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COMMUNICATIONS
ISSN: 2056-9890

Structure cristalline, caractérisation spectroscopique, calcul DFT et analyse de surface Hirshfeld du perchlorate de p-toluidinium

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aUniversité de Tunis El Manar, Faculté des Sciences de Tunis, Laboratoire de Matériaux, Cristallochimie et Thermodynamique Appliquée, 2092 El Manar II, Tunis, Tunisia, et bInstitut Préparatoire aux Etudes d'Ingénieurs de Tunis, Rue Jawaher Lel Nehru, 1089 Montfleury, Tunis, Tunisia
*Courier électronique: chebhamouda@yahoo.fr

Edité par L. Van Meervelt, Katholieke Universiteit Leuven, Belgique (Reçu le 7 decembre 2017; accepté le 18 decembre 2017; online 9 janvier 2018)

The synthesis of p-toluidinium perchlorate (systematic name: 4-methyl­anilinium perchlorate), C7H10N+·ClO4, was carried out from an aqueous reaction of perchloric acid with p-toluidine. This compound was characterized by powder XRD, IR and UV–Vis spectroscopy. The structure was further confirmed by a single-crystal X-ray diffraction study. The crystal structure is formed by a succession of two-dimensional mol­ecular layers consisting of perchlorate anions and organic cations parallel to the (100) plane and located at x = 2n + ½ (nZ). Each mixed layer is formed by infinite chains {C7H10N+·ClO4}n parallel to the [010] direction and developing along the c axis, generating R24(8), R22(4) and R44(12) graph-set motifs. The results of a theoretical study using the DFT method at the B3LYP/6–311++G(d,p) level are in good agreement with the experimental data. Hirshfeld surface and fingerprint plots reveal that the structure is dominated by O⋯H/H⋯O (54.2%), H⋯H (26.9%) and C—H ⋯π (14.3%) contacts. The studied crystal was refined as a two-component twin

1. Contexte chimique

Les matériaux hybrides ont fait l'objet de nombreux travaux de recherche du fait qu'ils rassemblent les propriétés des molécules organiques et des composés inorganiques. Cette symbiose entre deux types de chimie trop longtemps considérés comme antagonistes s'hybrident à merveille et libèrent des propriétés complètement nouvelles, et ouvre un vaste champ d'investigations pour le chimiste.

Selon cette approche, les composés hybrides à base de perchlorates ont été particulièrement étudiés du fait des propriétés physiques intéressantes qu'ils présentent comme la ferroélectricité [perchlorate de pyridinium (Czarnecki et al., 1994[Czarnecki, P., Nawrocik, W., Pajak, Z. & Wasicki, J. (1994). J. Phys. Condens. Matter, 6, 4955-4960.]), perchlorate de pyridin-4-ylméthanaminium (Cui et al., 2016[Cui, Z., Gao, K., Liu, C., Yin, Y., Fu, D.-W., Cai, H.-L. & Wu, X. S. (2016). J. Phys. Chem. C, 120, 2925-2931.]), perchlorate de guanidinium (Drozd & Dudzic, 2013[Drozd, M. & Dudzic, D. (2013). Spectrochim. Acta Part A, 115, 345-356.])] et l'optique non linéaire [perchlorate d'anilinium (Vivek et al., 2015[Vivek, P., Suvitha, A. & Murugakoothan, P. (2015). Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 134, 517-525.]), perchlorate de p-nitro­anilinium (Bouchouit et al., 2008[Bouchouit, K., Essaidi, Z., Abed, S., Migalska-Zalas, A., Derkowska, B., Benali-cherif, N., Mihaly, M., Meghea, A. & Sahraoui, B. (2008). Chem. Phys. Lett. 455, 270-274.]), perchlorate de L-leucinium (Marchewka & Drozd, 2013[Marchewka, M. K. & Drozd, M. (2013). Cent. Eur. J. Chem. 11, 1264-1277.])].

Dans ce contexte, nous avons tenté d'explorer les systèmes A[ClO4] (A: cation organique dérivant de l'anilinium), tel que de s'initier aux différentes techniques de synthèse, de caractérisation et d'analyse structurale ainsi que du calcul théorique DFT. Dans ce travail nous presontons la synthèse, les caractérisations spectroscopiques IR et UV–visible ainsi que la DRX sur poudre, la structure cristalline, le calcul DFT et l'analyse de surface Hirshfeld d'un nouveau matériau hybride à base de perchlorate et p-toluidinium de formulation (C7H10N)[ClO4] (I)[link].

[Scheme 1]

2. Analyse structurale

L'unité asymétrique du composé (C7H10N)[ClO4] est formée d'un anion perchlorate [ClO4] et d'un cation organique (C7H10N)+ (Fig. 1[link]). Tous les atomes occupent des positions générales (4e) et possèdent des faibles facteurs d'agitation thermique comparables à l'exception de celles des atomes d'oxygène (O1, O2, O3 et O4) du groupement perchlorate qui sont relativement élevés (Ueq > 0,1Å2).

[Figure 1]
Figure 1
L'unité asymétrique de (I)[link]. Les ellipsoïdes d'agitation thermique ont 30% de probabilité d'existence.

L'environnement de l'atome de chlore Cl1 est tétraédrique avec une déformation considérable. En effet, les longueurs des liaisons Cl—O varient de 1,394 (5) à 1,421 (4) Å. Quant aux angles ils présentent une nette dispersion par rapport à l'angle d'un tétraèdre régulier (109,47°), puisque l'inter­valle est compris entre 105,3 (2)° et 111,7 (4)°. Ces valeurs sont comparables à celles du même anion associé avec d'autres types de cations (Chebbi et al., 2017[Chebbi, H., Boumakhla, A., Zid, M. F. & Guesmi, A. (2017). Acta Cryst. E73, 1453-1457.]; Zhou & Cai, 2012[Zhou, B. & Cai, J. (2012). Acta Cryst. E68, o2113.]; Dai, 2008[Dai, J. (2008). Acta Cryst. E64, o2025.]; Janczak & Perpétuo, 2009[Janczak, J. & Perpétuo, G. J. (2009). Solid State Sci. 11, 1576-1581.]; Marchewka et al., 2003[Marchewka, M. K., Drozd, M. & Pietraszko, A. (2003). Mater. Sci. Eng. B, 100, 225-233.]; Kapoor et al., 2008[Kapoor, I. P. S., Srivastava, P., Singh, G., Singh, U. P. & Fröhlich, R. (2008). J. Phys. Chem. A, 112, 652-659.]; Bendjeddou et al., 2009[Bendjeddou, L., Cherouana, A., Hadjadj, N., Dahaoui, S. & Lecomte, C. (2009). Acta Cryst. E65, o1770-o1771.]; Liang, 2010[Liang, W.-X. (2010). Acta Cryst. E66, o1575.]).

Les cations organiques (C7H10N)+ occupent des positions générales et assurent l'équilibre des charges négatives excédentaires portées par les anions [ClO4]. La valeur moyenne de la liaison C—C dans le cycle aromatique est égale à 1,371 (8) Å. La distance C—N [1,451 (6) Å] dans le cation organique p-toluidinium est plus longue que la même distance dans le p-toluidine neutre [1,386 (4) Å; Ploug-Sørenson & Andersen, 1985[Ploug-Sørenson, G. & Andersen, E. K. (1985). Acta Cryst. C41, 613-615.]], ceci est due à la protonation du groupement amine de la base organique p-toluidine. Les angles C—C—C et C—C—N sont compris entre 118,1 (5) et 121,6 (6)°, ils ne présentent pas d'anomalies et ils sont comparables à ceux du même cation associé avec d'autres types d'anions (Hosein et al., 2011[Hosein, A. I., Le Goff, X. F., Ricard, L. & Caffyn, A. J. M. (2011). Inorg. Chem. 50, 1484-1490.]; Kapoor et al., 2007[Kapoor, I. P. S., Srivastava, P., Singh, G. & Frohlich, R. (2007). Indian J. Chem. A46, 1283-1288.]; Rademeyer, 2005[Rademeyer, M. (2005). Acta Cryst. E61, m304-m306.]; Xu, 2010[Xu, R. (2010). Acta Cryst. E66, o835.]; Denne & Mackay, 1971[Denne, W. A. & Mackay, M. F. (1971). J. Cryst. Mol. Struct. 1, 311-318.]; Denne et al., 1971[Denne, W. A., Mathieson, A. M. & Mackay, M. F. (1971). J. Cryst. Mol. Struct. 1, 55-62.]; Smirani et al., 2004[Smirani, W., Ben Slimane, A. & Rzaigui, M. (2004). Z. Kristallogr. New Cryst. Struct. 219, 189-190.]).

3. Caractéristiques supra­moléculaires

La cohésion structurale dans l'édifice cristallin est assurée par cinq liaisons hydrogène de type N—H⋯O établies entre les cations et les anions. Les distances et les angles décrivant les liaisons hydrogène sont donnés dans le Tableau 1[link].

Tableau 1
Géométrie des liaisons hydrogène (Å, °)

D—H⋯A D—H H⋯A DA D—H⋯A
N1—H1A⋯O1 0.89 (1) 2.26 (4) 3.011 (6) 142 (6)
N1—H1A⋯O1i 0.89 (1) 2.18 (5) 2.891 (6) 137 (6)
N1—H1B⋯O1i 0.89 (1) 2.44 (6) 2.891 (6) 112 (6)
N1—H1B⋯O3ii 0.89 (1) 2.42 (6) 2.959 (7) 120 (5)
N1—H1C⋯O2iii 0.89 (1) 2.08 (3) 2.882 (6) 150 (6)
Codes de symétrie: (i) -x+1, -y, -z+1; (ii) x, y+1, z; (iii) [-x+1, y+{\script{1\over 2}}, -z+{\script{3\over 2}}].

Dans la structure du composé (C7H10N)[ClO4], les anions et les cations sont reliés par deux liaisons hydrogène N1—H1B⋯O1i [code de symétrie: (i) −x + 1, −y, −z + 1] et N1-H1B⋯O3ii [code de symétrie: (ii) − x, y + 1, z] pour former des motifs supra­moléculaires R24(8) autour du centre d'inversion cristallographique situé à (0, 0, z). Ces motifs R24(8) positionnés sur l'unité de translation le long de la direction [010] sont aussi reliés par deux liaisons hydrogène N1—H1A⋯O1 et N1—H1A⋯O1i pour former un nouveau motif supra­moléculaire supplémentaire de type R22(4). Ces nouveaux motifs R22(4) occupent aussi le centre d'inversion cristallographique situé à (0, [{1\over 2}], z). La translation infinie des deux motifs R24(8) et R22(4) construit une supermolécule sous forme d'une chaîne unidimensionnelle (1D) parallèle à la direction [010] (Fig. 2[link]). Les chaînes adjacentes reliées par l'axe 21 sont connectées à travers la liaison hydrogène N1—H1C⋯O2iii [code de symétrie: (iii) −x + 1, y + [{1\over 2}], −z + [{3\over 2}]] située sur l'axe 21 le long (0, y, [{1\over 4}]), en donnant lieu au motif R44(12) (Fig. 3[link]). Ces connections forment des couches bidimensionnelles d'anions et de cations construites à partir de motifs répétitifs R24(8), R22(4) et R44(12) s'étendant parallèlement au plan (100) (Fig. 3[link]). Une succession de couches moléculaires parallèles au plan (100) et situées à x = 2n + [{1\over 2}] (n ∈ Z) est représentée dans la Fig. 4[link].

[Figure 2]
Figure 2
Une partie de la structure cristalline du composé (I)[link] montrant la formation de la chaîne supra­moléculaire unidimensionelle, construite par les motifs R24(8) et R22(4) s'étendant le long de direction [010].
[Figure 3]
Figure 3
Projection selon la direction [100] d'une partie de la structure cristalline du composé (I)[link] montrant la formation de la couche moléculaire, construite par les motifs R24(8), R22(4) et R44(12), parallèle au plan (100).
[Figure 4]
Figure 4
Vue en perspective de la structure cristalline du composé (I)[link] montrant les couches moléculaires parallèles au plan (100).

4. Caractérisations par DRX sur poudre, IR et UV–Vis

La diffraction des rayons X sur poudre, à la longueur d'onde Kα du cuivre (λ= 1,5405 Å) du composé (I)[link] a été effectuée au moyen d'un diffractomètre à deux cercles Bruker D8 Advance dans la gamme angulaire 8–70° en 2θ avec un pas de comptage de 0,02° et un temps de comptage de 1 seconde. Les diffractogrammes de poudre exérimental et calculé à l'aide du programme PowderCell (Kraus & Nolze, 1999[Kraus, W. & Nolze, G. PowderCell. (1999). Federal Institute for Material Research and Testing, Berlin, Allemagne.]) sont présentés dans la Fig. 5[link]. La comparaison des deux difractogrammes montre sans ambiguïté la préparation du composé (C7H10N)[ClO4] à l'état pur.

[Figure 5]
Figure 5
Diffractogrammes de poudre expérimental et calculé du composé (I)[link].

En se basant sur des études IR faites sur des composés ayant des similitudes avec le composé (C7H10N)[ClO4] (Drozd & Dudzic, 2013[Drozd, M. & Dudzic, D. (2013). Spectrochim. Acta Part A, 115, 345-356.]; Marchewka & Drozd, 2013[Marchewka, M. K. & Drozd, M. (2013). Cent. Eur. J. Chem. 11, 1264-1277.]; Ilczyszyn et al., 2002[Ilczyszyn, M., Godzisz, D. & Ilczyszyn, M. M. (2002). J. Mol. Struct. 611, 103-118.]; Anitha et al., 2014[Anitha, R., Athimoolam, S., Gunasekaran, M. & Anitha, K. (2014). J. Mol. Struct. 1076, 115-125.]; Erdogdu et al., 2012[Erdogdu, Y., Drozd, M. & Marchewka, M. K. (2012). Vib. Spectrosc. 58, 169-180.]), ainsi que les travaux de Nakamoto (Nakamoto, 1978[Nakamoto, K. (1978). Infrared Spectra of inorganic and coordination compounds, 3eme ed. New York: John Wiley and Sons.]), nous avons pu attribuer les bandes observées dans le spectre IR représenté dans la Fig. 6[link]a qui a été enregistré entre 400 et 4000 cm−1 en utilisant un spectromètre Perkin–Elmer où l'échanti­llon est dilué dans la poudre de KBr. Le Tableau 2[link] regroupe les résultats d'attribution et précise les activités en spectroscopie infrarouge du composé (I)[link].

Tableau 2
Comparaison de quelques paramètres géométriques (Å, °) observés (X-ray) et calculés (DFT) du composé (I)

Paramètre X-ray B3LYP/6–311++G(d,p)     Paramètre X-ray B3LYP/6–311++G(d,p)
Cl1—O1 1,416 (4) 1,529     C1—C4 1,367 (7) 1,394
Cl1—O2 1,421 (4) 1,529     C2—C3 1,363 (7) 1,396
Cl1—O3 1,396 (4) 1,483     C2—C6 1,380 (8) 1,401
Cl1—O4 1,394 (5) 1,464     C2—C7 1,515 (7) 1,508
N1—C1 1,451 (6) 1,469     C3—C4 1,375 (7) 1,394
C1—C5 1,363 (7) 1,391     C5—C6 1,370 (8) 1,390
O4—Cl1—O3 110,6 (3) 112,69     C3—C2—C6 118,1 (5) 118,21
O3—Cl1—O2 110,1 (3) 108,72     C2—C3—C4 121,4 (5) 121,06
O1—Cl1—O2 105,3 (3) 105,94     C1—C4—C3 119,5 (5) 119,07
C5—C1—C4 120,1 (5) 121,54     C1—C5—C6 119,8 (5) 118,44
C5—C1—N1 119,3 (5) 118,67     C5—C6—C2 121,0 (5) 121,66
[Figure 6]
Figure 6
Spectres infrarouge expérimental (a) et théorique (b) du composé (I)[link].

Les mesures UV–Visible ont été effectuées au moyen d'un spectrophotomètre UNICO 2802 UV/VIS en utilisant une solution diluée de concentration C = 0,019 mol L−1. Le spectre UV–Vis obtenu du composé (I)[link] est enregistré dans le domaine 200-800 nm en utilisant l'eau comme solvant (Fig. 7[link]a). Il exhibe une seule bande d'absorption vers λmax = 244 nm attribuée à la transition ππ* dans le cycle aromatique du cation p-toluidinium.

[Figure 7]
Figure 7
Spectres UV–Vis expérimental (a) et théorique (b) du composé (I)[link].

5. Calcul DFT

Dans cette étude théorique, la fonctionnelle hybride B3LYP avec la base 6-311++G(d,p) (Becke, 1993[Becke, A. (1993). J. Chem. Phys. 98, 5648-5652.]) ont été utilisés dans tous les calculs faites par le programme Gaussian 09 (Frisch et al., 2009[Frisch, M. J., et al. (2009). GAUSSIAN09. Gaussian Inc., Wallingford, CT, USA.]). L'optimisation de la structure du composé étudié a été réalisée, à partir de la géométrie des rayons X. Une comparaison des résultats expérimentaux avec ceux théor­iques (Tableau 2) révèle que la plupart des valeurs calculées de longueurs et d'angles de liaisons sont très proches de celles expérimentales ce qui montre que le choix de la base 6-311++G(d,p) est convenable pour cette étude théorique, néanmoins la légère différence observée peut être attribuée au environnement de la molécule étudiée, étant isolé en phase gazeuse pour l'étude théorique et soumise à des inter­actions inter­moléculaires à l'état solide dans l'étude expérimentale. Le Spectre IR théorique du composé (I)[link] est représenté dans la Fig. 6[link]b dont les valeurs de fréquences de vibration calculées ont été multiplié par le facteur de correction 0,97 (Tableau 3[link]). Les résultats obtenus avec la méthode DFT [B3LYP/6-311++G(d,p)] sont en bon accord avec les resultats expérimentaux (Tableau 3[link]). Le spectre UV théorique du composé étudié supposé à l'état gazeux a été calculé en utilisant l'approche TD–DFT (Fig. 7[link]b). Il montre une seule bande d'absorption à λmax égale 231 nm correspondant la transition ππ*. Le calcul théorique nous a permis aussi de calculer les énergies de l'orbitale moléculaire occupée la plus élevée HOMO (Highest Occupied Mol­ecular Orbital) et de l'orbitale moléculaire non occupée la plus basse LUMO (Lowest Unoccupied Mol­ecular Orbital). La distribution électronique des orbitales moléculaires HOMO et LUMO du composé étudié est représentée dans la Fig. 8[link]. L'énergie de gap qui est la différence d'énergie des deux orbitales moléculaires précidentes (Eg = ELUMO − EHOMO) vaut 5,22 eV.

Tableau 3
Comparaison des fréquences expérimentales et calculées (cm−1) avec les attributions proposées du composé (I)

Fréquence expérimentale Fréquence calculée Attribution
3593; 3149 3416; 3084 υas(–NH3+); υs(–NH3+)
2944; 2873 2942; 2855 υas(–CH3); υs(–CH3)
1588; 1522 1620; 1542 δas(–NH3+); δs(–NH3+)
1448 1499 δ (–CH3)
1391 1317 υ(C—N)
1143; 1066 1048; 952 υas (ClO4); υs (ClO4)
814 857 υ(C—H)
631; 487 728; 554 δas (ClO4) + δs (ClO4)
[Figure 8]
Figure 8
Distribution électronique des orbitales moléculaires LUMO et HOMO du composé (I)[link].

6. Analyse de surface Hirshfeld

Pour avoir un aperçu sur la présence de liaisons hydrogène et des inter­actions inter­moléculaires dans la structure cristalline du composé (I)[link], nous avons utilisé la surface Hirshfeld (Spackman & McKinnon, 2002[Spackman, M. A. & McKinnon, J. J. (2002). CrystEngComm, 4, 378-392.]; Spackman & Jayatilaka, 2009[Spackman, M. A. & Jayatilaka, D. (2009). CrystEngComm, 11, 19-32.]) et ses empreintes digitales bidimensionnelles qui sont calculés à l'aide du programme CrystalExplorer (Wolff et al., 2012[Wolff, S. K., Grimwood, D. J., McKinnon, J. J., Turner, M. J., Jayatilaka, D. & Spackman, M. A. (2012). Crystal Explorer. University of Western Australia.]). Les surfaces Hirshfeld en modes dnorm et de sont illustrées dans les Fig. 9[link]a et 9b.

[Figure 9]
Figure 9
Surfaces Hirshfeld en modes dnorm (a) et de (b) du composé (I)[link].

Dans la Fig. 9[link]a les tâches rouges identifiées par l'étiquette 1 correspondent aux contacts rapprochés de type H⋯O qui sont dus aux liaisons hydrogène N—H⋯O. Les zones blanches (étiquette 2) marquent les endroits où la distance séparant les atomes voisins avoisine la somme des rayons de van der Waals des atomes considérés, elles indiquent des inter­actions de type H⋯H. Les zones bleues illustrent les domaines où les atomes voisins sont trop éloignés pour inter­agir entre eux.

La surface Hirshfeld illustrée dans la Fig. 9[link]b est construite en employant de comme mode de représentation. Elle montre aussi l'existence des liaisons hydrogène de type N—H⋯O et des inter­actions H⋯H qui sont représentées par des tâches rouges entourées par des couronnes jaunes (étiquette 1) et des tâches jaunes (étiquette 2), respectivement. La couleur jaune indique que l'atome d'hydrogène de ces inter­actions est situé à l'intérieur de la surface Hirshfeld. L'emploi de la couleur bleue dans la surface identifiée par l'étiquette 3 indique que les contacts rapprochés dans cette région sont absents vu la grande distance inter­moléculaire séparant les atomes voisins.

La Fig.10a illustre l'empreinte bidimensionelle de la totalité des contacts contribuant à la surface Hirshfeld représentée en mode dnorm. Le graphique exposé dans la Fig. 10[link]b représente les contacts H⋯O/O⋯H entre les atomes d'hydrogène situés à l'intérieur de la surface et les atomes d'oxygène situés à l'extérieur de la surface Hirshfeld et réciproquement. Il est caractérisé par deux pointes symétriques situées en haut et à gauche et en bas à droite avec de + di = 1,9 Å (étiquettes 1 et 2). Ces données sont caractéristiques des liaisons hydrogène N-H⋯O. Elles ont la contribution la plus importante à la surface Hirshfeld totale (54,2%).

[Figure 10]
Figure 10
Empreintes digitales bidimensionelle du composé (I)[link]: tous les contacts inter­moléculaires (a), contacts O⋯H/H⋯O (b), H⋯H (c) et C—H..π (d).

Le graphique représenté dans la Fig. 10[link]c illustre l'empreinte bidimensionelle des points (di, de) associés aux atomes d'hydrogène (rvdw = 1,20 Å). Il est caractérisé par une extrémité qui pointe vers l'origine et qui correspond à di = de = 1,3 Å (étiquette 3), ce qui révèle la présence des contacts rapprochés H⋯H au sein du composé étudié. Ces contacts H⋯H représentent 26,9% de la totalité de tous les contacts inter­moléculaires.

Le graphique présenté à la Fig. 10[link]d illustre les contacts entre les atomes de carbone situés à l'intérieur de la surface et les atomes d'hydrogène situés à l'extérieur de la surface Hirshfeld et réciproquement. L'analyse de ce graphique montre deux ailes symétriques du cotés gauche et droite (étiquettes 4 et 5). Ces données sont caractéristiques d'une inter­action de type C—H⋯π (14,3%).

La décomposition de l'empreinte digitale bidimensionelle montre aussi d'autres contacts: O⋯O (2,6%), C⋯C (1%) et C⋯O/O⋯C (1%).

7. Synthèse et cristallisation

Le composé (C7H10N)[ClO4] est obtenu en mélangeant dans l'eau, le p-toluidine C7H9N (pureté 99,6%, Sigma–Aldrich) et l'acide perchlorique (pureté 70%, Merck) selon les proportions molaire 1:1. Après agitation, la solution finale est laissée évaporer à température ambiante. Après cinq jours, des cristaux incolores sous forme de plaquettes commencent à apparaître. Ils ont une taille optimale pour une étude structurale.

8. Affinement

Les données cristallographiques, les conditions de la collecte et les résultats de l'affiniment de la structure du composé (I)[link] sont regroupés dans le Tableau 4[link]. Les atomes d'hydrogène liés aux atomes de carbone ont été fixés dans leurs positions géométriques calculés on appliquant les contraintes suivantes: C—H = 0,96 Å pour le groupement –CH3 avec Uiso(H) = 1,5Ueq(C) et C—H = 0,93 Å pour le groupement –CH avec Uiso(H) = 1,2Ueq(C). Les atomes d'hydrogène du groupement –NH3+ ont été determinés par synthèses de Fourier-différence et en fixant la distance dN—H = 0,89 Å avec Uiso(H) = 1,5Uéq(N). Le cristal est maclé par mériédrie avec un angle β = 90.41°, émulant un système orthorhombique. Cette macle a été prise en compte en appliquant la matrice de macle [1 0 0, 0 [\overline{1}] 0, 0 0 [\overline{1}]] durant l'affinement de la structure.

Tableau 4
Détails expérimentaux

Données cristallines
Formule chimique C7H10N+·ClO4
Mr 207.61
Système cristallin, groupe d'espace Monoclinique, P21/c
Température (K) 293
a, b, c (Å) 9,513 (1), 7,196 (5), 14,297 (4)
β (°) 90,41 (2)
V3) 978,7 (7)
Z 4
Type de rayonnement Mo Kα
μ (mm−1) 0,37
Taille du cristal (mm) 0,6 × 0,5 × 0,1
 
Collecte de données
Diffractomètre Enraf–Nonius CAD-4
Correction d'absorption ψ scan (North et al., 1968[North, A. C. T., Phillips, D. C. & Mathews, F. S. (1968). Acta Cryst. A24, 351-359.])
Tmin, Tmax 0,882, 0,998
Nombre de réflexions mesurées, indépendantes et observées [I > 2σ(I)] reflections 3216, 2128, 1160
Rint 0,029
(sin θ/λ)max−1) 0,638
 
Affinement
R[F2 > 2σ(F2)], wR(F2), S 0,067, 0,212, 1,02
Nombre de réflexions 2128
Nombre de paramètres 129
Nombre de restraints 3
Traitement des atomes d'hydrogène Atomes d'hydrogène traitées par un mélange d'affinement indépendant et contraint
Δρmax, Δρmin (e Å−3) 0,36, −0,21
Programmes informatiques: CAD-4 EXPRESS (Duisenberg, 1992[Duisenberg, A. J. M. (1992). J. Appl. Cryst. 25, 92-96.]; Macíček & Yordanov, 1992[Macíček, J. & Yordanov, A. (1992). J. Appl. Cryst. 25, 73-80.]), XCAD4 (Harms & Wocadlo, 1995[Harms, K. & Wocadlo, S. (1995). XCAD4. University of Marburg, Germany.]), SHELXS97 (Sheldrick, 2008[Sheldrick, G. M. (2008). Acta Cryst. A64, 112-122.]), SHELXL2014 (Sheldrick, 2015[Sheldrick, G. M. (2015). Acta Cryst. C71, 3-8.]), DIAMOND (Brandenburg, 2006[Brandenburg, K. (2006). DIAMOND. Crystal Impact GRb, Bonn, Germany.]), WinGX (Farrugia, 2012[Farrugia, L. J. (2012). J. Appl. Cryst. 45, 849-854.]) et publCIF (Westrip, 2010[Westrip, S. P. (2010). J. Appl. Cryst. 43, 920-925.]).

Supporting information


Computing details top

Data collection: CAD-4 EXPRESS (Duisenberg, 1992; Macíček & Yordanov, 1992); cell refinement: CAD-4 EXPRESS (Duisenberg, 1992; Macíček & Yordanov, 1992); data reduction: XCAD4 (Harms & Wocadlo, 1995); program(s) used to solve structure: SHELXS97 (Sheldrick, 2008); program(s) used to refine structure: SHELXL2014 (Sheldrick, 2015); molecular graphics: DIAMOND (Brandenburg, 2006); software used to prepare material for publication: WinGX (Farrugia, 2012) and publCIF (Westrip, 2010).

4-Methylanilinium perchlorate top
Crystal data top
C7H10N+·ClO4F(000) = 432
Mr = 207.61Dx = 1.409 Mg m3
Monoclinic, P21/cMo Kα radiation, λ = 0.71073 Å
a = 9.513 (1) ÅCell parameters from 25 reflections
b = 7.196 (5) Åθ = 10–15°
c = 14.297 (4) ŵ = 0.37 mm1
β = 90.41 (2)°T = 293 K
V = 978.7 (7) Å3Plate, colorless
Z = 40.6 × 0.5 × 0.1 mm
Data collection top
Enraf–Nonius CAD-4
diffractometer
1160 reflections with I > 2σ(I)
Radiation source: fine-focus sealed tubeRint = 0.029
Graphite monochromatorθmax = 27.0°, θmin = 2.1°
ω/2θ scansh = 122
Absorption correction: ψ scan
(North et al., 1968)
k = 19
Tmin = 0.882, Tmax = 0.998l = 1818
3216 measured reflections2 standard reflections every 120 reflections
2128 independent reflections intensity decay: 1%
Refinement top
Refinement on F23 restraints
Least-squares matrix: fullHydrogen site location: mixed
R[F2 > 2σ(F2)] = 0.067H atoms treated by a mixture of independent and constrained refinement
wR(F2) = 0.212 w = 1/[σ2(Fo2) + (0.085P)2 + 1.0514P]
where P = (Fo2 + 2Fc2)/3
S = 1.02(Δ/σ)max < 0.001
2128 reflectionsΔρmax = 0.36 e Å3
129 parametersΔρmin = 0.21 e Å3
Special details top

Geometry. All esds (except the esd in the dihedral angle between two l.s. planes) are estimated using the full covariance matrix. The cell esds are taken into account individually in the estimation of esds in distances, angles and torsion angles; correlations between esds in cell parameters are only used when they are defined by crystal symmetry. An approximate (isotropic) treatment of cell esds is used for estimating esds involving l.s. planes.

Refinement. Refined as a two-component twin

Fractional atomic coordinates and isotropic or equivalent isotropic displacement parameters (Å2) top
xyzUiso*/Ueq
Cl10.52897 (14)0.29315 (14)0.62359 (8)0.0642 (4)
O10.5256 (5)0.1659 (6)0.5480 (2)0.1049 (15)
O20.5176 (5)0.1823 (6)0.7054 (3)0.1103 (15)
O30.6554 (5)0.3917 (7)0.6250 (4)0.1262 (18)
O40.4153 (6)0.4142 (7)0.6138 (4)0.147 (2)
N10.6247 (5)0.1992 (6)0.6276 (3)0.0721 (11)
H1A0.571 (6)0.132 (8)0.590 (4)0.108*
H1B0.602 (7)0.288 (7)0.587 (4)0.108*
H1C0.582 (6)0.274 (7)0.668 (3)0.108*
C10.7767 (5)0.1822 (6)0.6265 (3)0.0589 (11)
C21.0659 (6)0.1509 (8)0.6266 (4)0.0756 (15)
C30.9967 (6)0.2379 (8)0.5552 (4)0.0809 (15)
H31.04800.28620.50570.097*
C40.8528 (6)0.2557 (8)0.5547 (3)0.0755 (15)
H40.80750.31740.50590.091*
C50.8435 (6)0.0943 (8)0.6986 (4)0.0827 (16)
H50.79180.04490.74770.099*
C60.9870 (6)0.0790 (9)0.6988 (4)0.0896 (18)
H61.03210.01930.74830.107*
C71.2244 (6)0.1306 (12)0.6272 (6)0.120 (3)
H7A1.26400.20970.67460.180*
H7B1.26060.16560.56730.180*
H7C1.24890.00380.64020.180*
Atomic displacement parameters (Å2) top
U11U22U33U12U13U23
Cl10.0915 (9)0.0434 (5)0.0576 (6)0.0046 (6)0.0020 (5)0.0043 (6)
O10.179 (4)0.069 (2)0.067 (2)0.001 (3)0.005 (2)0.0182 (18)
O20.163 (4)0.098 (3)0.069 (2)0.022 (3)0.016 (2)0.016 (2)
O30.124 (4)0.099 (3)0.155 (4)0.050 (3)0.014 (3)0.011 (3)
O40.144 (4)0.105 (4)0.192 (6)0.052 (4)0.026 (4)0.009 (4)
N10.071 (3)0.059 (3)0.086 (3)0.002 (2)0.002 (2)0.014 (2)
C10.064 (3)0.044 (2)0.068 (3)0.002 (2)0.005 (2)0.007 (2)
C20.070 (3)0.071 (3)0.086 (4)0.004 (3)0.003 (3)0.020 (3)
C30.079 (4)0.086 (4)0.079 (3)0.006 (3)0.014 (3)0.001 (3)
C40.082 (4)0.076 (3)0.068 (3)0.007 (3)0.002 (2)0.010 (3)
C50.085 (4)0.083 (4)0.081 (3)0.006 (3)0.008 (3)0.015 (3)
C60.085 (4)0.086 (4)0.097 (4)0.014 (3)0.021 (3)0.011 (3)
C70.073 (4)0.144 (6)0.143 (6)0.020 (4)0.008 (4)0.050 (6)
Geometric parameters (Å, º) top
Cl1—O41.394 (5)C2—C61.380 (8)
Cl1—O31.396 (4)C2—C71.515 (7)
Cl1—O11.416 (4)C3—C41.375 (7)
Cl1—O21.421 (4)C3—H30.9300
N1—C11.451 (6)C4—H40.9300
N1—H1A0.885 (10)C5—C61.370 (8)
N1—H1B0.887 (10)C5—H50.9300
N1—H1C0.885 (10)C6—H60.9300
C1—C51.363 (7)C7—H7A0.9600
C1—C41.367 (7)C7—H7B0.9600
C2—C31.363 (7)C7—H7C0.9600
O4—Cl1—O3110.6 (3)C2—C3—C4121.4 (5)
O4—Cl1—O1108.3 (3)C2—C3—H3119.3
O3—Cl1—O1110.8 (3)C4—C3—H3119.3
O4—Cl1—O2111.7 (4)C1—C4—C3119.5 (5)
O3—Cl1—O2110.1 (3)C1—C4—H4120.3
O1—Cl1—O2105.3 (3)C3—C4—H4120.3
C1—N1—H1A121 (4)C1—C5—C6119.8 (5)
C1—N1—H1B107 (4)C1—C5—H5120.1
H1A—N1—H1B82 (5)C6—C5—H5120.1
C1—N1—H1C121 (4)C5—C6—C2121.0 (5)
H1A—N1—H1C118 (6)C5—C6—H6119.5
H1B—N1—H1C83 (5)C2—C6—H6119.5
C5—C1—C4120.1 (5)C2—C7—H7A109.5
C5—C1—N1119.3 (5)C2—C7—H7B109.5
C4—C1—N1120.5 (4)H7A—C7—H7B109.5
C3—C2—C6118.1 (5)C2—C7—H7C109.5
C3—C2—C7121.6 (6)H7A—C7—H7C109.5
C6—C2—C7120.4 (6)H7B—C7—H7C109.5
Hydrogen-bond geometry (Å, º) top
D—H···AD—HH···AD···AD—H···A
N1—H1A···O10.89 (1)2.26 (4)3.011 (6)142 (6)
N1—H1A···O1i0.89 (1)2.18 (5)2.891 (6)137 (6)
N1—H1B···O1i0.89 (1)2.44 (6)2.891 (6)112 (6)
N1—H1B···O3ii0.89 (1)2.42 (6)2.959 (7)120 (5)
N1—H1C···O2iii0.89 (1)2.08 (3)2.882 (6)150 (6)
Symmetry codes: (i) x+1, y, z+1; (ii) x, y+1, z; (iii) x+1, y+1/2, z+3/2.
Comparaison de quelques paramètres géométriques (Å, °) observés (X-ray) et calculés (DFT) du composé (I) top
ParamètreX-rayB3LYP/6-311++G(d,p)ParamètreX-rayB3LYP/6-311++G(d,p)
Cl1—O11,416 (4)1,529C1—C41,367 (7)1,394
Cl1—O21,421 (4)1,529C2—C31,363 (7)1,396
Cl1—O31,396 (4)1,483C2—C61,380 (8)1,401
Cl1—O41,394 (5)1,464C2—C71,515 (7)1,508
N1—C11,451 (6)1,469C3—C41,375 (7)1,394
C1—C51,363 (7)1,391C5—C61,370 (8)1,390
O4—Cl1—O3110,6 (3)112,69C3—C2—C6118,1 (5)118,21
O3—Cl1—O2110,1 (3)108,72C2—C3—C4121,4 (5)121,06
O1—Cl1—O2105,3 (3)105,94C1—C4—C3119,5 (5)119,07
C5—C1—C4120,1 (5)121,54C1—C5—C6119,8 (5)118,44
C5—C1—N1119,3 (5)118,67C5—C6—C2121,0 (5)121,66
Comparaison des fréquences expérimentales et calculées (cm-1) avec les attributions proposées du composé (I) top
Fréquence expérimentaleFréquence calculéeAttribution
3593; 31493416; 3084υas(–NH3+); υs(–NH3+)
2944; 28732942; 2855υas(–CH3); υs(–CH3)
1588; 15221620; 1542δas(–NH3+); δs(–NH3+)
14481499δ (–CH3)
13911317υ(C—N)
1143; 10661048; 952υas (ClO4-); υs (ClO4-)
814857υ(C—H)
631; 487728; 554δas (ClO4-) + δs (ClO4-)
 

Acknowledgements

Soutien financier de la Ministere d'Enseignement Superieur et de la Recherche Scientifique de la Tunisie tient à reconnaitre. Nous remercions vivement Dr Ridha Ben Smail (Institut Préparatoire aux Etudes d'Ingénieurs de Nabeul) pour les discussions fructueuses.

Références

First citationAnitha, R., Athimoolam, S., Gunasekaran, M. & Anitha, K. (2014). J. Mol. Struct. 1076, 115–125.  Web of Science CSD CrossRef CAS Google Scholar
First citationBecke, A. (1993). J. Chem. Phys. 98, 5648–5652.  CrossRef CAS Web of Science Google Scholar
First citationBendjeddou, L., Cherouana, A., Hadjadj, N., Dahaoui, S. & Lecomte, C. (2009). Acta Cryst. E65, o1770–o1771.  Web of Science CSD CrossRef CAS IUCr Journals Google Scholar
First citationBouchouit, K., Essaidi, Z., Abed, S., Migalska-Zalas, A., Derkowska, B., Benali-cherif, N., Mihaly, M., Meghea, A. & Sahraoui, B. (2008). Chem. Phys. Lett. 455, 270–274.  Web of Science CrossRef CAS Google Scholar
First citationBrandenburg, K. (2006). DIAMOND. Crystal Impact GRb, Bonn, Germany.  Google Scholar
First citationChebbi, H., Boumakhla, A., Zid, M. F. & Guesmi, A. (2017). Acta Cryst. E73, 1453–1457.  Web of Science CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationCui, Z., Gao, K., Liu, C., Yin, Y., Fu, D.-W., Cai, H.-L. & Wu, X. S. (2016). J. Phys. Chem. C, 120, 2925–2931.  Web of Science CrossRef CAS Google Scholar
First citationCzarnecki, P., Nawrocik, W., Pajak, Z. & Wasicki, J. (1994). J. Phys. Condens. Matter, 6, 4955–4960.  CrossRef CAS Web of Science Google Scholar
First citationDai, J. (2008). Acta Cryst. E64, o2025.  Web of Science CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationDenne, W. A. & Mackay, M. F. (1971). J. Cryst. Mol. Struct. 1, 311–318.  CSD CrossRef CAS Google Scholar
First citationDenne, W. A., Mathieson, A. M. & Mackay, M. F. (1971). J. Cryst. Mol. Struct. 1, 55–62.  CSD CrossRef CAS Google Scholar
First citationDrozd, M. & Dudzic, D. (2013). Spectrochim. Acta Part A, 115, 345–356.  Web of Science CrossRef CAS Google Scholar
First citationDuisenberg, A. J. M. (1992). J. Appl. Cryst. 25, 92–96.  CrossRef CAS Web of Science IUCr Journals Google Scholar
First citationErdogdu, Y., Drozd, M. & Marchewka, M. K. (2012). Vib. Spectrosc. 58, 169–180.  Web of Science CrossRef CAS Google Scholar
First citationFarrugia, L. J. (2012). J. Appl. Cryst. 45, 849–854.  Web of Science CrossRef CAS IUCr Journals Google Scholar
First citationFrisch, M. J., et al. (2009). GAUSSIAN09. Gaussian Inc., Wallingford, CT, USA.  Google Scholar
First citationHarms, K. & Wocadlo, S. (1995). XCAD4. University of Marburg, Germany.  Google Scholar
First citationHosein, A. I., Le Goff, X. F., Ricard, L. & Caffyn, A. J. M. (2011). Inorg. Chem. 50, 1484–1490.  Web of Science CSD CrossRef CAS PubMed Google Scholar
First citationIlczyszyn, M., Godzisz, D. & Ilczyszyn, M. M. (2002). J. Mol. Struct. 611, 103–118.  Web of Science CSD CrossRef CAS Google Scholar
First citationJanczak, J. & Perpétuo, G. J. (2009). Solid State Sci. 11, 1576–1581.  Web of Science CSD CrossRef CAS Google Scholar
First citationKapoor, I. P. S., Srivastava, P., Singh, G. & Frohlich, R. (2007). Indian J. Chem. A46, 1283–1288.  Google Scholar
First citationKapoor, I. P. S., Srivastava, P., Singh, G., Singh, U. P. & Fröhlich, R. (2008). J. Phys. Chem. A, 112, 652–659.  Web of Science CSD CrossRef PubMed CAS Google Scholar
First citationKraus, W. & Nolze, G. PowderCell. (1999). Federal Institute for Material Research and Testing, Berlin, Allemagne.  Google Scholar
First citationLiang, W.-X. (2010). Acta Cryst. E66, o1575.  Web of Science CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationMacíček, J. & Yordanov, A. (1992). J. Appl. Cryst. 25, 73–80.  CrossRef Web of Science IUCr Journals Google Scholar
First citationMarchewka, M. K. & Drozd, M. (2013). Cent. Eur. J. Chem. 11, 1264–1277.  CAS Google Scholar
First citationMarchewka, M. K., Drozd, M. & Pietraszko, A. (2003). Mater. Sci. Eng. B, 100, 225–233.  Web of Science CrossRef Google Scholar
First citationNakamoto, K. (1978). Infrared Spectra of inorganic and coordination compounds, 3eme ed. New York: John Wiley and Sons.  Google Scholar
First citationNorth, A. C. T., Phillips, D. C. & Mathews, F. S. (1968). Acta Cryst. A24, 351–359.  CrossRef IUCr Journals Web of Science Google Scholar
First citationPloug-Sørenson, G. & Andersen, E. K. (1985). Acta Cryst. C41, 613–615.  CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationRademeyer, M. (2005). Acta Cryst. E61, m304–m306.  Web of Science CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationSheldrick, G. M. (2008). Acta Cryst. A64, 112–122.  Web of Science CrossRef CAS IUCr Journals Google Scholar
First citationSheldrick, G. M. (2015). Acta Cryst. C71, 3–8.  Web of Science CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationSmirani, W., Ben Slimane, A. & Rzaigui, M. (2004). Z. Kristallogr. New Cryst. Struct. 219, 189–190.  CAS Google Scholar
First citationSpackman, M. A. & Jayatilaka, D. (2009). CrystEngComm, 11, 19–32.  Web of Science CrossRef CAS Google Scholar
First citationSpackman, M. A. & McKinnon, J. J. (2002). CrystEngComm, 4, 378–392.  Web of Science CrossRef CAS Google Scholar
First citationVivek, P., Suvitha, A. & Murugakoothan, P. (2015). Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 134, 517–525.  Web of Science CrossRef CAS PubMed Google Scholar
First citationWestrip, S. P. (2010). J. Appl. Cryst. 43, 920–925.  Web of Science CrossRef CAS IUCr Journals Google Scholar
First citationWolff, S. K., Grimwood, D. J., McKinnon, J. J., Turner, M. J., Jayatilaka, D. & Spackman, M. A. (2012). Crystal Explorer. University of Western Australia.  Google Scholar
First citationXu, R. (2010). Acta Cryst. E66, o835.  Web of Science CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar
First citationZhou, B. & Cai, J. (2012). Acta Cryst. E68, o2113.  CSD CrossRef IUCr Journals Google Scholar

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