Ультрасонически полигидроксилированный C60 (Фуллеренол)

  • Водорастворимый полигидроксиляционный С60 фуллерен, называемый фуллеренол или фуллерол, является сильным свободным радикальным мусорщиком и поэтому используется в качестве антиоксиданта в добавках и фармацевтических препаратах.
  • Ультразвуковая гидроксилация является быстрой и простой одноступенчатой реакцией, которая используется для производства водорастворимых полигидроксилированных С60.
  • Ультрасонически синтезированный водорастворимый C60 имеет превосходное качество и используется для фармацевтических и высокопроизводительных приложений.

Ультразвуковой одноступенчатый синтез полигидролксилированных C60

Ультразвуковая кавитация является превосходным методом для получения высококачественных полигидроксилированных фуллеренов C60, которые растворимы в воде и поэтому могут использоваться в различных приложениях в фармацевтике, медицине и промышленности. Afreen et al. (2017) разработали быстрый и простой ультразвуковой синтез полигидроксилированного C60 (также известного как фуллеренол или фуллерол). Ультразвуковая одностадийная реакция использует H2O2 и не требует использования дополнительных гидроксилирующих реагентов, т.е. NaOH, H2SO4 и катализаторов фазового переноса (PTC), которые вызывают примеси в синтезированном фуллереноле. Это делает ультразвуковой синтез фуллеренола более чистым подходом к производству фуллеренола; в то же время это более простой и быстрый способ производства высококачественного водорастворимого C60.

Ультразвуковая гидроксилация C60 для производства водорастворимых c60 (фуллеренол)

Возможные траектории реакции при ультразвуковом синтезе фуллеренола в присутствии дил. H2O2 (30%).
источник: Afreen et al. 2017

Ультразвуковой синтез водорастворимых C60 – Шаг за шагом

МОЩНЫй ультразвуковой процессор UP200St - 200ВтДля быстрого, простого и экологичного приготовления полигидроксилированного C60, который является водорастворимым, 200 мг чистого C60 добавляют к 20 мл 30% H2O2 и обрабатывают ультразвуком с помощью моделей ультразвукового аппарата Uf200 ः т или UP200St. Параметры ультразвука составляли 30% амплитуды, 200 Вт в импульсном режиме в течение 1 ч при комнатной температуре. Реакционный сосуд помещается в водяную баню с охлаждаемым циркуляционным насосом, чтобы поддерживать температуру внутри сосуда при температуре окружающей среды. До ультразвуковой обработки C60 несмешивается в водной среде H2O2 и представляет собой бесцветную гетерогенную смесь, которая после 30 мин ультразвуковой обработки приобретает светло-коричневый цвет. Впоследствии, в последующие 30 минут ультразвукового воздействия она превращается в полностью темно-коричневую дисперсию.
Донор гидроксила: Интенсивная ультразвуковая (= акустическая) кавитация создает радикалы, такие как cOH, cOOH и cH, из молекул H2O и H2O2. Использование H2O2 в водных средах является более эффективным подходом к введению -OH-групп в клетку C60, а не только использование H2O для синтеза фуллеренола. H2O2 играет важную роль в интенсификации ультразвукового гидроксилирования.

Ультразвуковое гидроксилирование С60 с использованием дил. H2O2 (30%) представляет собой легкую и быструю одностадийную реакцию для получения фуллеренола. Ультразвуковая реакция, требующая лишь короткого времени для реакции, предлагает экологичный и чистый подход с низким энергопотреблением, избегая использования каких-либо токсичных или коррозионных реагентов для синтеза и уменьшая количество растворителей, необходимых для разделения и очистки C60(OH)8No2H2O.

Ультразвуковой процессор UP400St (400 Вт) для гомогенизации, дисперсии, эмульгации и сонохимического применения.

UP400St (400 Вт, 24 кГц) является мощным ультразвуковым разгоном

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковой полигидроксиляционный путь

Когда интенсивные ультразвуковые волны соединяются с жидкостью, чередующиеся циклы низкого давления /высокого давления создают вакуумные пузырьки в жидкости. Вакуумные пузыри растут в течение нескольких циклов, пока они не могут поглощать больше энергии, так что они рушится яростно. Во время коллапса пузыря экстремальные физические эффекты, такие как высокая температура и дифференциалы давления, ударные волны, микроджеты, турбулентности, силы сдвига и т.д. Это явление известно как ультразвуковое или акустическая кавитация. Эти интенсивные силы ультразвуковой кавитации разлагают молекулы на радикалы cOH и cOOH55.
Afreen et al. (2017) предполагают, что реакция может протекать по двум путям одновременно. Радикалы cOH в виде активных форм кислорода (АФК) прикрепляются к клетке С60 с образованием фуллеренола (путь I), и/или радикалы –OH и cOOH атакуют электронно-дефицитные двойные связи С60 в нуклеофильной реакции, что приводит к образованию эпоксида фуллерена [C60On] в качестве промежуточного продукта на первой стадии (путь II), что аналогично механизму реакции Бингеля. Кроме того, повторная атака cOH (или cOOH) на C60O через реакцию SN2 приводит к образованию полигидроксилированного фуллерена или фуллеренола.
Может иметь место повторное эпоксидное окисление, в результате которого образуются последовательные эпоксидные группы, например, C60O2 и C60O3. Эти эпоксидные группы могут быть возможными кандидатами для получения других промежуточных продуктов, например, гидроксилированной эпоксида фуллерена во время сонолиза (= сонохимическое разложение). Кроме того, последующее вскрытие кольца C60(OH)xOy с помощью cOH может привести к образованию фуллеренола. Образование этих промежуточных продуктов при сонолизе Н2О2 или Н2О в присутствии С60 неизбежно, и их присутствие в конечном фуллереноле (хотя и в следовом количестве) не может остаться незамеченным. Однако, поскольку они присутствуют только в следовых количествах в фуллереноле, не ожидается, что они окажут какое-либо существенное воздействие. [Afreen et al., 2017]

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для диспергирования фуллеренов

Компания Hielscher Ultrasonics поставляет ультразвуковые аппараты зондового типа в соответствии с вашими конкретными требованиями: независимо от того, хотите ли вы обрабатывать ультразвуком небольшие объемы в лабораторном масштабе или производить большие объемы потока в промышленных масштабах, линейка высокопроизводительных ультразвукаторов Hielscher предлагает идеальное решение для дисперсии фуллерена. Высокая выходная мощность, точная регулировка и надежность наших ультразвуковых аппаратов гарантируют, что ваши технологические требования будут выполнены. Цифровые сенсорные экраны и автоматическая запись ультразвуковых параметров на встроенную SD-карту делают работу и управление нашими ультразвуковыми устройствами очень удобными для пользователя.
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партииСкорость потокаРекомендуемые устройства
От 1 до 500 млОт 10 до 200 мл / минUP100H
От 10 до 2000 млОт 20 до 400 мл / минUf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L0.2 до 4L / минUIP2000hdT
От 10 до 100 литровОт 2 до 10 л / минUIP4000hdT
не доступноОт 10 до 100 л / минUIP16000
не доступнобольшекластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите запросить дополнительную информацию о ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады предложить Вам ультразвуковые системы, отвечающей вашим требованиям.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые для сонохимических атак.

Мощные ультразвуковые процессоры от лабораторных до пилотных и промышленных масштабов.



Литература / Ссылки

  • Садия Африн, Кастури Мутхусам, Сивакумар Мэникам (2018): Соно-нано химия: новая эра синтеза полигидроксилатированных углеродных наноматериалов с гидроксиловыми группами и их промышленными аспектами. Ультразвуковая сонохимия 2018.
  • Садия Африн, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): Гидратация или гидроксилация: прямой синтез фуллеренола из нетронутого фуллерена «C60» через акустическую кавитацию в присутствии перекиси водорода. РКК, 2017, 7, 31930-31939.
  • Григорий В. Андриевский, Вадим И. Брусков, Артем А. Тихомиров, Сергей В. Гудков (2009): Особенности антиоксидантных и радиопротекторных эффектов гидратированных наностактюр C60 фуллереновых наностактур in vitro и in vivo. Свободная радикальная биология & Медицина 47, 2009. 786-793.
  • Михайло Гигов, Боривой Аднасевич, Боривой Аднасевич, Елена Д. Джованович (2016): Влияние ультразвукового поля на изотермальную кинетику полигидроксиляции. Наука Синтеринга 2016, 48(2):259-272.
  • Хиротака Есиока, Наоко юи, Канака Ятабе, Хирото Фудзия, Харуки Муша, Хисатеру Ники, Рие Карасава, Кадзуо юдох (2016): Полигидроксилат C60 Фуллерены Предотвращают хондроциты катаболической активности при наномолярной концентрации при остеоартрите. Журнал остеоартрита 2016, 1:115.

[/переключатель]

Полезные сведения

C60 Фуллеренс

C60 фуллерен (также известный как buckyball или Buckminster fullerene) представляет собой молекулу, которая построена из 60 атомов углерода, расположенных как 12 пятиугольников и 20 шестиугольников. Форма молекулы C60 напоминает футбольный мяч. Фуллеры C60 являются нетоксичным антиоксидантом, показывающим потенцию на 100-1000 выше, чем витамин Е. Хотя C60 сам по себе не водорастворимый, многие высоко водорастворимые производные фуллерена, такие как фулэнероль были синтезированы.
Фуллерены C60 используются как антиоксиданты и как биофармацевтические препараты. Другие приложения включают материаловедение, органические фотоэлектрические (ОПВ), катализаторы, в очистке воды и защите биоопасности, портативные мощности, транспортные средства и медицинские устройства.

Растворимость чистого C60:

  • в воде: не растворимый
  • в диметилсулькид (DMSO): не растворимый
  • в толуол: растворимый
  • в бензоле: растворимый
Поверхностная структура c60 фуллеренов (Buckminster fullerenes, buckyballs)

Поверхностная структура фуллеренов C60
источник: Yoshioka et al. 2016

Полигидроксилированный C60 / Фуллленол

Фуллернерол или фуллеролы представляют собой полигидроксилированные молекулы С60 (гидратированный фуллерен С60: С60HyFn). Реакция гидролиляции вводит гидроксиловые группы (-OH) в молекулу C60. Молекулы C60 с более чем 40 гидроксиловыми группами имеют более высокую растворимость воды (>50 мг/мл). Они существуют как монодисперсные наночастицы в воде, и имеют доблестный эффект полировки. Они обладают превосходными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Полигидроксилатовые фуллерены (фуллеренолы; C60(OH)n можно растворить в некоторых спиртах и после этого осаждать в электрохимическом процессе, создавая пленку nanocarbon на аноде. Фуллеренол пленки используются в качестве биосовместимого покрытия, инертные биологические объекты и могут способствовать интеграции небиологических объектов в ткани тела.
Растворить Фулленол:

  • в воде: растворимый, может достигать >50 мг/мл
  • в диметилсулькид (DMSO): растворимый
  • в метаноле: слегка растворимый
  • в толуол: не растворимый
  • в бензоле: не растворимый

Цвет: Фуллеренол подшипник более 10 -OH группы обладают темно-коричневого цвета. С увеличением числа групп -OH, цвет постепенно смещается от темно-коричневого до желтого.

Водорастворимый, полигидроксиляционный C60 можно синтезировать с помощью ультразвукового

Растворимость растворимости C60(OH)8.2H2O по сравнению с C60 в различных растворителях. источник: Afreen et al. 2017

Приложения и использование Фуллеренолов:

  1. Фармацевтические: Диагностические реагенты, супер препараты, косметика, ядерный магнитный резонанс (ЯМР) с разработчиком. Сродство ДНК, анти-ВИЧ-препараты, противораковые препараты, химиотерапевтические препараты, косметические добавки и научные исследования. По сравнению с нетронутой формой, полигидроксилатые фуллерены имеют больше потенциальных применений из-за их повышенной растворимости воды. Было установлено, что fullerols может уменьшить кардиотоксичность некоторых препаратов и ингибировать ВИЧ-протеазы, вирус гепатита С и аномальный рост клеток. Кроме того, они продемонстрировали отличные способности свободно-радикальной очистки от реактивных видов кислорода и радикалов в физиологических условиях.
  2. Энергия: Солнечная батарея, топливный элемент, вторичный аккумулятор.
  3. Промышленность: Износ устойчивый материал, огнезащитные материалы, смазочные материалы, полимерные добавки, высокопроизводительная мембрана, катализатор, искусственный алмаз, твердый сплав, электрическая вязкая жидкость, чернила фильтры, высокопроизводительные покрытия, огнезащитные покрытия, производство биологически активных материалов, материалов памяти, встроенных молекулярных и других характеристик, композитных материалов и т.д.
  4. Информационная индустрия: Полупроводниковая среда, магнитные материалы, полиграфические чернила, тонер, чернила, бумага специального назначения.
  5. Электронные детали: сверхпроводящие полупроводники, диоды, транзисторы, индукторы.
  6. Оптические материалы, электронная камера, флуоресцентная трубка, нелинейные оптические материалы.
  7. Окружающая среда: Адсорбция газа, хранение газа.

Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.