Ultrasonicky Polyhydroxylované C60 (Fullerenol)

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.

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: