bulk, the MD simulations reveal a subtle interplay between structural and dynamical heterogeneity in ionic liquids.

Enthalpies of Solution of 1-Butyl-3-methylimidazolium Tetrafluoroborate in 15 Solvents at 298.15 K

Enthalpies of solution of 1-butyl-3-methylimidazolium tetra fluoroborate, [BMIm]BF4, are reported at 298.15 K in a set of 15 hydrogen bond donor and hydrogen bond acceptor solvents, chosen by their diversity, namely, water, methanol, ethanol, 1,2-ethanediol, 2-choroethanol, 2-methoxyethanol, formamide, propylene carbonate, nitromethane, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, acetone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and aniline. These values are shown to be largely independent of [BMIm]BF4 concentration. The obtained enthalpies of solution vary from very endothermic to quite exothermic, thus showing a very high sensitivity of the enthalpies of solution of [BMIm]BF4 to solvent properties. Solvent effects on the solution process of this IL are analyzed by a quantitative structure-property relationship methodology, using the TAKA equation and a modified equation, which significantly improves the model's predictive ability. The observed differences in the enthalpies of solution are rationalized in terms of the solvent properties found to be relevant, that is, pi* and E-T(N).

Epoxidação do óleo de soja com o sistema catalítico [MoO2(acac)2]/TBHP EM [bmim][PF6]

Epoxidation of soybean oil was investigated using 1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [bmim][PF6] ionic liquid as biphasic medium with molybdenum(VI) acetylacetonate complex and tert-butyl hydroperoxide TBHP as oxidizing agent. Reaction conditions were molar ratio TBHP:number of double bonds of oil:catalyst of 100:100:1, reaction temperature of 60 ºC and reaction time between 2 and 24 h. The proposed system showed catalytic activity for epoxidation reactions under tested conditions. Reuse of ionic liquid/catalyst system for epoxidation reactions was also investigated. Evaluation of epoxidation observed in this catalytic system was done by quantitative ¹H NMR data.

Liquid–Liquid Equilibria of Water + Ethanol + 1-Butyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Ternary System: Measurements and Correlation at Different Temperatures

In this work authors present the experimental liquid–liquid equilibria (LLE) data of water + ethanol + 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ([bmim][Tf2N]) system at different temperatures. The LLE of the system was obtained in the temperature range from 283.2 to 323.2 K. The nonrandom two liquid (NRTL) and universal quasichemical (UNIQUAC) models were used to correlate ternary systems. The equilibrium compositions were successfully correlated by the interaction parameters from both models, however UNIQUAC gave a more accurate correlation. Finally, a study about the solvent capability of ionic liquid was made in order to evaluate the possibility of separating the mixture formed by ethanol and water using that ionic liquid.

First study on the thermo-solvatochromism in aqueous 1-(1-butyl)-3-methylimidazolium tetrafluoroborate: A comparison between the solvation by an ionic liquid and by aqueous alcohols

The thermo-solvatochrornic behaviors of 2,6-diphenyl-4-(2,4,6-triphenylpyridinium-1-yl) phenolate, RB; 2,6-dichloro-4-(2,4,6-triphenyloyridinium-1-yl) phenolate, WB; 2,6-dibromo-4-[(E)-2-(1-methylpyridinium-4-yl)ethenyl] phenolate, MePMBr(2); 2,6-dibromo-4-[(E)-2-(1-n-octylpyridinium-4-yl)ethenyl] phenolate, OcPMBr(2), have been investigated in binary mixtures of the ionic liquid, IL, 1-(1-butyl)-3-methylimidazolium tetrafluorborate, [BuMeIm][BF(4)], and water (W), in the temperature range from 10 to 60 degrees C. Plots of the empirical solvent polarities, ET (probe) in kcal mol(-1), versus the mole fraction of water in the binary mixture, chi(w) showed nonlinear, i.e., nonideal behavior. Solvation by these IL-W mixtures shows the following similarities to that by aqueous aliphatic alcohols: The same solvation model can be conveniently employed to treat the data obtained; it is based on the presence in the system-bulk medium and probe solvation shell of IL, W, and the ""complex"" solvent 1:1 IL-W. The origin of the nonideal solvation behavior appears to be the same, preferential solvation of the probe, in particular by the complex solvent. The strength of association of the IL-W complex, and the polarity of the IL are situated between the corresponding values of aqueous methanol and aqueous ethanol. Temperature increase causes a gradual desolvation of all probes employed. A difference between solvation by IL-W and aqueous alcohols is that probe-solvent hydrophobic interactions appear to play a minor role in case of the former mixture, probably because solvation is dominated by hydrogen-bonding and Coulombic interactions between the ions of the IL and the zwitterionic probes.

Interactions between 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ionic liquid and gamma-Al2O3 (100) surface calculated by density functional theory

The main aim of this work is to investigate the 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([C4C1Im]+[BF4]-) ionic liquid (IL) adsorption on the gamma-Al2O3 (100) by density functional theory calculations to try to rationalize the adsorption as an electrostatic phenomenon. Optimized geometries and interaction energies of IL one-monolayer on the gamma-Al2O3 were obtained on high surface coverage (one cationanion pair per 94.96 nm2). A study of dispersion force was made to estimate its contribution to the adsorption. Overall, the process is ruled by electrostatic interaction between ions and surface. Adsorption of the anion [BF4]- and cation [C4C1Im]+ was also studied by Bader charge analysis and charge density difference for supported and unsupported situations. It is suggested that the IL ions have their charges maintained with significant anion cloud polarization inward to the acid aluminum sites. (c) 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Functional polymer coatings — My-Patterning and My-Analysis

In dieser Arbeit werden Strukturen beschrieben, die mit Polymeren auf Oberflächen erzeugt wurden. Die Anwendungen reichen von PMMA und PNIPAM Polymerbürsten, über die Restrukturierung von Polystyrol durch Lösemittel bis zu 3D-Strukturen, die aus PAH/ PSS Polyelektrolytmultischichten bestehen. Im ersten Teil werden Polymethylmethacrylat (PMMA) Bürsten in der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-Methylimidazolium Hexafluorophospat ([Bmim][PF6]) durch kontrollierte radikalische Polymerisation (ATRP) hergestellt. Kinetische Untersuchungen zeigten ein lineares und dichtes Bürstenwachstum mit einer Wachstumsrate von 4600 g/mol pro nm. Die durchschnittliche Pfropfdichte betrug 0.36 µmol/m2. Als Anwendung wurden Mikrotropfen bestehend aus der ionischen Flüssigkeit, Dimethylformamid und dem ATRP-Katalysator benutzt, um in einer definierten Geometrie Polymerbürsten auf Silizium aufzubringen. Auf diese Weise lässt sich eine bis zu 13 nm dicke Beschichtung erzeugen. Dieses Konzept ist durch die Verdampfung des Monomers Methylmethacrylat (MMA) limitiert. Aus einem 1 µl großen Tropfen aus ionischer Flüssigkeit und MMA (1:1) verdampft MMA innerhalb von 100 s. Daher wurde das Monomer sequentiell zugegeben. Der zweite Teil konzentriert sich auf die Strukturierung von Oberflächen mit Hilfe einer neuen Methode: Tintendruck. Ein piezoelektrisch betriebenes „Drop-on-Demand“ Drucksystem wurde verwendet, um Polystyrol mit 0,4 nl Tropfen aus Toluol zu strukturieren. Die auf diese Art und Weise gebildeten Mikrokrater können Anwendung als Mikrolinsen finden. Die Brennweite der Mikrolinsen kann über die Anzahl an Tropfen, die für die Strukturierung verwendet werden, eingestellt werden. Theoretisch und experimentell wurde die Brennweite im Bereich von 4,5 mm bis 0,21 mm ermittelt. Der zweite Strukturierungsprozess nutzt die Polyelektrolyte Polyvinylamin-Hydrochlorid (PAH) und Polystyrolsulfonat (PSS), um 3D-Strukturen wie z.B. Linien, Schachbretter, Ringe, Stapel mit einer Schicht für Schicht Methode herzustellen. Die Schichtdicke für eine Doppelschicht (DS) liegt im Bereich von 0.6 bis 1.1 nm, wenn NaCl als Elektrolyt mit einer Konzentration von 0,5 mol/l eingesetzt wird. Die Breite der Strukturen beträgt im Mittel 230 µm. Der Prozess wurde erweitert, um Nanomechanische Cantilever Sensoren (NCS) zu beschichten. Auf einem Array bestehend aus acht Cantilevern wurden je zwei Cantilever mit fünf Doppelschichten PAH/ PSS und je zwei Cantilever mit zehn Doppelschichten PAH/ PSS schnell und reproduzierbar beschichtet. Die Massenänderung für die individuellen Cantilever war 0,55 ng für fünf Doppelschichten und 1,08 ng für zehn Doppelschichten. Der daraus resultierende Sensor wurde einer Umgebung mit definierter Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Die Cantilever verbiegen sich durch die Ausdehnung der Beschichtung, da Wasser in das Polymer diffundiert. Eine maximale Verbiegung von 442 nm bei 80% Luftfeuchtigkeit wurde für die mit zehn Doppelschichten beschichteten Cantilever gefunden. Dies entspricht einer Wasseraufnahme von 35%. Zusätzlich konnte aus den Verbiegungsdaten geschlossen werden, dass die Elastizität der Polyelektrolytmultischichten zunimmt, wenn das Polymer gequollen ist. Das thermische Verhalten in Wasser wurde im nächsten Teil an nanomechanischen Cantilever Sensoren, die mit Poly(N-isopropylacrylamid)bürsten (PNIPAM) und plasmapolymerisiertem N,N-Diethylacrylamid beschichtet waren, untersucht. Die Verbiegung des Cantilevers zeigte zwei Bereiche: Bei Temperaturen kleiner der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) ist die Verbiegung durch die Dehydration der Polymerschicht dominiert und bei Temperaturen größer der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) reagiert der Cantilever Sensor überwiegend auf Relaxationsprozesse innerhalb der kollabierten Polymerschicht. Es wurde gefunden, dass das Minimum in der differentiellen Verbiegung mit der niedrigsten kritischen Temperatur von 32°C und 44°C der ausgewählten Polymeren übereinstimmt. Im letzten Teil der Arbeit wurden µ-Reflektivitäts- und µ-GISAXS Experimente eingeführt als neue Methoden, um mikrostrukturierte Proben wie NCS oder PEM Linien mit Röntgenstreuung zu untersuchen. Die Dicke von jedem individuell mit PMMA Bürsten beschichtetem NCS ist im Bereich von 32,9 bis 35,2 nm, was mit Hilfe von µ-Reflektivitätsmessungen bestimmt wurde. Dieses Ergebnis kann mit abbildender Ellipsometrie als komplementäre Methode mit einer maximalen Abweichung von 7% bestätigt werden. Als zweites Beispiel wurde eine gedruckte Polyelektrolytmultischicht aus PAH/PSS untersucht. Die Herstellungsprozedur wurde so modifiziert, dass Goldnanopartikel in die Schichtstruktur eingebracht wurden. Durch Auswertung eines µ-GISAXS Experiments konnte der Einbau der Partikel identifiziert werden. Durch eine Anpassung mit einem Unified Fit Modell wurde herausgefunden, dass die Partikel nicht agglomeriert sind und von einer Polymermatrix umgeben sind.

Organic reactions in ionic liquids: N-alkylation of phthalimide and several nitrogen heterocycles

N-Alkylation of heterocyclic compounds bearing an acidic hydrogen atom attached to nitrogen with alkyl halides is accomplished in ionic liquids ([bmim]BF4 = 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, [bmim]PF6 = 1-butyl-3-methylimida-zolium hexafluorophosphate, [buPy]BF4 = butylpyridinium tetra­fluoroborate) in the presence of potassium hydroxide as a base. In this manner, phthalimide, indole, benzimidazole, succinimide can be successfully alkylated. The procedure is convenient, efficient, and generally affords the N-alkylated product exclusively.

High Pressure Speed of Sound and Related Thermodynamic Properties of 1-Alkyl-3-methylimidazolium Bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imides (from 1-Propyl- to 1-Hexyl-)

The knowledge of thermodynamic high-pressure speed of sound in ionic liquids (ILs) is a crucial way either to study the nature of the molecular interactions, structure and packing effects or to determine other key thermodynamic properties of ILs essential for their applications in any chemical and industrial processes. Herein, we report the speed of sound as a function temperature at pressures up to 101 MPa in four ultrapure ILs: 1-propyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide, 1-butyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide, 1-pentyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide, and 1-hexyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide, taking into consideration their relaxation behavior. Additionally, to further improve the reliability of the speed of sound results, the density, isentropic compressibility, and isobaric heat capacity as a function of temperature and pressure are calculated using an acoustic method.

Organic reactions in ionic liquids: Knoevenagel condensation catalyzed by ethylenediammonium diacetate

The moisture and air stable ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazonium tetrafluoroborate [bmim]BF4 and 1-butyl-3-methylimidazonium hexafluorophosphate [bmim]PF6 were used as ‘green' recyclable alternatives to volatile organic solvents (VOCs) for ethylenediammonium diacetate (EDDA) catalyzed Knoevenagel condensation between aldehydes or ketones with active methylene compounds. Both aldehydes and ketones gave satisfactory results. The ionic liquids containing catalyst EDDA were recycled several times with no decreases in yields and reaction rates. In the case of 2-hydroxybenzaldehyde, the reactions led to the formation of 3-substituted coumarins under standard reaction conditions.

Organic reactions in ionic liquids; Ionic liquid-accelerated three-component reaction: a rapid one-pot synthesis of 3-alkyl-5-[(Z)-arylmethylidene]-1,3-thiazolidine-2,4-diones

A rapid one-pot synthesis of 3-alkyl-5-[(Z)-arylme­thylidene]-1,3-thiazolidine-2,4-dionesis described that occurs in recyclable ionic liquid [bmim]PF6 (1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate).Significant rate enhancement and good selectivity have been observed.