Il presente progetto di ricerca si pone come naturale continuazione del progetto di Ateneo finanziato lo scorso anno dal nostro gruppo di ricerca, avente come proponente la Prof. Chiarotto. Tema del progetto è lo studio elettrochimico di sali di imidazolio dicationici, per determinarne la stabilità, finestra elettrochimica, eventuali prodotti di elettrolisi e loro stabilità nel tempo nelle condizioni di possibile utilizzo.I liquidi ionici imidazolici stanno godendo di notevole popolarità sia nel campo della chimica organica sia in quello della chimica applicata (elettronica organica). Per quel che riguarda la chimica organica, questi sali sono spesso usati come solventi "green", alternativi ai classici VOCs. Inoltre, i liquidi ionici imidazolici sono ampiamente utilizzati come precursori di carbeni N-eterociclici in organocatalisi.
La naturale evoluzione di questi reattivi è stata la sintesi e lo studio di sali imidazolici dicationici, contenenti quindi due funzioni potenzialmente trasformabili in carbeni. Nonostante siano stati recentemente pubblicati molti lavori su questi sali dicationici, pochissimi lavori sulle proprietà elettrochimiche sono presenti in letteratura, e principalmente su misure di conducibiltà per l'utilizzo di questi sali in supercapacitori. Scopo di questo progetto è la sintesi (in parte già ottenuta nel precedente lavoro) e lo studio del comportamento elettrochimico di sali di bis imidazolio al fine di selezionare (se possibile) le caratteristiche strutturali necessarie per avere substrati adatti da un lato all'organocatalisi, dall'altro per l'utilizzo in dispositivi di elettronica organica (come le celle solari organiche). Lo studio già effettuato ha infatti evidenziato che la stabilità e reattività di questi sali è fortemente dipendente dal tipo di spaziatore usato per legare i due anelli imidazolici. Il nuovo studio si concentrerà quindi sulla ricerca di spaziatori che permettano di avere buona stabilità e buone performances in dispositivi.
I sali di bis-imidazolio verranno sintetizzati seguendo le reazioni riportate in letteratura (laddove possibile) e caratterizzati spettroscopicamente (1H- e 13C-NMR, Massa, Uv-Vis) per verificarne la purezza.
Come già accennato, in letteratura manca quasi completamente la caratterizzazione elettrochimica di questi sali dicationici, sia dal punto di vista della finestra elettrochimica, sia per quel che riguarda la stabilità degli eventuali prodotti di riduzione catodica (NHC). Il gruppo di ricerca si propone di studiare quindi questi sali dicationici sia mediante tecniche voltammetriche (CV, LSV, DPV) che elettrolisi e di fare un confronto diretto con i corrispondenti sali monocationici (21) per valutare l'influenza di un gruppo imidazolico carico sulla riduzione dell'altro nella struttura dicationica.
E' infatti noto (22) che il carbene imidazolico può agire da accettore di legame idrogeno, mentre il sale di imidazolio da donatore. E' quindi possibile che la formazione di un legame idrogeno intramolecolare diversifichi (i.e. che avvenga ad un potenziale diverso) la riduzione catodica della seconda testa imidazolica carica rispetto alla prima. In quest'ultimo caso sarebbe quindi possibile vedere due diversi picchi di riduzione (ma solo nel caso il secondo evento avvenga ad un potenziale più negativo), la cui differenza di potenziale di picco potrebbe essere correlata con la struttura dello spaziatore (possibilità di legame idrogeno intramolecolare).
21. M. Feroci, I. Chiarotto, A. Inesi, Catalysts, 2016, 6, 178.
22. O. Holloczki, Phys Chem Chem Phys. 2016,18, 126.