Nowosielska Bernadeta
Zakład Dydaktyczny Chemii Teoretycznej i Krystalografii
Pracownia Krystalochemii
Wydziałowe Laboratorium Zaawansowanej Inżynierii Kryształów im. J. Czochralskiego
Badania strukturalne kokryształów cykloheptyloaminy i alkoholi alifatycznych
Bernadeta Nowosielska
Promotor: dr Łukasz Dobrzycki
Opiekun: mgr Grzegorz Cichowicz
Cykloheptyloamina jest cykliczną aminą alifatyczną będącą cieczą w temperaturze pokojowej. Struktura krystaliczna wolnej aminy nie jest znana, w bazie danych struktur związków organicznych CSD[1] układów zawierających kompleksy/sole tej aminy jest zaledwie 10. Aminy pierwszorzędowe wykazują możliwość kokrystalizacji z alkoholami dzięki wiązaniu wodorowemu tworzącemu się pomiędzy grupami aminową i hydroksylową. Najczęściej występującym motywem w takich układach są wstęgi o dwóch różnych symetriach (1 oraz 21). W bazie CSD znajduje się kilkanaście takich struktur. Celem mojej pracy[2] było systematyczne zbadanie możliwości tworzenia kokryształów cykloheptyloaminy z niskocząsteczkowymi monohydroksylowymi alkoholami alifatycznymi. Siedmioczłonowy pierścień węglowy z lub bez heteroatomu jest stosunkowo labilny. Dodatkowym celem mojej pracy była zatem analiza konformacyjna pierścieni siedmioczłonowych[3,4].
Ponieważ badane mieszaniny cykloheptyloaminy z wybranymi alkoholami to ciecze w temperaturze pokojowej, w mojej pracy użyłam techniki krystalizacji in situ z wykorzystaniem lasera IR[5]. Strukturę krystaliczną otrzymanych kokryształów określiłam za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej. W wyniku eksperymentów uzyskałam strukturę wolnej aminy oraz 12 kokryształów z alkoholami (wszystkie alifatyczne C1C4, oprócz tertbutanolu oraz cykliczne C4C7). W większości kokryształów cząsteczki aminy i alkoholu połączone wiązaniami wodorowymi ułożone są w jednowymiarowe wstęgi. Jedynie w kokrysztale z metanolem występują warstwy powiązanych cząsteczek. Nie udało się otrzymać kokryształu z tertbutanolem co wynika z dużej zawady sterycznej rozgałęzionej grupy alifatycznej tego alkoholu. Większość struktur jest nieuporządkowana głównie w obrębie fragmentu alifatycznego cząsteczki aminy. Dla pierścienia siedmioczłonowego możliwe są cztery ortogonalne mody odpowiadające dwóm nieprzywiedlnym reprezentacjom wychyleń z płaszczyzny XY dla grupy D7h.W analizie konformacji otrzymanych struktur oraz tych z bazy CSD zawierających pierścienie siedmioczłonowe wykorzystałam podział dowolnego pierścienia na owe cztery mody. Przedstawienie wyników w formie wykresu stosowanego dla mieszanin czterofazowych pokazuje, że większość punktów układa się na płaszczyźnie, a odbiegające odpowiadają strukturom z nieuwzględnionym nieporządkiem.
Niewielka zmienność motywu strukturalnego w otrzymanych kokryształach może być wykorzystana do projektowania nowych układów o odpowiednim ułożeniu cząsteczek, które będą np. wykazywały aktywność fotochemiczną.
Literatura:
[1] Groom, C. R.; Bruno, I. J.; Lightfoot M. P.; Ward, S. C., Acta Cryst., 2016, B72, 171-179.
[2] Praca magisterska wykonana w ramach projektu naukowego SONATA BIS 6 NCN nr 2016/22/E/ST4/00461 pt. „Inżynieria krystaliczna alkoholi i amin”.
[3] Cremer D., Pople J. A., J. Amer. Chem. Soc.,1975, 97, 1354-1358.
[4] Evans G. G., Boeyens J. A., Acta Cryst., 1989, B45, 581-590.
[5] Boese, R., Z. Kristallogr., 2014, 229, 595-601.