अल्ट्रासोनिक रूप से पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड C60 (फुलरेनॉल)
- पानी में घुलनशील पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड सी 60 फुलरीन, जिसे फुलरेनॉल या फुलरोल कहा जाता है, एक मजबूत मुक्त कट्टरपंथी मेहतर है और इसलिए पूरक और फार्मास्यूटिकल्स में एंटीऑक्सिडेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
- अल्ट्रासोनिक हाइड्रॉक्सिलेशन एक तीव्र और सरल एक-चरण प्रतिक्रिया है, जिसका उपयोग पानी में घुलनशील पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड C60 का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
- अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित पानी में घुलनशील C60 में बेहतर गुणवत्ता है और इसका उपयोग फार्मा और उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।
Polyhydrolxylated C60 के अल्ट्रासोनिक एक-चरण संश्लेषण
अल्ट्रासोनिक कैविटेशन उच्च गुणवत्ता वाले पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड सी 60 फुलरीन का उत्पादन करने के लिए बेहतर तकनीक है, जो पानी में घुलनशील हैं और इसलिए फार्मा, दवा और उद्योग में विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जा सकता है। आफरीन एट अल (2017) ने संदूषण मुक्त पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड सी 60 (जिसे फुलरेनॉल या फुलरोल भी कहा जाता है) का एक तेज़ और सरल अल्ट्रासोनिक संश्लेषण विकसित किया है। अल्ट्रासोनिक एक-चरण प्रतिक्रिया एच 2 ओ 2 का उपयोग करती है और अतिरिक्त हाइड्रॉक्सिलेटिंग अभिकर्मकों, यानी NaOH, H2SO4, और चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक (PTC) के उपयोग से मुक्त है, जो संश्लेषित फुलरेनॉल में अशुद्धियों का कारण बनती है। यह अल्ट्रासोनिक फुलरेनॉल संश्लेषण को फुलरेनॉल का उत्पादन करने के लिए एक क्लीनर दृष्टिकोण बनाता है; साथ ही, यह उच्च गुणवत्ता वाले, पानी में घुलनशील C60 का उत्पादन करने का एक आसान और तेज़ तरीका है।

एच 2 ओ 2 (30%) की उपस्थिति में फुलरेनॉल के अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त संश्लेषण में संभावित प्रतिक्रिया पथ।
स्रोत: आफरीन एट अल
पानी में घुलनशील C60 का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण – चरण दर चरण
पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड C60 की तेज, सरल और हरी तैयारी के लिए, जो पानी में घुलनशील है, शुद्ध C60 के 200 मिलीग्राम को 20mL 30% H2O2 में जोड़ा जाता है और सोनिकेटर मॉडल के साथ sonicated किया जाता है यूपी200एचटी नहीं तो यूपी200सेंट. सोनीशन पैरामीटर 30% आयाम थे, कमरे के तापमान पर 1 घंटे के लिए स्पंदित मोड में 200 डब्ल्यू। परिवेश के तापमान पर पोत के अंदर तापमान बनाए रखने के लिए प्रतिक्रिया पोत को प्रशीतित परिसंचारी पानी के स्नान में रखा जाता है। सोनिकेशन से पहले, C60 जलीय H2O2 में अमिश्रणीय है और एक रंगहीन विषम मिश्रण है, जो अल्ट्रासोनिकेशन के 30 मिनट के बाद हल्के भूरे रंग में बदल जाता है। इसके बाद, अल्ट्रासोनिकेशन के अगले 30 मिनट में यह पूरी तरह से गहरे भूरे रंग के फैलाव में बदल जाता है।
हाइड्रॉक्सिल दाता: तीव्र अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न (= ध्वनिक) गुहिकायन एच 2 ओ और एच 2 ओ 2 अणुओं से सीओएच, सीओओएच और सीएच जैसे कट्टरपंथी बनाता है। जलीय मीडिया में H2O2 का उपयोग फुलरेनॉल के संश्लेषण के लिए H2O का उपयोग करने के बजाय C60 पिंजरे पर -OH समूहों को पेश करने के लिए एक अधिक कुशल दृष्टिकोण है। H2O2 अल्ट्रासोनिक हाइड्रॉक्सिलेशन गहनता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
दिल का उपयोग करके सी 60 का अल्ट्रासोनिक हाइड्रॉक्सिलेशन। H2O2 (30%) फुलरेनॉल तैयार करने के लिए एक आसान और तेज़ एक-चरणीय प्रतिक्रिया है। प्रतिक्रिया के लिए केवल थोड़े समय की आवश्यकता होती है, अल्ट्रासोनिक प्रतिक्रिया कम ऊर्जा आवश्यकता के साथ एक हरे और स्वच्छ दृष्टिकोण प्रदान करती है, संश्लेषण के लिए किसी भी विषाक्त या संक्षारक अभिकर्मकों के उपयोग से बचती है, और सी 60 (ओएच) के पृथक्करण और शुद्धि के लिए आवश्यक सॉल्वैंट्स की संख्या को कम करती है8∙2एच2O.

UP400St (400W, 24kHz) एक शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक फैलाव है
अल्ट्रासोनिक Polyhydroxylation मार्ग
जब तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगों को एक तरल में जोड़ा जाता है, तो बारी-बारी से कम दबाव / उच्च दबाव चक्र तरल में वैक्यूम बुलबुले बनाते हैं। वैक्यूम बुलबुले कई चक्रों में बढ़ते हैं जब तक कि वे अधिक ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते, ताकि वे हिंसक रूप से ढह जाएं। बुलबुला पतन के दौरान अत्यधिक शारीरिक प्रभाव जैसे उच्च तापमान और दबाव अंतर, सदमे की लहरें, माइक्रोजेट, अशांति, कतरनी बल आदि। इस घटना को अल्ट्रासोनिक या के रूप में जाना जाता है। ध्वनिक गुहिकायन. अल्ट्रासोनिक कैविटेशन की ये तीव्र ताकतें अणुओं को cOH और cOOH55 रेडिकल में विघटित करती हैं।
आफरीन एट अल (2017) मानते हैं कि प्रतिक्रिया एक साथ दो मार्गों में प्रगति कर सकती है। प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) के रूप में cOH रेडिकल फुलरेनॉल (पथ I) देने के लिए C60 पिंजरे पर संलग्न होते हैं, और/या -OH और cOOH रेडिकल न्यूक्लियोफिलिक प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉन की कमी वाले C60 डबल बॉन्ड पर हमला करते हैं और इससे पहले चरण (पथ II) में एक मध्यवर्ती के रूप में फुलरीन एपॉक्साइड [C60On] का गठन होता है जो बिंगल प्रतिक्रिया के तंत्र के समान है। इसके अलावा, SN2 प्रतिक्रिया के माध्यम से C60O पर cOH (या cOOH) के बार-बार हमले के परिणामस्वरूप पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड फुलरीन या फुलरेनॉल होता है।
बार-बार एपॉक्सिडेशन हो सकता है जो क्रमिक एपॉक्साइड समूहों को उत्पन्न करता है, जैसे, C60O2 और C60O3। ये एपॉक्साइड समूह अन्य मध्यवर्ती उत्पन्न करने के लिए संभावित उम्मीदवार हो सकते हैं जैसे सोनोलिसिस (= सोनोकेमिकल अपघटन) के दौरान हाइड्रॉक्सिलेटेड फुलरीन एपॉक्साइड। इसके अतिरिक्त, cOH के साथ C60(OH)xOy के बाद के रिंग खोलने से फुलरेनॉल का निर्माण हो सकता है। C2 की उपस्थिति में H2O2 या H60O के सोनोलिसिस के दौरान इन मध्यवर्ती का गठन अपरिहार्य है, और अंतिम फुलरेनॉल में उनकी उपस्थिति (हालांकि एक ट्रेस राशि में) अनियंत्रित नहीं हो सकती है। हालांकि, क्योंकि वे केवल फुलरेनॉल में ट्रेस मात्रा में मौजूद हैं, इसलिए उन्हें कोई महत्वपूर्ण प्रभाव पैदा करने की उम्मीद नहीं है। [आफरीन एट अल., 2017]
फुलरीन फैलाव के लिए उच्च प्रदर्शन Sonicators
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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
---|---|---|
1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
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साहित्य/संदर्भ
- सादिया आफरीन, कस्तूरी मुथुसामी, शिवकुमार मणिकम (2018): सोनो-नैनो रसायन विज्ञान: हाइड्रॉक्सिल समूहों और उनके औद्योगिक पहलुओं के साथ पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड कार्बन नैनोमैटेरियल्स के संश्लेषण का एक नया युग। अल्ट्रासोनिक्स सोनोकेमिस्ट्री 2018।
- सादिया आफरीन, कस्तूरी मुथुसामी, शिवकुमार मणिकम (2017): हाइड्रेशन या हाइड्रॉक्सिलेशन: हाइड्रोजन पेरोक्साइड की उपस्थिति में ध्वनिक गुहिकायन के माध्यम से प्राचीन फुलरीन [C60] से फुलरेनॉल का प्रत्यक्ष संश्लेषण। आरएससी विज्ञापन, 2017, 7, 31930-31939।
- Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, सर्गेई V. Gudkov (2009): इन विट्रो और विवो में हाइड्रेटेड C60 फुलरीन nanostuctures के एंटीऑक्सीडेंट और रेडियोप्रोटेक्टिव प्रभाव की ख़ासियतें. फ्री रेडिकल बायोलॉजी & चिकित्सा 47, 2009। 786–793.
- Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): फुलरीन polyhydroxylation के isothermal कैनेटीक्स पर अल्ट्रासोनिक क्षेत्र का प्रभाव. साइंस ऑफ सिंटरिंग 2016, 48(2):259-272।
- हिरोटाका योशियोका, नाओको यूई, कनका यताबे, हिरोतो फुजिया, हारुकी मुशा, हिसातेरु निकी, री करासावा, काज़ुओ युदोह (2016): पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड C60 फुलरीन पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस में नैनोमोलर सांद्रता में चोंड्रोसाइट कैटाबोलिक गतिविधि को रोकते हैं। जर्नल ऑफ़ ऑस्टियोआर्थराइटिस 2016, 1:115।
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जानने के योग्य तथ्य
C60 फुलरीन
एक C60 फुलरीन (जिसे बकीबॉल या बकमिनस्टर फुलरीन के रूप में भी जाना जाता है) एक अणु है जो 60 कार्बन परमाणुओं से बनाया जाता है, जिसे 12 पेंटागन और 20 हेक्सागोन के रूप में व्यवस्थित किया जाता है। C60 अणु का आकार एक फुटबॉल की गेंद जैसा दिखता है। C60 फुलरेंस एक गैर विषैले एंटीऑक्सिडेंट हैं जो विटामिन ई की तुलना में 100-1000 अधिक शक्ति दिखाते हैं। हालांकि C60 स्वयं पानी में घुलनशील नहीं है, फुलनेरोल जैसे कई अत्यधिक पानी में घुलनशील फुलरीन डेरिवेटिव को संश्लेषित किया गया है।
C60 फुलरेंस का उपयोग एंटीऑक्सिडेंट और बायोफर्मासिटिकल के रूप में किया जाता है। अन्य अनुप्रयोगों में सामग्री विज्ञान, कार्बनिक फोटोवोल्टिक (ओपीवी), उत्प्रेरक, जल शोधन और बायोहाज़र्ड संरक्षण, पोर्टेबल बिजली, वाहन और चिकित्सा उपकरण शामिल हैं।
शुद्ध C60 की घुलनशीलता:
- पानी में: घुलनशील नहीं
- डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (डीएमएसओ) में: घुलनशील नहीं
- टोल्यूनि में: घुलनशील
- बेंजीन में: घुलनशील
पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड सी 60 / फुलनेरोल
फुलरनेरोल या फुलरोल पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड C60 अणु हैं (हाइड्रेटेड C60 फुलरीन: C60एचआईएफएन). हाइड्रोलाइलेशन प्रतिक्रिया सी 60 अणु में हाइड्रॉक्सिल समूहों (-ओएच) का परिचय देती है। 40 से अधिक हाइड्रॉक्सिल समूहों वाले C60 अणुओं में उच्च जल घुलनशीलता (>एमएल)। ये पानी में मोनोडिस्पर्स नैनोकणों के रूप में मौजूद हैं, और एक बहादुर पॉलिशिंग प्रभाव है। वे बेहतर एंटीऑक्सिडेंट और विरोधी भड़काऊ गुण प्रदर्शित करते हैं। पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड फुलरीन (फुलरेनॉल; C60 (OH) n) को कुछ अल्कोहल में भंग किया जा सकता है और फिर एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में अवक्षेपित किया जा सकता है, जिससे एनोड पर एक नैनोकार्बन फिल्म बन जाती है। फुलरेनॉल फिल्मों का उपयोग जैव-संगत कोटिंग के रूप में किया जाता है, जैविक वस्तुओं के लिए निष्क्रिय होता है और शरीर के ऊतकों में गैर-जैविक वस्तुओं के एकीकरण की सुविधा प्रदान कर सकता है।
फुलनेरोल की घुलनशीलता:
- in पानी: घुलनशील, पहुंच सकते हैं >50 मिलीग्राम/एमएल
- डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (डीएमएसओ) में: घुलनशील
- मेथनॉल में: थोड़ा घुलनशील
- टोल्यूनि में: घुलनशील नहीं
- बेंजीन में: घुलनशील नहीं
रंग: 10 से अधिक -OH समूहों वाले फुलरेनॉल एक गहरे भूरे रंग का प्रदर्शन करते हैं। -OH समूहों की बढ़ती संख्या के साथ, रंग धीरे-धीरे गहरे भूरे से पीले रंग में बदल जाता है।
फुलरेनोल्स के अनुप्रयोग और उपयोग:
- फार्मास्युटिकल: डेवलपर के साथ डायग्नोस्टिक रिएजेंट्स, सुपर ड्रग्स, कॉस्मेटिक्स, न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस (NMR)। डीएनए आत्मीयता, एचआईवी विरोधी दवाएं, कैंसर विरोधी दवाएं, कीमोथेरेपी दवाएं, सौंदर्य प्रसाधन योजक और वैज्ञानिक अनुसंधान। प्राचीन रूप की तुलना में, पॉलीहाइड्रॉक्सिलेटेड फुलरीन में उनकी बढ़ी हुई जल घुलनशीलता के कारण अधिक संभावित अनुप्रयोग होते हैं। यह पाया गया है कि फुलरोल्स कुछ दवाओं की कार्डियोटॉक्सिसिटी को कम कर सकते हैं और एचआईवी-प्रोटीज, हेपेटाइटिस सी वायरस और कोशिकाओं की असामान्य वृद्धि को रोक सकते हैं। इसके अलावा, उन्होंने शारीरिक परिस्थितियों में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों और कट्टरपंथियों के खिलाफ उत्कृष्ट मुक्त-कट्टरपंथी मैला ढोने की क्षमताओं का प्रदर्शन किया।
- ऊर्जा: सौर बैटरी, ईंधन सेल, माध्यमिक बैटरी।
- उद्योग: प्रतिरोधी सामग्री, लौ retardant सामग्री, स्नेहक, बहुलक योजक, उच्च प्रदर्शन झिल्ली, उत्प्रेरक, कृत्रिम हीरा, हार्ड मिश्र धातु, बिजली चिपचिपा तरल पदार्थ, स्याही फिल्टर, उच्च प्रदर्शन कोटिंग्स, अग्निरोधी कोटिंग्स, विनिर्माण बायोएक्टिव सामग्री, स्मृति सामग्री, एम्बेडेड आणविक और अन्य विशेषताओं, समग्र सामग्री आदि पहनें।
- सूचना उद्योग: अर्धचालक रिकॉर्ड माध्यम, चुंबकीय सामग्री, मुद्रण स्याही, टोनर, स्याही, कागज विशेष उद्देश्य।
- इलेक्ट्रॉनिक भागों: सुपरकंडक्टिंग सेमीकंडक्टर, डायोड, ट्रांजिस्टर, प्रारंभ करनेवाला।
- ऑप्टिकल सामग्री, इलेक्ट्रॉनिक कैमरा, प्रतिदीप्ति प्रदर्शन ट्यूब, nonlinear ऑप्टिकल सामग्री।
- पर्यावरण: गैस सोखना, गैस भंडारण।