Ultrasonik Polihidroksilləşdirilmiş C60 (Fullerenol)
- Fullerenol və ya fullerol adlanan suda həll olunan polihidroksillənmiş C60 fulleren güclü sərbəst radikal təmizləyicidir və buna görə də əlavələr və əczaçılıq məhsullarında antioksidant kimi istifadə olunur.
- Ultrasonik hidroksilasiya suda həll olunan polihidroksillənmiş C60 istehsal etmək üçün istifadə edilən sürətli və sadə bir addımlı reaksiyadır.
- Ultrasonik olaraq sintez edilmiş suda həll olunan C60 üstün keyfiyyətə malikdir və dərman və yüksək performanslı tətbiqlər üçün istifadə olunur.
Polihidrolksilləşdirilmiş C60-ın Ultrasəs Bir Addımlı Sintezi
Ultrasonik kavitasiya suda həll olunan və buna görə də əczaçılıq, tibb və sənayedə müxtəlif tətbiqlərdə istifadə oluna bilən yüksək keyfiyyətli polihidroksillənmiş C60 fullerenləri istehsal etmək üçün üstün texnikadır. Afreen et al (2017) çirklənmədən təmizlənmiş polihidroksillənmiş C60-ın (həmçinin fullerenol və ya fullerol kimi tanınır) sürətli və sadə ultrasəs sintezini inkişaf etdirmişdir. Ultrasəs bir addımlı reaksiya H2O2-dən istifadə edir və əlavə hidroksilləşdirici reagentlərin, yəni NaOH, H2SO4 və sintez edilmiş fullerenolda çirklərə səbəb olan faza transfer katalizatorlarının (PTC) istifadəsindən azaddır. Bu ultrasəs fullerenol sintezini fullerenol istehsal etmək üçün daha təmiz bir yanaşma edir; eyni zamanda yüksək keyfiyyətli, suda həll olunan C60 istehsal etməyin daha asan və sürətli yoludur.
Dilin iştirakı ilə fullerenolun ultrasəs köməyi ilə sintezində mümkün reaksiya yolları. H2O2 (30%).
mənbə: Afreen et al. 2017
Suda həll olunan C60-ın ultrasəs sintezi – addım-addım
Suda həll olan polihidroksillənmiş C60-ın sürətli, sadə və yaşıl hazırlanması üçün 20ml 30% H2O2-yə 200 mq təmiz C60 əlavə edilir və sonikator modelləri ilə sonikasiya edilir. UP200Ht və ya UP200 St. Sonikasiya parametrləri otaq temperaturunda 1 saat impuls rejimində 30% amplituda, 200 Vt idi. Reaksiya qabı, qabın içərisindəki temperaturu ətraf mühitin temperaturunda saxlamaq üçün soyudulmuş sirkulyator su banyosuna yerləşdirilir. Sonikasiyadan əvvəl C60 sulu H2O2 ilə qarışmaz və 30 dəqiqə ultrasəsdən sonra açıq qəhvəyi rəngə çevrilən rəngsiz heterojen qarışıqdır. Sonradan, növbəti 30 dəqiqəlik ultrasəsdə o, tamamilə tünd qəhvəyi dispersiyaya çevrilir.
Hidroksil donoru: Ultrasəslə yaranan intensiv (= akustik) kavitasiya H2O və H2O2 molekullarından cOH, cOOH və cH kimi radikallar yaradır. H2O2-nin sulu mühitdə istifadəsi yalnız fullerenolun sintezi üçün H2O-dan istifadə etməkdənsə, C60 qəfəsinə -OH qruplarını daxil etmək üçün daha səmərəli yanaşmadır. H2O2 ultrasəs hidroksilləşməsinin intensivləşdirilməsində mühüm rol oynayır.
Dil istifadə edərək C60-ın ultrasəs hidroksilasiyası. H2O2 (30%) fullerenol hazırlamaq üçün asan və sürətli bir addımlı reaksiyadır. Reaksiya üçün yalnız qısa bir müddət tələb edən ultrasəs reaksiyası, sintez üçün hər hansı zəhərli və ya aşındırıcı reagentlərin istifadəsindən qaçaraq, aşağı enerji tələbi ilə yaşıl və təmiz bir yanaşma təklif edir və onların ayrılması və təmizlənməsi üçün tələb olunan həlledicilərin sayını azaldır. C60(OH)8∙2H2O.
UP400St (400W, 24kHz) güclü ultrasəs dispersatorudur
Ultrasonik Polihidroksilləşmə Yolu
Güclü ultrasəs dalğaları mayeyə birləşdirildikdə, alternativ aşağı təzyiq / yüksək təzyiq dövrləri mayedə vakuum qabarcıqları yaradır. Vakuum qabarcıqları daha çox enerji qəbul edə bilməyənə qədər bir neçə dövr ərzində böyüyür, beləliklə, şiddətlə çökürlər. Baloncuğun dağılması zamanı yüksək temperatur və təzyiq fərqləri, şok dalğaları, mikrojetlər, turbulentliklər, kəsici qüvvələr və s. kimi ekstremal fiziki təsirlər baş verir. Bu fenomen ultrasəs və ya akustik kavitasiya.Ultrasəs kavitasiyasının bu intensiv qüvvələri molekulları cOH və cOOH55 radikallarına parçalayır.
Afreen və başqaları. (2017) reaksiyanın eyni vaxtda iki yolla gedə biləcəyini fərz edir. Reaktiv oksigen növləri (ROS) kimi cOH radikalları fullerenol (Yol I) vermək üçün C60 qəfəsinə yapışır və/yaxud –OH və coOH radikalları nukleofil reaksiyada elektron çatışmazlığı olan C60 ikiqat bağlarına hücum edir və bu fulleren epoksidin əmələ gəlməsinə səbəb olur. [C60On] Bingel reaksiyasının mexanizminə bənzər birinci mərhələdə (Yol II) ara məhsul kimi. Bundan əlavə, SN2 reaksiyası vasitəsilə cOH (və ya coOH) C60O-ya təkrar hücumu polihidroksillənmiş fulleren və ya fullerenolla nəticələnir.
C60O2 və C60O3 kimi ardıcıl epoksid qruplarını əmələ gətirən təkrar epoksidləşmə baş verə bilər. Bu epoksid qrupları sonoliz zamanı (= sonokimyəvi parçalanma) hidroksillənmiş fulleren epoksid kimi digər ara məhsulların yaradılması üçün mümkün namizədlər ola bilər. Bundan əlavə, C60(OH)xOy-nin cOH ilə sonrakı halqasının açılması fullerenolun əmələ gəlməsi ilə nəticələnə bilər. C60-ın iştirakı ilə H2O2 və ya H2O-nun sonolizi zamanı bu ara məhsulların əmələ gəlməsi qaçılmazdır və onların son fullerenolda olması (bir az miqdarda olsa da) qeyd olunmaya bilməz. Bununla belə, onlar fullerenolda yalnız iz miqdarlarında olduqları üçün onların hər hansı əhəmiyyətli təsir göstərməsi gözlənilmir. [Afreen və başqaları, 2017]
Fulleren Dispersiyası üçün Yüksək Performanslı Sonikatorlar
Hielscher Ultrasonics sizin xüsusi tələbləriniz üçün zond tipli sonikatorları təmin edir: İstər laboratoriya miqyasında kiçik həcmləri sonikasiya etmək, istərsə də sənaye miqyasında böyük həcmli axın istehsal etmək istəsəniz, Hielscher yüksək performanslı sonikatorlar portfeli fulleren dispersiyanız üçün mükəmməl həll təklif edir. Ultrasonikatorlarımızın yüksək gücü, dəqiq tənzimlənməsi və etibarlılığı proses tələblərinizin yerinə yetirilməsinə əmin olur. Rəqəmsal sensor ekranlar və ultrasəs parametrlərinin inteqrasiya olunmuş SD kartda avtomatik qeydi ultrasəs cihazlarımızın işini və idarəsini çox istifadəçi dostu edir.
Hielscher ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş şəraitində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Laboratoriyadan pilot və sənaye miqyasına qədər yüksək güclü ultrasəs prosessorları.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): Sono-nano kimya: Polihidroksilləşdirilmiş karbon nanomateriallarının hidroksil qrupları və onların sənaye aspektləri ilə sintezinin yeni dövrü. Ultrasonik Sonokimya 2018.
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): Nəmləndirmə və ya hidroksilləşmə: hidrogen peroksidin iştirakı ilə akustik kavitasiya yolu ilə saf fullerendən [C60] fullerenolun birbaşa sintezi. RSC Adv., 2017, 7, 31930–31939.
- Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey V. Gudkov (2009): In vitro və in vivo hidratlı C60 fulleren nanostrukturlarının antioksidant və radioprotektiv təsirinin xüsusiyyətləri. Pulsuz radikal biologiya & Medicine 47, 2009. 786–793.
- Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): Ultrasəs sahəsinin fulleren polihidroksilləşməsinin izotermik kinetikasına təsiri. Sinterləmə Elmi 2016, 48(2):259-272.
- Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Polihidroksillənmiş C60 Fullerenlər Osteoartritdə Nanomolyar Konsentrasiyalarda Kondrositlərin Katabolik Fəaliyyətinin qarşısını alır. Osteoartrit jurnalı 2016, 1:115.
[/keçid]
Bilməyə Dəyər Faktlar
C60 Fullerenlər
C60 fulleren (həmçinin buckyball və ya Buckminster fullerene kimi tanınır) 12 beşbucaqlı və 20 altıbucaqlı şəklində düzülmüş 60 karbon atomundan qurulmuş bir molekuldur. C60 molekulunun forması futbol topuna bənzəyir. C60 fullerenləri qeyri-toksik antioksidantdır və E vitaminindən 100-1000 daha yüksək potensiala malikdir. Baxmayaraq ki, C60 özü suda həll olunmasa da, fullenol kimi bir çox yüksək dərəcədə suda həll olunan fulleren törəmələri sintez edilmişdir.
C60 fullerenləri antioksidant və biofarmasötik kimi istifadə olunur. Digər tətbiqlərə materialşünaslıq, üzvi fotovoltaiklər (OPV), katalizatorlar, suyun təmizlənməsi və biotəhlükədən qorunması, portativ enerji, nəqliyyat vasitələri və tibbi cihazlar daxildir.
Saf C60-ın həllolma qabiliyyəti:
- suda: həll olunmur
- dimetil sulfoksiddə (DMSO): həll olunmur
- toluolda: həll olunur
- benzolda: həll olunur
C60 fullerenlərin səth quruluşu
mənbə: Yoshioka et al. 2016
Polihidroksillənmiş C60 / Fullenollar
Fullernerol və ya fullerollar polihidroksillənmiş C60 molekullarıdır (hidratlı C60 fulleren: C60)HyFn). Hidrolizləşmə reaksiyası hidroksil qruplarını (-OH) C60 molekuluna təqdim edir. 40-dan çox hidroksil qrupu olan C60 molekulları daha yüksək suda həll olur (>50 mq/ml). Bunlar suda monodispers nanohissəciklər şəklində mövcuddur və cəsarətli cilalama effektinə malikdir. Onlar üstün antioksidant və antiinflamatuar xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər. Polihidroksillənmiş fullerenlər (fullerenollar; C60(OH)n) bəzi spirtlərdə həll oluna və sonra elektrokimyəvi prosesdə çökdürülərək anodda nanokarbon filmi əmələ gətirə bilər. Fullerenol filmləri biouyğun örtük kimi istifadə olunur, bioloji obyektlərə qarşı təsirsizdir və qeyri-bioloji obyektlərin bədən toxumalarına inteqrasiyasını asanlaşdıra bilər.
Fullenolun həllolma qabiliyyəti:
- suda: həll olur, çata bilir >50 mq/ml
- dimetil sulfoksiddə (DMSO): həll olunur
- metanolda: az həll olunur
- toluolda: həll olunmur
- benzolda: həll olunmur
Rəng: 10-OH qruplarından çox olan Fullerenol tünd qəhvəyi rəng nümayiş etdirir. Artan sayda –OH qrupları ilə rəng tədricən tünd qəhvəyidən sarıya keçir.
Müxtəlif həlledicilərdə C60 ilə müqayisədə C60(OH)8.2H2O-nun həllolma qabiliyyəti. mənbə: Afreen et al. 2017
Fullerenolların tətbiqi və istifadəsi:
- Əczaçılıq: Diaqnostik reagentlər, super dərmanlar, kosmetika, inkişaf etdirici ilə nüvə maqnit rezonansı (NMR). DNT yaxınlığı, HİV əleyhinə dərmanlar, xərçəng əleyhinə dərmanlar, kemoterapi dərmanları, kosmetika əlavələri və elmi tədqiqatlar. Təmiz forma ilə müqayisədə, polihidroksillənmiş fullerenlər suda həllolma qabiliyyətinin artması səbəbindən daha çox potensial tətbiqlərə malikdir. Müəyyən edilmişdir ki, fullerollar bəzi dərmanların kardiotoksikliyini azalda bilər və HİV-proteazını, hepatit C virusunu və hüceyrələrin anormal böyüməsini maneə törədir. Bundan əlavə, onlar fizioloji şəraitdə reaktiv oksigen növlərinə və radikallara qarşı mükəmməl sərbəst radikal təmizləmə qabiliyyəti nümayiş etdirdilər.
- Enerji: Günəş batareyası, yanacaq elementi, ikincil batareya.
- Sənaye: Aşınmaya davamlı material, alov gecikdirən materiallar, sürtkü yağları, polimer əlavələri, yüksək performanslı membran, katalizator, süni almaz, sərt ərinti, elektrik özlü maye, mürəkkəb filtrləri, yüksək performanslı örtüklər, yanğına davamlı örtüklər, bioaktiv materialların istehsalı, yaddaş materialları , gömülü molekulyar və digər xüsusiyyətlər, kompozit materiallar və s.
- İnformasiya sənayesi: Yarımkeçirici qeyd mühiti, maqnit materialları, çap mürəkkəbi, toner, mürəkkəb, xüsusi məqsədlər üçün kağız.
- Elektron hissələr: Superkeçirici yarımkeçiricilər, diodlar, tranzistorlar, induktorlar.
- Optik materiallar, elektron kamera, flüoresan ekran borusu, qeyri-xətti optik materiallar.
- Ətraf mühit: Qazın adsorbsiyası, qazın saxlanması.