초음파 폴리 하이드록실화 C60 (풀러 레놀)

  • 수용성 폴리하이드록실화 C60 풀러렌은 풀러레놀 또는 풀레롤이라고 불리며, 강력한 활성 산소 제거제이며, 따라서 보충제 및 의약품의 항산화제로 사용됩니다.
  • 초음파 수산화는 수용성 폴리 하이드록실화 C60을 생산하는 데 사용되는 신속하고 간단한 원스텝 반응입니다.
  • 초음파 합성 수용성 C60은 우수한 품질을 가지고 있으며 제약 및 고성능 응용 제품에 사용됩니다.

폴리 하이드록실화 C60의 초음파 원 스텝 합성

초음파 캐비테이션은 수용성이므로 제약, 의약 및 산업의 다양한 응용 분야에서 사용할 수있는 고품질 폴리 하이드록실화 C60 풀러렌을 생산하는 우수한 기술입니다. Afreen et al(2017)은 오염이 없는 폴리하이드록실화 C60(풀러레놀 또는 풀러롤이라고도 함)의 빠르고 간단한 초음파 합성을 개발했습니다. 초음파 원스텝 반응은 H2O2를 사용하며 합성 된 풀러 레놀에서 불순물을 유발하는 추가 하이드록실 화 시약, 즉 NaOH, H2SO4 및 상 전이 촉매 (PTC)를 사용하지 않습니다. 이것은 초음파 풀레레놀 합성이 풀러레놀을 생산하는 더 깨끗한 접근 방식입니다. 동시에 고품질의 수용성 C60을 생산하는 더 쉽고 빠른 방법입니다.

수용성 c60(풀러레놀)을 생산하는 C60의 초음파 수산화

dil. H2O2 (30 %)의 존재에서 풀러 레놀의 초음파 보조 합성에서 가능한 반응 경로.
출처: Afreen 외. 2017

수용성 C60의 초음파 합성 – 단계별

UP200St - 200W 강력한 초음파 프로세서수용성 인 폴리 하이드록실화 C60의 빠르고 간단하며 친환경적인 준비를 위해 200mg의 순수 C60을 20mL 30% H2O2에 첨가하고 초음파 처리기 모델로 초음파 처리합니다 UP200Ht 또는 UP200St. 초음파 처리 매개 변수는 실온에서 1 시간 동안 펄스 모드에서 30 % 진폭, 200W였습니다. 반응 용기는 용기 내부의 온도를 주변 온도로 유지하기 위해 냉장 순환 수조에 배치됩니다. 초음파 처리 전에 C60은 수성 H2O2에서 섞이지 않으며 무색의 이질적인 혼합물로 초음파 처리 30 분 후에 밝은 갈색으로 변합니다. 그 후, 초음파의 다음 30 분에서 완전히 짙은 갈색 분산으로 바뀝니다.
하이드록실 기증자: 강렬한 초음파 생성 (= 음향) 캐비테이션은 H2O 및 H2O2 분자에서 cOH, cOOH 및 cH와 같은 라디칼을 생성합니다. 수성 매질에서 H2O2를 사용하는 것은 풀러레놀 합성에만 H2O를 사용하는 것보다 C60 케이지에 –OH 그룹을 도입하는 보다 효율적인 접근 방식입니다. H2O2는 초음파 하이드록실화 강화에 중요한 역할을 합니다.

dil을 사용한 C60의 초음파 하이드록실화. H2O2 (30%)는 풀러레놀을 제조하기 위한 쉽고 빠른 원스텝 반응입니다. 반응에 짧은 시간 만 필요한 초음파 반응은 합성을 위해 독성 또는 부식성 시약의 사용을 피하고 C60 (OH)의 분리 및 정제에 필요한 용매의 수를 줄이면서 낮은 에너지 요구 사항으로 친환경적이고 깨끗한 접근 방식을 제공합니다8∙2H2O.

균질화, 분산, 유화 및 초음파 응용 을위한 초음파 프로세서 UP400St (400W).

UP400St (400W, 24kHz) 강력한 초음파 분산기입니다.

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초음파 폴리 하이드록실화 경로

강렬한 초음파가 액체에 결합되면 저압 / 고압 사이클을 번갈아 가며 액체에 진공 기포가 생성됩니다. 진공 기포는 더 많은 에너지를 흡수할 수 없을 때까지 여러 주기에 걸쳐 성장하여 격렬하게 붕괴됩니다. 버블이 붕괴되는 동안 고온 및 압력 차동, 충격파, 마이크로제트, 난기류, 전단력 등과 같은 극단적인 물리적 영향 이 현상은 초음파 또는 음향 캐비테이션. 초음파 캐비테이션의 이러한 강렬한 힘은 분자를 cOH 및 cOOH55 라디칼로 분해합니다.
Afreen et al. (2017)은 반응이 두 가지 경로에서 동시에 진행될 수 있다고 가정합니다. 활성 산소 종(ROS)으로서의 cOH 라디칼은 C60 케이지에 부착되어 풀러레놀(경로 I)을 생성하고/또는 –OH 및 cOOH 라디칼은 친핵성 반응에서 전자 결핍 C60 이중 결합을 공격하고 이로 인해 빙겔 반응의 메커니즘과 유사한 첫 번째 단계(경로 II)의 중간체인 풀러렌 에폭사이드[C60On]가 형성됩니다. 또한, SN2 반응을 통해 C60O에 대한 cOH(또는 cOOH)의 반복적인 공격은 폴리하이드록실화 풀러렌 또는 풀러레놀을 초래합니다.
연속적인 에폭사이드 그룹, 예를 들어, C60O2 및 C60O3를 생성하는 반복적인 에폭시화가 일어날 수 있다. 이러한 에폭사이드 그룹은 다른 중간체, 예를 들어 소놀리시스 동안 하이드록실화 풀러렌 에폭사이드(= 초음파 분해)를 생성하는 가능한 후보가 될 수 있습니다. 또한, cOH와 함께 C60(OH)xOy의 후속 고리 개방은 풀러레놀의 형성을 초래할 수 있습니다. C60의 존재 하에서 H2O2 또는 H2O의 초음파 분해 동안 이러한 중간체의 형성은 불가피하며, 최종 풀러 레놀 (미량이지만)에서의 존재는 주목할 수 없다. 그러나 풀러레놀에는 미량으로만 존재하기 때문에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 예상됩니다. [Afreen 외, 2017]

풀러렌 분산을 위한 고성능 초음파 발생기

Hielscher 초음파는 특정 요구 사항에 맞는 프로브 유형 초음파 처리기를 공급합니다. 실험실 규모에서 소량을 초음파 처리하거나 산업 규모에서 대용량 스트림을 생성하려는 경우 Hielscher 고성능 초음파 처리기 포트폴리오는 풀러렌 분산을위한 완벽한 솔루션을 제공합니다. 높은 출력, 정밀한 조정 가능성 및 초음파 의 신뢰성은 공정 요구 사항이 충족되는지 확인합니다. 디지털 터치 스크린과 통합 SD 카드에 초음파 매개 변수의 자동 데이터 기록은 초음파 장치의 작동 및 제어를 매우 사용자 친화적으로 만듭니다.
Hielscher 초음파 장비의 견고성은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 허용합니다.
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨 유량 권장 장치
1 ~ 500mL 10 ~ 200mL / min UP100H
10 ~ 2000mL 20 ~ 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 ~ 20L 0.2 ~ 4L / min UIP2000hdT
10 ~ 100L 2 ~ 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 ~ 100L / min UIP16000
N.A. 더 큰 의 클러스터 UIP16000

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Hielscher 초음파는 초음파 응용 제품을위한 고성능 초음파 를 제조합니다.

실험실에서 파일럿 및 산업 규모에 고전력 초음파 프로세서.



문학 / 참고 문헌

  • 사디아 Afreen, 카스투리 Muthoosamy, 시바 쿠마르 Manickam (2018) : 소노 나노 화학 : 하이드록실 그룹과 그 산업 적 측면과 다수소 일자 탄소 나노 물질을 합성의 새로운 시대. 초음파 소노화학 2018.
  • 사디아 Afreen, 카스투리 Muthoosamy, 시바 쿠마르 Manickam (2017) : 수화 또는 하이드록실화 : 과산화수소의 존재에 음향 캐비테이션을 통해 자연 그대로의 풀러렌 [C60]에서 풀러 레놀의 직접 합성. RSC Adv., 2017, 7, 31930-31939.
  • 그리고리 V. 안드리에프스키, 바딤 I. 브루스코프, 아르템 A. 티호미로프, 세르게이 V. Gudkov (2009) : 생체 외 및 생체 내 수화 된 C60 풀러렌 나노 스티튜터의 항산화 및 방사선 보호 효과의 특수성. 자유 라디칼 생물학 & 의학 47, 2009. 786-793.
  • 미하일로 기고프, 보리보즈 아드나지예비치, 보리보기 아드나제비치, Jelena D. Jovanovic (2016): 페렌 폴리하이드록실화의 등온 역학에 대한 초음파 필드의 효과. 소결의 과학 2016, 48(2):259-272.
  • 요시오카 히로타카, 나오코 유이, 가나카 야타베, 후지야 히로토, 무샤 하루키, 히사테루 니키, 리에 카라사와, 카즈오 유도 (2016) : 폴리 하이드록실화 C60 풀러렌은 골관절염의 나노 몰 농도에서 연골 세포 이화 작용을 방지합니다. 골관절염의 저널 2016, 1:115.

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알만한 가치가있는 사실

C60 풀러렌

C60 풀러렌(버키볼 또는 벅민스터 풀러렌이라고도 함)은 60개의 탄소 원자로 만들어진 분자로, 12개의 오각형과 20개의 육각형으로 배열됩니다. C60 분자의 모양은 축구공과 유사합니다. C60 풀러렌은 비타민 E보다 100-1000 더 높은 효능을 나타내는 무독성 항산화제입니다. C60 자체는 수용성, 풀레네롤 과 같은 많은 높은 수용성 풀러렌 유도체가 합성되었습니다.
C60 풀러렌은 항산화제와 바이오 의약품으로 사용됩니다. 다른 응용 분야로는 재료 과학, 유기 광전지 (OPV), 촉매, 수질 정화 및 생물학적 위험 보호, 휴대용 전력, 차량 및 의료 기기가 있습니다.

순수 C60의 용해도:

  • 물에: 용해되지 않음
  • 디메틸 설폭사이드 (DMSO): 용해되지 않음
  • 인 톨루엔: 용해성
  • 벤젠: 용해성
c60 풀러렌의 표면 구조 (벅민스터 풀러렌, 버키볼)

C60 풀러렌의 표면 구조
출처: 요시오카 외 2016

폴리하이드록실화 C60 / 풀렌롤

풀러네롤 또는 풀레롤은 폴리하이드록실화 C60 분자(수화된 C60 풀러렌: C60하이픈 (주)). 가수분해 반응은 C60 분자에 하이드록실기(-OH)를 도입한다. 40개 이상의 하이드록실 기의 C60 분자는 더 높은 수용성을 갖는다(>50 mg/mL). 이들은 물에 단분산 나노 입자로 존재하고, 용감한 연마 효과를 갖는다. 그들은 우수한 항 산화 및 항 염증 속성을 전시. 폴리 하이드록실화 풀러렌 (풀러 레놀; C60(OH)n)은 일부 알코올에 용해된 다음 전기 화학 공정에서 침전되어 양극에 나노 카본 필름을 생성 할 수 있습니다. 풀러 레놀 필름은 생체 적합성 코팅으로 사용되며 생물학적 개체에 불활성이며 비 생물학적 개체를 신체 조직에 통합하는 것을 용이하게 할 수 있습니다.
풀렌롤의 용해도:

  • 물에: 용해성, 도달 할 수 있습니다 >50 mg/mL
  • 디메틸 설폭사이드 (DMSO) : 용해성
  • 메탄올: 약간 용해성
  • 톨루엔: 용해되지 않음
  • 벤젠: 용해되지 않음

색: 10 개 이상의 -OH 그룹 베어링 풀러 레 놀 어두운 갈색 색상을 전시. –OH 그룹의 수가 증가함에 따라 색상이 점차 어두운 갈색에서 노란색으로 이동합니다.

수용성, 폴리 하이드록실화 C60은 초음파를 사용하여 합성 할 수 있습니다.

다른 용매에서 C60에 비해 C60 (OH)8.2H2O의 용해도. 출처: Afreen 외. 2017

응용 프로그램 및 풀러 레놀의 사용:

  1. 제약: 개발자와 함께 진단 시약, 슈퍼 약물, 화장품, 핵 자기 공명 (NMR). DNA 친화도, 항 HIV 약물, 항암제, 화학 요법 약물, 화장품 첨가제 및 과학 연구. 자연 그대로의 형태에 비해, 폴리 하이드록실화 풀러렌은 향상된 수용성으로 인해 더 많은 잠재적 인 응용 프로그램을 가지고 있습니다. fullerols 일부 약물의 심장 독성을 감소 하 고 HIV-프로 테 아 제, C 형 간염 바이러스와 세포의 비정상적인 성장을 억제 할 수 있습니다 발견 되었습니다. 또한, 그들은 생리 적 조건 하에서 반응성 산소 종과 라디칼에 대한 우수한 자유 래디칼 청소 능력을 전시.
  2. 에너지 : 태양 전지, 연료 전지, 보조 배터리.
  3. 업종: 내마모성 재료, 난연성 재료, 윤활유, 폴리머 첨가제, 고성능 멤브레인, 촉매, 인공 다이아몬드, 경합금, 전기 점성 유체, 잉크 필터, 고성능 코팅, 난연성 코팅, 생리 활성 물질, 메모리 재료, 임베디드 분자 및 기타 특성, 복합 재료 등 제조
  4. 정보 산업 : 반도체 기록 매체, 자성 재료, 인쇄 잉크, 토너, 잉크, 종이 특수 목적.
  5. 전자 부품 : 초전도 반도체, 다이오드, 트랜지스터, 인덕터.
  6. 광학 재료, 전자 카메라, 형광 디스플레이 튜브, 비선형 광학 재료.
  7. 환경 : 가스 흡착, 가스 저장.

우리는 당신의 과정을 논의하는 것을 기쁘게 생각합니다.

연락합시다.