Synthesis and physicochemical properties of di(perfluorohexyl)hexane

Niniejsza praca dotyczy syntezy i badania właściwości fizykochemicznych przedstawiciela semifluorowanych alkanów o budowie triblokowej - di(perfluoroheksylo)heksanu, o skróconym wzorze F6H6F6. Syntezę związku wykonano korzystając z opracowanej już wcześniej przez L. Conte i współpracowników procedury. Pomimo faktu, że w strukturze badanego związku występują jedynie fragmenty o hydrofobowym charakterze, badany związek okazał się zdolny do tworzenia warstewek powierzchniowych (filmów Langmuira) na swobodnej powierzchni wody. Uzyskane w badaniach powtarzalne izotermy ciśnienia powierzchniowego w funkcji powierzchni przypadającej na cząsteczkę (π-A) w różnych warunkach eksperymentalnych potwierdziły jego dobre zdolności filmotwórcze, pomimo nietypowej dla powierzchniowo czynnych połączeń budowy (braku ugrupowania polarnego). W przebiegu izoterm π-A zarejestrowano pojawienie się charakterystycznego obszaru pseudo-plateau. Wizualizacje struktury warstw di(perfluoroheksylo)heksanu przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopu kąta Brewstera, BAM (dla warstw wyniesionych na powierzchni wody) oraz mikroskopu sił atomowych, AFM (dla warstw wyniesionych na podłoże stałe techniką Langmuira-Blodgett). Przeprowadzone badania wskazały na tworzenie się domen o owalnym kształcie, tzw. miceli powierzchniowych, w obszarze pseudo-plateau. Rozmiar tych domen (4.98±1.75 μm2, wyznaczony dla ciśnienia powierzchniowego 1,2 mN/m, odpowiadającego początkowi obszaru plateau) wzrastał wraz ze wzrostem ciśnienia powierzchniowego podczas kompresji filmu. Wykazano również, że badany związek – pomimo nietypowej budowy dla ciekłych kryształów - tworzy fazę ciekłokrystaliczną, którą zidentyfikowano jako smektyk B.

The aim of this study was the synthesis and investigations of physicochemical properties of a representative triblock semifluorinated alkane - di(perfluorohexyl)hexane, abbreviated to F6H6F6. Synthesis of this compound was performed using the procedure already developed by L. Conte and co-workers. Despite of the fact that the investigated compound is composed only by hydrophobic fragments, it was capable of forming surface layers (Langmuir films) on the free water surface. The resulting reproducible surface pressure versus area per molecule (π-A) isotherms under various experimental conditions proved its good film-forming abilities, in spite of its non-typical structure as for surface active molecule (lack of polar group). In the course of the recorded π-A isotherms, a characteristic pseudo-plateau region appeared. Visualization of the structure of the layers from di(perfluoroheksylo)hexane was carried out with Brewster angle microscope, BAM (for layers formed on the water surface) and atomic force microscope, AFM (for layers transferred onto solid support with the Langmuir-Blodgett technique). The formation of oval domains, so-called surface micelles, occurred at the pseudo-plateau region. The size of these domains (4.98 ± 1.75 μm2, determined at the surface pressure of 1.2 mN / m, corresponding to the beginning of the pseudo-plateau region) increased with increasing surface pressure upon film compression. It was also shown that the investigated compound is - despite its unusual structure typical for liquid crystals - forms a liquid crystalline phase, which was identified as smectic B.