Ultrasonicky Polyhydroxylované C60 (Fullerenol)
- Vodorozpustné polyhydroxylované C60 fulleren, nazývané fullerenol nebo fullerol, je silným, bezuzdným radikálním odmrcholem, a proto se používá jako antioxidační v doplňcích a farmaceutických léčivech.
- Ultrazvuková hydroxylace je rychlá a jednoduchá jednostupňová reakce, která se používá k výrobě vodorozpustného polyhydroxylovaného C60.
- Vodorozpustná C60 v ultravodě má vynikající kvalitu a používá se pro Pharma a vysoce výkonné aplikace.
Ultrazvuková syntéza jednostupňových Polyhydrolxylovaných C60
Ultrazvuková kavitace je vynikající technika pro výrobu vysoce kvalitních polyhydroxylovaných C60 fullerenů, které jsou rozpustné ve vodě a mohou se proto používat v různých aplikacích v pharmatu, medicíně a průmyslu. Afreen et al (2017) vyvinul rychlou a jednoduchou ultrazvukovou syntézu nekontaminovaného polyhydroxylovaného C60 (známého také jako fullerenol nebo fullerol). Ultrazvukový jednostupňová reakce používá H2Ó2 a je prostý použití dalších hydroxylových činidel, tj.2TAK4a fázové převodové katalyzátory (PTC), které způsobují nečistoty ve syntetizovaných fullerenolu. Díky tomu je syntéza ultrazvukových fullerenolů čistějším přístupem k výrobě fullerenolu; zároveň je snazší a rychlejší způsob výroby vysoce kvalitního vodorozpustného C60.

Možné reakční cesty v ultrazvukové syntéze fullerenolu v přítomnosti Koprkvaš. H2O2 (30%).
Pramen: Afreen et al. 2017
Ultrazvuková syntéza vodorozpustného C60 – Podrobné
Pro rychlou, jednoduchou a zelenou přípravu polyhydroxylovaných C60, která je rozpustná ve vodě, se 200 mg čistého C60 přidá do 20 ml 30% H2Ó2 a sonikkován ultrazvukovým procesorem, jako je například Uf200 ः t nebo UP200St. Parametry sonikace byly 30% amplitudy, 200 W v pulsní režimu pro 1 h při pokojové teplotě. Reakční nádoba se umístí do chladicí vodní lázně s cílem udržet teplotu uvnitř nádoby při pokojové teplotě. Před sonikací je C60 nemísitelná ve vodném H2Ó2 a je bezbarvou heterogenní směsí, která po 30 minutách ultrazvuku mění barvu světle hnědé barvy. Následně se v příštích 30 minutách ultrazvuku změní na úplně tmavě hnědou disperzi.
Hydroxylové dárce: intenzivní ultrazvukové kavitace (= akustická) vytváří radikály jako cOH, cOOH a cH od H2O a H2Ó2 Molekuly. Použití H2Ó2 ve vodných médiích je efektivnější přístup k zavedení – skupiny OH do klece C60, nikoli pouze pro použití H2O syntézu fullerenolu. H2Ó2 hraje důležitou roli při intenzifikaci ultrazvukové hydroxylace.
Ultrazvuková hydroxylace C60 s použitím Dile. H2Ó2 30 je facilní a rychlá reakce na přípravu fullerenolu. Ultrazvuková reakce, která vyžaduje pouze krátkou dobu reakce, nabízí zelený a čistý přístup s nízkou energetickou požadavkem, zamezující použití jakýchkoli toxických nebo žíravých činidel pro syntézu a snížení počtu rozpouštědel potřebných pro separace a čištění C60 (OH)8∙ 2H2O.

UP400St (400W, 24kHz) je účinný Ultrazvukový disperzní
Ultrazvuková cesta
Když jsou do kapaliny napojené intenzivní ultrazvukové vlny, vytvářejí se střídavé cykly s nízkým tlakem/vysokotlakým tlakem v kapalině. Podtlakové bubliny rostou po několika cyklech, dokud nemohou absorbovat větší energii, takže se prudce rozskočí. Během bubliny se hroutí extrémní fyzikální vlivy, jako jsou vysoké teploty a tlakové rozdíly, rázové vlny, mikrotrysky, turbulence, smykové síly atd. Tento jev je znám jako ultrazvukový nebo akustické kavitace. Tyto intenzivní síly ultrazvukové cavitace rozloží molekuly na radikály cOH a cOOH55. Afreen et al (2017) předpokládá, že reakce může pokročit na dvou cestách současně. radikálové z cOH jako reaktivní kyslíkové druhy (ROS) se připojují na C60 klec, aby dali fullerenol (cesta I), a/nebo – radikály OH a cOOH útočí na elektronové nedostatečné C60 dvojité dluhopisy v nukleofilní reakci, což vede k tvorbě fullerenepoxidu [C60On] jako mezipřistání v první etapě (cesta II), která je podobná mechanismu reakce Bingelové. Dále, opakovaný útok cOH (nebo cOOH) na C60O prostřednictvím SN2 reakce vede k polyhydroxylované fullerenu nebo fullerenolu.
Může dojít k opakované epoxidaci, která produkuje po sobě jdoucí epoxidové skupiny, například C60O2 a C60O3. Tyto epoxidové skupiny by mohly být možnými kandidáty na vytváření jiných mezilátek, například hydroxylovaných fullerenových epoxidů během sonolýzy (= sonochemický rozklad). Kromě toho může následné otevření prstence C60 (OH) xOy s cOH mít za následek vznik fullerenolu. Tvorba těchto polotovarů během sonolýzy H2Ó2 nebo H2O v přítomnosti C60 je nevyhnutelný a jejich přítomnost v konečném fullerenolu (byť v trasovacím množství) nemůže být zaznamenána. Avšak protože jsou přítomny pouze ve stopových částkách ve fullerenolu, neočekává se, že by způsobily významný dopad. [Afreen et al 2017:31936]
Vysoce výkonné Ultrasoniátory
Společnost Hielscher Ultrazvuková služba dodává pro vaše specifické požadavky ultrazvukové procesory: ať už se jedná o malé objemy na laboratorní stupnici nebo o velké množství proudu v průmyslovém měřítku, Hielscherovo široké portfolio vysoce výkonných ultrazvukových procesory nabízí dokonalé řešení pro vaši aplikaci. Vysoký výkon, přesná upravitelnost a spolehlivost ultraultrasoniátorů zajistí splnění požadavků na proces. Digitální dotykové displeje a automatické zaznamenávání ultrazvukových parametrů na integrované SD kartě dělají provoz a ovládání našich ultrazvukových zařízení velmi uživatelsky přívětivé.
Robustnost ultrazvuku Hielscher umožňuje na 24/7 provoz v těžkých a náročných prostředích.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:
Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
---|---|---|
1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
10 až 2000ml | 20 až 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
00,1 až 20L | 00,2 až 4 litry / min | UIP2000hdT |
10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
na | 10 až 100L / min | UIP16000 |
na | větší | hrozen UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Literatura / Reference
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manikkam (2018): sono-nano chemie: nová éra syntezační polyhydroxylovaných uhlíkových nanomateriálů s hydroxylovou skupinou a jejich průmyslovými aspekty. Ultraakustika Sonochemie 2018.
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manikkam (2017): hydratace nebo hydroxyace: Přímá syntéza fullerenolu z pristinu fullerenu [C60] přes akustickou kavitaci za přítomnosti peroxidu vodíku. RSC ADV., 2017, 7, 31930 – 31939.
- Grigorij V. Andrijevsky, Vadim I. (Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergej V. Gudkov (2009): zvláštnosti antioxidantů a radioochranných účinků hydratovaných C60 fulleren nanostuctů in vitro a in vivo. Volná radikální biologie & Medicína 47, 2009. 786 – 793.
- Mihajlo Gigov, borivoj Adnađević, borivoj Adnađević, jelena D. Jovanovic (2016): účinek ultrazvukového pole na isotermních kinetika fullerenové polyhydroxyflace. Věda o Sintering 2016, 48 (2): 259-272.
- Hirotaka Yoshioka, naoko YUI, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, RIE Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Polyhydroxylované C60 Fullerenes brání Chondrocyte Catabolové aktivitě při koncentracích Nanomolar v Osteoarthritis. Deník Osteoarthritis 2016, 1:115.
Fakta Worth Knowing
C60 Fullerenes
C60 fulleren (také známý jako bukyball nebo Buckminster fulleren) je molekula, která je postavena z 60 uhlíkových atomů, uspořádaných jako 12 pentagonů a 20 šestihranů. Tvar molekuly C60 připomíná fotbalový míč. C60 fullerens jsou netoxické antioxidanty vykazující potenci 100 – 1000 vyšší než vitamín E. Ačkoli C60 samotný není vodorozpustný, mnoho vysoce vodorozpustných derivátů, jako je fullenerol, bylo syntetizované.
C60 fullerens se používají jako antioxidační a jako biopharmakeutické. Mezi další aplikace patří materiální věda, organické fotovoltaiky (OPV), katalyzátory, čištění vody a ochrana biologické nebezpečí, přenosná energie, vozidla a zdravotnické prostředky.
Rozpustnost čistého C60:
- ve vodě: nerozpustný
- v dimethyl sulfoxidu (DMSO): nerozpustný
- v toluenu: rozpustný
- v benzenu: rozpustný
Polyhydroxylované C60/Fulleneroly
Fullernerol nebo fulleroly jsou polyhydroxylované C60 molekuly (hydratované C60 fulleren: C60HyFn). Hydrolylační reakce zavádí hydroxylové skupiny (-OH) do molekuly C60. Molekuly C60 s více než 40 hydroxylovými skupinami mají vyšší rozpustnost ve vodě (>50 mg/ml). Ty existují jako monodisperzní nanočástice ve vodě a mají statečný leštící účinek. Vykazují vynikající antioxidační a protizánětlivé vlastnosti. Polyhydroxylované fullereny (fullerenoly; C60(OH)n) může být rozpuštěn v některých alkoholech a pak precipiteated v elektrochemickém procesu, vytváří nanokarbonový film na anodu. Fullerenol filmy se používají jako biokompatibilní povlak, inertní k biologickým objektům a může usnadnit integraci nebiologických objektů do tělesných tkání.
Rozpustnost Fullenerolu:
- ve vodě: rozpustný, může dosáhnout >50 mg/ml
- v dimethyl sulfoxidu (DMSO): rozpustný
- v methanolu: slabě rozpustný
- v toluenu: nerozpustný
- v benzenu: nerozpustný
Barev: Fullerenol nesoucí více než 10 – OH skupiny vykazuje tmavě hnědou barvu. S rostoucím počtem – skupiny OH, se barva postupně přesouvá z tmavě hnědého na žlutou.
Aplikace a používání Fullerenolů:
- Farmaceutická: diagnostická činidla, super drogy, kosmetika, nukleární magnetická rezonance (NMR) s vývojářem. Spřažení DNA, léky proti HIV, léky proti rakovině, léky na chemoterapii, kosmetické přísady a vědecký výzkum. Ve srovnání s Panenská forma mají polyhydroxylované fullereny více potenciálních aplikací vzhledem k jejich zvýšené rozpustnosti ve vodě. Bylo zjištěno, že fulleroly mohou redukovat kardiotoxicitu některých léků a inhibovat HIV-proteáza, virus hepatitidy C a neobvyklý růst buněk. Kromě toho vystavovali v fyziologických podmínkách výtečné, bezradikálové schopnosti úklidu proti reakčním druhům kyslíku a radikálům.
- Energie: solární baterie, palivová komora, sekundární baterie.
- Průmysl: Noste odolný materiál, materiály zpomalující hoření, maziva, polymerové přísady, vysokoúčinnou membránu, katalyzátory, Umělý diamant, tvrdou slitinu, elektrickou viskózu, inkoustové filtry, vysoce výkonné nátěry, nátěrové hmoty s hořlavými látkami, Výroba bioaktivních materiálů, paměťových materiálů, vložených molekulárních a jiných charakteristik, kompozitních materiálů atd.
- Informační průmysl: polovodičové záznamové médium, magnetické materiály, tiskařské barvy, toner, inkoust, papír speciální.
- Elektronické součásti: Superdirigování polovodičů, diod, tranzistorů, induktoru.
- Optické materiály, elektronická kamera, fluorescenční zobrazovací trubice, nelineární optické materiály.
- Životní prostředí: adsorpce plynu, skladování plynu.