التراسونیک پلی هیدروکسیله C60 (فولرنول)
- فولرن C60 پلی هیدروکسیله محلول در آب ، به نام فولرنول یا فولرول ، یک پاک کننده رادیکال های آزاد قوی است و بنابراین به عنوان یک آنتی اکسیدان در مکمل ها و داروها استفاده می شود.
- هیدروکسیلاسیون اولتراسونیک یک واکنش سریع و ساده یک مرحله ای است که برای تولید C60 پلی هیدروکسیله محلول در آب استفاده می شود.
- C60 محلول در آب سنتز شده با التراسونیک دارای کیفیت برتر است و برای داروسازی و کاربردهای با کارایی بالا استفاده می شود.
سنتز یک مرحله ای التراسونیک از C60 پلی هیدرولکسیله
حفره اولتراسونیک تکنیک برتر برای تولید فولرن های C60 پلی هیدروکسیله با کیفیت بالا است که محلول در آب هستند و بنابراین می توانند در کاربردهای مختلف در داروسازی، پزشکی و صنعت استفاده شوند. Afreen و همکاران (2017) سنتز اولتراسونیک سریع و ساده از C60 پلی هیدروکسیله بدون آلودگی (همچنین به عنوان فولرنول یا فولرول شناخته شده) را توسعه داده اند. واکنش یک مرحله ای اولتراسونیک با استفاده از H2O2 و عاری از استفاده از معرف های هیدروکسیله اضافی ، یعنی NaOH ، H2SO4 و کاتالیزورهای انتقال فاز (PTC) است که باعث ناخالصی در فولرنول سنتز می شود. این باعث می شود سنتز فولرنول اولتراسونیک یک رویکرد تمیزتر برای تولید فولرنول است. در عین حال، راهی آسان تر و سریع تر برای تولید C60 با کیفیت بالا و محلول در آب است.
مسیرهای واکنش احتمالی در سنتز فولرنول به کمک سونوگرافی در حضور دیل. H2O2 (30٪).
منبع: Afreen و همکاران 2017
سنتز التراسونیک C60 محلول در آب – گام به گام
برای آماده سازی سریع، ساده و سبز C60 پلی هیدروکسیله که محلول در آب است، 200 میلی گرم C60 خالص به 20 میلی لیتر 30٪ H2O2 اضافه می شود و با مدل های صوتی فراصوت می شود تا 200 هرتز یا 200 خیابان. پارامترهای فراصوت دامنه 30 درصد، 200 وات در حالت پالسی به مدت 1 ساعت در دمای اتاق بود. مخزن واکنش در یک حمام آب سیرکولاتور یخچال دار قرار می گیرد تا دمای داخل ظرف در دمای محیط حفظ شود. قبل از فراصوت ، C60 در H2O2 آبی غیر قابل اختلاط است و یک مخلوط ناهمگن بی رنگ است که پس از 30 دقیقه امواج فراصوت به رنگ قهوه ای روشن تبدیل می شود. پس از آن، در 30 دقیقه بعدی از سونوگرافی آن را به پراکندگی قهوه ای به طور کامل تیره تبدیل می شود.
اهدا کننده هیدروکسیل: کاویتاسیون شدید تولید شده توسط اولتراسونیک (= آکوستیک) رادیکال هایی مانند cOH، cOOH و cH را از مولکول های H2O و H2O2 ایجاد می کند. استفاده از H2O2 در محیط های آبی رویکرد کارآمدتری برای معرفی گروه های –OH به قفس C60 به جای استفاده از H2O برای سنتز فولرنول است. H2O2 نقش مهمی در تشدید هیدروکسیلاسیون اولتراسونیک ایفا می کند.
هیدروکسیلاسیون التراسونیک C60 با استفاده از dil. H2O2 (30٪) یک واکنش آسان و سریع یک مرحله ای برای تهیه فولرنول است. واکنش اولتراسونیک که تنها به مدت زمان کوتاهی برای واکنش نیاز دارد، یک رویکرد سبز و تمیز با نیاز به انرژی کم ارائه می دهد، اجتناب از استفاده از هر گونه معرف سمی یا خورنده برای سنتز، و کاهش تعداد حلال های مورد نیاز برای جداسازی و تصفیه C60 (OH)8∙2 ساعتH2SO.
UP400St (400 وات، 24 کیلوهرتز) یک پراکنده کننده اولتراسونیک قدرتمند است
مسیر پلی هیدروکسیلاسیون التراسونیک
هنگامی که امواج اولتراسوند شدید به یک مایع متصل می شوند، چرخه های کم فشار / فشار بالا متناوب حباب های خلاء را در مایع ایجاد می کنند. حباب های خلاء در طی چندین چرخه رشد می کنند تا زمانی که نتوانند انرژی بیشتری را جذب کنند ، به طوری که به شدت فرو می ریزند. در هنگام فروپاشی حباب اثرات فیزیکی شدید مانند دیفرانسیل های دما و فشار بالا، امواج ضربه ای، میکروجت ها، تلاطم ها، نیروهای برشی و غیره ایجاد می شود. این پدیده به عنوان اولتراسونیک یا شناخته می شود کاویتاسیون آکوستیک. این نیروهای شدید حفره مافوق صوت تجزیه مولکول ها به رادیکال های cOH و cOOH55.
آفرین و همکاران (2017) فرض می کنند که واکنش ممکن است در دو مسیر به طور همزمان پیشرفت کند. رادیکال های cOH به عنوان گونه های فعال اکسیژن (ROS) به قفس C60 متصل می شوند تا فولرنول (مسیر I) بدهند و/یا رادیکال های –OH و cOOH در یک واکنش هسته دوست به پیوندهای دوگانه C60 با کمبود الکترون حمله می کنند و این منجر به تشکیل اپوکسید فولرن [C60On] به عنوان یک واسطه در مرحله اول (مسیر II) می شود که شبیه به مکانیسم واکنش بینگل است. علاوه بر این، حمله مکرر cOH (یا cOOH) به C60O از طریق واکنش SN2 منجر به فولرن یا فولرنول پلی هیدروکسیله می شود.
اپوکسیداسیون مکرر ممکن است اتفاق بیفتد که گروه های اپوکسید متوالی مانند C60O2 و C60O3 را تولید می کند. این گروه های اپوکسید می توانند کاندیداهای احتمالی برای تولید واسطه های دیگر مانند اپوکسید فولرن هیدروکسیله در طول سونولیز (= تجزیه سونوشیمیایی) باشند. علاوه بر این، باز شدن حلقه بعدی C60(OH)xOy با cOH می تواند منجر به تشکیل فولرنول شود. تشکیل این واسطه ها در طول سونولیز H2O2 یا H2O در حضور C60 اجتناب ناپذیر است و حضور آنها در فولرنول نهایی (اگرچه به مقدار کمی) نمی تواند مورد توجه قرار گیرد. با این حال، از آنجایی که آنها فقط به مقدار کمی در فولرنول وجود دارند، انتظار نمی رود که تأثیر قابل توجهی ایجاد کنند. [آفرین و همکاران، 2017]
Sonicators با کارایی بالا برای پراکندگی فولرن
Hielscher فراصوت تامین پروب نوع فراصوت برای نیازهای خاص خود را: این که آیا شما می خواهید به فراصوت حجم کوچک در مقیاس آزمایشگاه و یا تولید جریان حجم بزرگ در مقیاس صنعتی، نمونه کارها Hielscher از فراصوت با کارایی بالا ارائه می دهد راه حل مناسب برای پراکندگی fullerene خود را. خروجی قدرت بالا، قابلیت تنظیم دقیق و قابلیت اطمینان از مافوق صوت ما اطمینان حاصل کنید که نیازهای فرآیند شما برآورده می شود. صفحه نمایش لمسی دیجیتال و ضبط خودکار داده های پارامترهای اولتراسونیک بر روی یک کارت SD یکپارچه، عملکرد و کنترل دستگاه های اولتراسونیک ما را بسیار کاربر پسند می کند.
استحکام تجهیزات اولتراسونیک Hielscher اجازه می دهد تا برای عملیات 24/7 در وظیفه سنگین و در محیط های خواستار.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
پردازنده های اولتراسونیک با قدرت بالا از آزمایشگاه تا خلبان و مقیاس صنعتی.
ادبیات/منابع
- سعدیه آفرین، کاستوری موتوسامی، سیواکومار مانیکام (2018): شیمی سونو نانو: عصر جدیدی از سنتز نانومواد کربنی پلی هیدروکسیله با گروه های هیدروکسیل و جنبه های صنعتی آنها. سونوشیمی اولتراسونیک 2018.
- Sadia Afreen ، Kasturi Muthoosamy ، Sivakumar Manickam (2017): هیدراتاسیون یا هیدروکسیلاسیون: سنتز مستقیم فولرنول از فولرن بکر [C60] از طریق حفره صوتی در حضور پراکسید هیدروژن. RSC Adv., 2017, 7, 31930–31939.
- Grigory V. Andrievsky ، Vadim I. Bruskov ، Artem A. Tykhomyrov ، Sergey V. Gudkov (2009): ویژگی های اثرات آنتی اکسیدانی و محافظت پرتویی نانوstuctures فولرن C60 هیدراته در شرایط آزمایشگاهی و داخل بدن. رادیکال های آزاد زیست شناسی & پزشکی 47 ، 2009. 786–793.
- Mihajlo Gigov ، Borivoj Adnađević ، Borivoj Adnađević ، Jelena D. Jovanovic (2016): اثر میدان اولتراسونیک بر سینتیک همدما پلی هیدروکسیلاسیون فولرن. دانش تف جوشی جلد 48 (2): 259-272.
- هیروتاکا یوشیوکا، نائوکو یویی، کاناکا یاتابه، هیروتو فوجیا، هاروکی موشا، هیساترو نیکی، ری کاراساوا، کازوئو یودو (2016): فولرن های C60 پلی هیدروکسیله از فعالیت کاتابولیک کندروسیت در غلظت های نانومولار در استئوآرتریت جلوگیری می کنند. مجله استئوآرتریت 2016 ، 1:115.
[/تغییر بازی]
حقایقی که ارزش دانستن دارند
C60 فولرن
فولرن C60 (همچنین به عنوان باکی بال یا فولرن باکمینستر شناخته می شود) مولکولی است که از 60 اتم کربن ساخته شده است که به صورت 12 پنج ضلعی و 20 شش ضلعی مرتب شده اند. شکل یک مولکول C60 شبیه یک توپ فوتبال است. فولرن های C60 یک آنتی اکسیدان غیر سمی هستند که قدرت 100 تا 1000 را بالاتر از ویتامین E نشان می دهند. اگرچه C60 به خودی خود محلول در آب نیست، بسیاری از مشتقات فولرن بسیار محلول در آب مانند فولنرول سنتز شده اند.
فولرن های C60 به عنوان آنتی اکسیدان و به عنوان بیودارویی استفاده می شوند. کاربردهای دیگر شامل علم مواد، فتوولتائیک آلی (OPV)، کاتالیزورها، در تصفیه آب و حفاظت از خطرات زیستی، برق قابل حمل، وسایل نقلیه و دستگاه های پزشکی است.
حلالیت C60 خالص:
- در آب: محلول نیست
- در دی متیل سولفوکسید (DMSO): محلول نیست
- در تولوئن: محلول
- در بنزن: محلول
ساختار سطحی فولرن های C60
منبع: Yoshioka و همکاران 2016
پلی هیدروکسیله C60 / فولنرول
فولرنرول یا فولرول ها مولکول های C60 پلی هیدروکسیله (فولرن هیدراته C60: C60 هستند)HyFn). واکنش هیدرولیلاسیون، گروه های هیدروکسیل (-OH) را به مولکول C60 معرفی می کند. مولکول های C60 با بیش از 40 گروه هیدروکسیل حلالیت بالاتری در آب دارند.>50 میلی گرم در میلی لیتر). اینها به عنوان نانوذرات تک پراکنده در آب وجود دارند و اثر پولیش شجاعانه ای دارند. آنها خواص آنتی اکسیدانی و ضد التهابی برتر را نشان می دهند. فولرن های پلی هیدروکسیله (فولرنول ها; C60(OH)n) می تواند در برخی از الکل ها حل شود و سپس در یک فرآیند الکتروشیمیایی رسوب کند و یک فیلم نانوکربنی روی آند ایجاد کند. فیلم های فولرنول به عنوان یک پوشش زیست سازگار ، بی اثر نسبت به اجسام بیولوژیکی استفاده می شوند و می توانند ادغام اجسام غیر بیولوژیکی را در بافت های بدن تسهیل کنند.
حلالیت فولنرول:
- در آب: محلول، می تواند برسد >50 میلی گرم در میلی لیتر
- در دی متیل سولفوکسید (DMSO): محلول
- در متانول: کمی محلول
- در تولوئن: محلول نیست
- در بنزن: محلول نیست
رنگ: فولرنول دارای بیش از 10 گروه –OH رنگ قهوه ای تیره را نشان می دهد. با افزایش تعداد گروه های –OH، رنگ به تدریج از قهوه ای تیره به زرد تغییر می کند.
حلالیت حلالیت C60(OH)8.2H2O در مقایسه با C60 در حلال های مختلف. منبع: Afreen و همکاران 2017
کاربردها و استفاده از فولرنول ها:
- دارویی: معرف های تشخیصی، داروهای فوق العاده، لوازم آرایشی، رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) با توسعه دهنده. میل DNA ، داروهای ضد HIV ، داروهای ضد سرطان ، داروهای شیمی درمانی ، افزودنی های آرایشی و بهداشتی و تحقیقات علمی. در مقایسه با فرم بکر، فولرن های پلی هیدروکسیله به دلیل افزایش حلالیت در آب، کاربردهای بالقوه بیشتری دارند. مشخص شده است که فولرول ها می توانند سمیت قلبی برخی داروها را کاهش داده و HIV-پروتئاز، ویروس هپاتیت C و رشد غیرطبیعی سلول ها را مهار کنند. علاوه بر این، آنها توانایی های عالی مهار رادیکال های آزاد را در برابر گونه های فعال اکسیژن و رادیکال ها در شرایط فیزیولوژیکی از خود نشان دادند.
- انرژی: باتری خورشیدی، پیل سوختی، باتری ثانویه.
- صنعت: مواد مقاوم در برابر سایش، مواد مقاوم در برابر شعله، روان کننده ها، مواد افزودنی پلیمری، غشای با کارایی بالا، کاتالیزور، الماس مصنوعی، آلیاژ سخت، مایع چسبناک الکتریکی، فیلترهای جوهر، پوشش های با کارایی بالا، پوشش های مقاوم در برابر آتش، تولید مواد فعال زیستی، مواد حافظه، ویژگی های مولکولی و سایر ویژگی های تعبیه شده، مواد کامپوزیت و غیره
- صنعت اطلاعات: رسانه ضبط نیمه هادی، مواد مغناطیسی، جوهر چاپ، تونر، جوهر، کاغذ اهداف خاص.
- قطعات الکترونیکی: نیمه هادی ابررسانا، دیودها، ترانزیستورها، سلف ها.
- مواد نوری، دوربین الکترونیکی، لوله نمایش فلورسانس، مواد نوری غیر خطی.
- محیط: جذب گاز، ذخیره گاز.