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 špičková technika pro výrobu vysoce kvalitních polyhydroxylovaných fullerenů C60, které jsou rozpustné ve vodě, a proto je lze použít v různých aplikacích ve farmacii, medicíně a průmyslu. Afreen a kol. (2017) vyvinuli rychlou a jednoduchou ultrazvukovou syntézu polyhydroxylovaného C60 bez kontaminace (známého také jako fullerenol nebo fullerol). Ultrazvuková jednostupňová reakce využívá H2O2 a je bez použití dalších hydroxylačních činidel, tj. NaOH, H2SO4 a katalyzátorů pro přenos fáze (PTC), které způsobují nečistoty v syntetizovaném fullerenolu. Díky tomu je ultrazvuková syntéza fullerenolu čistším přístupem k výrobě fullerenolu; zároveň je to jednodušší a rychlejší způsob výroby vysoce kvalitního, ve vodě rozpustného C60.

Ultrazvuková hydroxylace C60 pro výrobu vodorozpustného C60 (fullerenol)

Možné reakční cesty v ultrazvukové syntéze fullerenolu v přítomnosti Koprkvaš. H2O2 (30%).
Pramen: Afreen et al. 2017

Ultrazvuková syntéza vodorozpustného C60 – Podrobné

UP200St-200W výkonný ultrazvukový procesorPro rychlou, jednoduchou a zelenou přípravu polyhydroxylovaného C60, který je rozpustný ve vodě, se 200 mg čistého C60 přidá do 20 ml 30% H2O2 a sonikuje pomocí modelů sonikátoru Uf200 ः t nebo UP200St. Parametry sonikace byly 30% amplituda, 200 W v pulzním režimu po dobu 1 hodiny při pokojové teplotě. Reakční nádoba se umístí do chlazené vodní lázně s cirkulačním čerpadlem, aby se teplota uvnitř nádoby udržela na teplotě okolí. Před sonikací je C60 nemísitelný ve vodném H2O2 a je bezbarvou heterogenní směsí, která se po 30 minutách ultrazvuku změní na světle hnědou barvu. Následně, v dalších 30 minutách ultrazvuku, se změní na zcela tmavě hnědou disperzi.
Donor hydroxylu: Intenzivní ultrazvukem generovaná (= akustická) kavitace vytváří radikály jako cOH, cOOH a cH z molekul H2O a H2O2. Použití H2O2 ve vodném prostředí je efektivnější přístup k zavedení –OH skupin do klece C60 než pouze použití H2O pro syntézu fullerenolu. H2O2 hraje důležitou roli v ultrazvukové intenzifikaci hydroxylace.

Ultrazvuková hydroxylace C60 pomocí dil. H2O2 (30%) je snadná a rychlá jednokroková reakce na přípravu fullerenolu. Ultrazvuková reakce, která vyžaduje pouze krátkou dobu pro reakci, nabízí zelený a čistý přístup s nízkými energetickými nároky, vyhýbá se použití jakýchkoli toxických nebo korozivních činidel pro syntézu a snižuje počet rozpouštědel potřebných pro separaci a čištění C60 (OH)8∙ 2H2O.

Ultrazvukový procesor UP400St (400W) pro homogenizaci, disperzi, emulaci a sonochemické aplikace.

UP400St (400W, 24kHz) je účinný Ultrazvukový disperzní

Žádost o informace





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 kavitace rozkládají molekuly na cOH a cOOH55 radikály.
Afreen et al. (2017) předpokládají, že reakce může probíhat dvěma cestami současně. cOH radikály jako reaktivní formy kyslíku (ROS) se připojují na klec C60 za vzniku fullerenolu (cesta I) a/nebo –OH a cOOH radikály napadají dvojné vazby C60 s nedostatkem elektronů v nukleofilní reakci, což vede k tvorbě fullerenového epoxidu [C60On] jako meziproduktu v první fázi (cesta II), což je podobné mechanismu Bingelovy reakce. Dále opakovaný útok cOH (nebo cOOH) na C60O prostřednictvím SN2 reakce vede k polyhydroxylovanému fullerenu nebo fullerenolu.
Může dojít k opakované epoxidaci, při které vznikají po sobě jdoucí epoxidové skupiny, např. C60O2 a C60O3. Tyto epoxidové skupiny by mohly být možnými kandidáty na tvorbu dalších meziproduktů, např. hydroxylovaného fullerenového epoxidu během sonolýzy (= sonochemický rozklad). Navíc následné otevření kruhu C60(OH)xOy s cOH může vést k tvorbě fullerenolu. Tvorba těchto meziproduktů během sonolýzy H2O2 nebo H2O v přítomnosti C60 je nevyhnutelná a jejich přítomnost v konečném fullerenolu (i když ve stopovém množství) nemůže zůstat bez povšimnutí. Protože jsou však ve fullenolu přítomny pouze ve stopových množstvích, neočekává se, že by měly nějaký významný dopad. [Afreen et al., 2017]

Vysoce výkonné sonikátory pro fullerenovou disperzi

Hielscher Ultrasonics dodává sondové sonikátory pro vaše specifické požadavky: Ať už chcete sonikovat malé objemy v laboratorním měřítku nebo vyrábět velké objemy v průmyslovém měřítku, Hielscher portfolio vysoce výkonných sonikátorů nabízí perfektní řešení pro vaši fullerenovou disperzi. Vysoký výkon, přesná nastavitelnost a spolehlivost našich ultrasonicators zajišťují, že jsou splněny vaše procesní požadavky. Díky digitálním dotykovým obrazovkám a automatickému záznamu ultrazvukových parametrů na integrovanou SD kartu je obsluha a ovládání našich ultrazvukových přístrojů uživatelsky velmi přívětivá.
Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročných 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!

Požádejte o další informace

Použijte formulář níže, pokud chcete požádat o další informace o ultrazvukové homogenizace. Budeme rádi Vám nabídnout ultrazvukový systém plnění vašich požadavků.









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Hielscher Ultraakustik vyrábí vysoce výkonné ultrasonicátory pro sonochemické aplikace.

Vysoce energetické ultrazvukové procesory od laboratoře k pilotnímu a průmyslovému měřítku.



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.

[/přepnout]

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
Povrchová struktura C60 fullereny (Buckminster fullereny, bukykuličky)

Povrchová struktura C60 fullerenů
Pramen: Yoshioka et al. 2016

Polyhydroxylované C60/Fulleneroly

Fullernerol nebo fulleroly jsou polyhydroxylované molekuly C60 (hydratovaný 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.

Vodorozpustný, polyhydroxylovaný C60 lze syntetizovat pomocí ultralátky

Rozpustnost C60 (OH) 8.2 H2O ve srovnání s C60 v různých rozpouštědlech. Pramen: Afreen et al. 2017

Aplikace a používání Fullerenolů:

  1. 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.
  2. Energie: solární baterie, palivová komora, sekundární baterie.
  3. 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.
  4. Informační průmysl: polovodičové záznamové médium, magnetické materiály, tiskařské barvy, toner, inkoust, papír speciální.
  5. Elektronické součásti: Superdirigování polovodičů, diod, tranzistorů, induktoru.
  6. Optické materiály, elektronická kamera, fluorescenční zobrazovací trubice, nelineární optické materiály.
  7. Životní prostředí: adsorpce plynu, skladování plynu.

Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.