อัลตราโซนิกโพลีไฮดรอกซิเลต C60 (ฟูลเลอเรนอล)
- ฟูลเลรีน C60 โพลีไฮดรอกซิเลตที่ละลายน้ําได้เรียกว่าฟูลเลอรีนอลหรือฟูลเลอรอล เป็นสารกําจัดอนุมูลอิสระที่แข็งแกร่ง ดังนั้นจึงใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารเสริมและยา
- ไฮดรอกซิเลชันอัลตราโซนิกเป็นปฏิกิริยาขั้นตอนเดียวที่รวดเร็วและง่ายดายซึ่งใช้ในการผลิต C60 โพลีไฮดรอกซิเลตที่ละลายน้ําได้
- C60 ที่ละลายน้ําได้สังเคราะห์ด้วยอัลตราโซนิกมีคุณภาพที่เหนือกว่าและใช้สําหรับเภสัชกรรมและการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง
การสังเคราะห์อัลตราโซนิกขั้นตอนเดียวของ Polyhydrolxylated C60
โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่เหนือกว่าในการผลิตฟูลเลอรีน C60 โพลีไฮดรอกซิเลตคุณภาพสูงซึ่งละลายน้ําได้ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการใช้งานต่างๆในยายาและอุตสาหกรรม Afreen et al (2017) ได้พัฒนาการสังเคราะห์อัลตราโซนิกที่รวดเร็วและง่ายดายของ C60 โพลีไฮดรอกซิเลตที่ปราศจากการปนเปื้อน (หรือที่เรียกว่าฟูลเลอรีนอลหรือฟูลเลอรอล) ปฏิกิริยาขั้นตอนเดียวอัลตราโซนิกใช้ H2O2 และปราศจากการใช้รีเอเจนต์ไฮดรอกซิเลตเพิ่มเติม เช่น NaOH, H2SO4 และตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนเฟส (PTC) ซึ่งทําให้เกิดสิ่งสกปรกในฟูลเลอเรนอลที่สังเคราะห์ สิ่งนี้ทําให้การสังเคราะห์อัลตราโซนิกฟูลเลอรีนอลเป็นวิธีการที่สะอาดกว่าในการผลิตฟูลเลอเรนอล ในขณะเดียวกันก็เป็นวิธีที่ง่ายและเร็วกว่าในการผลิต C60 คุณภาพสูงที่ละลายน้ําได้

เส้นทางปฏิกิริยาที่เป็นไปได้ในการสังเคราะห์ฟูลเลอรีนอลโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเมื่อมี dil. H2O2 (30%)
ที่มา: Afreen et al. 2017
การสังเคราะห์อัลตราโซนิกของ C60 ที่ละลายน้ําได้ – เป็นขั้นเป็นตอน
สําหรับการเตรียม C60 โพลีไฮดรอกซิเลตที่รวดเร็วง่ายและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมซึ่งละลายน้ําได้เติม C200 บริสุทธิ์ 60 มก. ลงใน 20mL 30% H2O2 และ sonicated ด้วยรุ่น sonicator UP200 ฮิต หรือ UP200 เซนต์. พารามิเตอร์ sonication คือแอมพลิจูด 30%, 200 W ที่โหมดพัลซิ่งเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้อง ภาชนะปฏิกิริยาจะถูกวางไว้ในอ่างน้ําหมุนเวียนแบบแช่เย็นเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในภาชนะที่อุณหภูมิแวดล้อม ก่อนการ sonication C60 ไม่สามารถผสมกันได้ใน H2O2 ที่เป็นน้ําและเป็นส่วนผสมที่แตกต่างกันที่ไม่มีสีซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสีน้ําตาลอ่อนหลังจากอัลตราโซนิก 30 นาที ต่อจากนั้นใน 30 นาทีถัดไปของอัลตราโซนิกมันจะกลายเป็นการกระจายตัวของสีน้ําตาลเข้มอย่างสมบูรณ์
ผู้บริจาคไฮดรอกซิล: โพรงอากาศที่สร้างขึ้นด้วยอัลตราโซนิก (= อะคูสติก) อย่างรุนแรงจะสร้างอนุมูล เช่น cOH, cOOH และ cH จากโมเลกุล H2O และ H2O2 การใช้ H2O2 ในสื่อที่เป็นน้ําเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแนะนํากลุ่ม –OH ลงในกรง C60 แทนที่จะใช้ H2O สําหรับการสังเคราะห์ฟูลเลอเรนอลเท่านั้น H2O2 มีบทบาทสําคัญในการเพิ่มความเข้มข้นของไฮดรอกซิเลชันอัลตราโซนิก
ไฮดรอกซิเลชันอัลตราโซนิกของ C60 โดยใช้ dil H2O2 (30%) เป็นปฏิกิริยาขั้นตอนเดียวที่ง่ายและรวดเร็วในการเตรียมฟูลเลอเรนอล ใช้เวลาเพียงสั้น ๆ สําหรับปฏิกิริยาปฏิกิริยาอัลตราโซนิกนําเสนอแนวทางที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและสะอาดโดยมีความต้องการพลังงานต่ําหลีกเลี่ยงการใช้สารทําปฏิกิริยาที่เป็นพิษหรือกัดกร่อนสําหรับการสังเคราะห์และลดจํานวนตัวทําละลายที่จําเป็นสําหรับการแยกและการทําให้บริสุทธิ์ของ C60 (OH)8∙2 ชม2O.

UP400St (400W, 24kHz) เป็นเครื่องกระจายอัลตราโซนิกที่ทรงพลัง
เส้นทาง Polyhydroxylation อัลตราโซนิก
เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงถูกจับคู่เป็นของเหลว รอบความดันต่ํา? แรงดันสูงสลับกันจะสร้างฟองอากาศสูญญากาศในของเหลว ฟองสูญญากาศจะเติบโตในหลายรอบจนกว่าจะไม่สามารถดูดซับพลังงานได้มากขึ้นจึงยุบตัวลงอย่างรุนแรง ในระหว่างการยุบตัวของฟองอากาศผลกระทบทางกายภาพที่รุนแรงเช่นความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันสูงคลื่นกระแทกไมโครเจ็ทความปั่นป่วนแรงเฉือน ฯลฯ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าอัลตราโซนิกหรือ โพรงอากาศอะคูสติก. แรงที่รุนแรงเหล่านี้ของโพรงอากาศอัลตราโซนิกจะสลายโมเลกุลเป็นอนุมูล cOH และ cOOH55
Afreen et al. (2017) สันนิษฐานว่าปฏิกิริยาอาจดําเนินไปในสองเส้นทางพร้อมกัน อนุมูล cOH เป็นสายพันธุ์ออกซิเจนที่ทําปฏิกิริยา (ROS) ติดอยู่กับกรง C60 เพื่อให้ฟูลเลอรีนอล (เส้นทาง I) และ/หรืออนุมูล –OH และ cOOH โจมตีพันธะคู่ C60 ที่ขาดอิเล็กตรอนในปฏิกิริยานิวคลีโอฟิลิก และสิ่งนี้นําไปสู่การก่อตัวของฟูลเลอรีนอีพอกไซด์ [C60On] เป็นตัวกลางในระยะแรก (เส้นทาง II) ซึ่งคล้ายกับกลไกของปฏิกิริยาบิงเกล นอกจากนี้ การโจมตีซ้ําๆ ของ cOH (หรือ cOOH) บน C60O ผ่านปฏิกิริยา SN2 ส่งผลให้เกิดโพลีไฮดรอกซิเลตฟูลเลอรีนหรือฟูลเลอเรนอล
อีพอกซิเดชันซ้ําๆ อาจเกิดขึ้นซึ่งทําให้เกิดกลุ่มอีพอกไซด์ที่ต่อเนื่องกัน เช่น C60O2 และ C60O3 กลุ่มอีพอกไซด์เหล่านี้อาจเป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้ในการสร้างตัวกลางอื่น ๆ เช่น ฟุลเลอรีนอีพอกไซด์ไฮดรอกซิเลตในระหว่างการสลายโซโนซิส (= การสลายตัวของโซโนเคมี) นอกจากนี้ การเปิดวงแหวนที่ตามมาของ C60(OH)xOy ด้วย cOH อาจส่งผลให้เกิดฟูลเลอเรนอล การก่อตัวของตัวกลางเหล่านี้ในระหว่างการสลายโซโนลิซิสของ H2O2 หรือ H2O ต่อหน้า C60 เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และการปรากฏตัวของพวกมันในฟูลเลอรีนอลขั้นสุดท้าย (แม้ว่าจะอยู่ในปริมาณเล็กน้อย) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีอยู่ในปริมาณการติดตามในฟูลเลอรีนอล จึงไม่คาดว่าจะก่อให้เกิดผลกระทบอย่างมีนัยสําคัญ [Afreen et al., 2017]
เครื่องสะท้อนเสียงประสิทธิภาพสูงสําหรับการกระจายตัวของฟูลเลอรีน
Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องโซนิกชนิดโพรบสําหรับความต้องการเฉพาะของคุณ: ไม่ว่าคุณจะต้องการ sonicate ปริมาณน้อยในระดับห้องปฏิบัติการหรือผลิตกระแสปริมาณมากในระดับอุตสาหกรรมกลุ่มผลิตภัณฑ์ Hielscher ของเครื่องโซนิคเตอร์ประสิทธิภาพสูงนําเสนอโซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบสําหรับการกระจายตัวของฟูลเลอรีนของคุณ กําลังขับสูงความสามารถในการปรับที่แม่นยําและความน่าเชื่อถือของเครื่องอัลตราโซนิกของเราทําให้แน่ใจว่าข้อกําหนดในกระบวนการของคุณได้รับการตอบสนอง หน้าจอสัมผัสแบบดิจิตอลและการบันทึกข้อมูลอัตโนมัติของพารามิเตอร์อัลตราโซนิกบนการ์ด SD ในตัวทําให้การทํางานและการควบคุมอุปกรณ์อัลตราโซนิกของเราใช้งานง่ายมาก
ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
---|---|---|
1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล.? นาที | UP100H |
10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล.? นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L? นาที | UIP2000hdt |
10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L? นาที | UIP4000hdT |
ไม่ | 10 ถึง 100L? นาที | UIP16000 |
ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา!? ถามเรา!
วรรณกรรม/อ้างอิง
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): เคมีโซโนนาโน: ยุคใหม่ของการสังเคราะห์วัสดุนาโนคาร์บอนโพลีไฮดรอกซิเลตด้วยหมู่ไฮดรอกซิลและด้านอุตสาหกรรม อัลตราโซนิกส์โซโนเคมี 2018
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): การให้ความชุ่มชื้นหรือไฮดรอกซิเลชัน: การสังเคราะห์ฟูลเลอรีนอลโดยตรงจากฟูลเลอรีนที่บริสุทธิ์ [C60] ผ่านโพรงอากาศอะคูสติกในที่ที่มีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ RSC Adv., 2017, 7, 31930–31939.
- Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey V. Gudkov (2009): ลักษณะเฉพาะของฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและการป้องกันรังสีของนาโนฟูลเลอรีน C60 ไฮเดรตในหลอดทดลองและในร่างกาย ชีววิทยาอนุมูลอิสระ & ยา 47, 2009. 786–793.
- Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): ผลของสนามอัลตราโซนิกต่อจลนพลศาสตร์ไอโซเทอร์มอลของฟูลเลอรีนโพลีไฮดรอกซิเลชัน วิทยาศาสตร์การเผาผนึก 2016, 48(2):259-272.
- Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Polyhydroxylated C60 Fullerenes ป้องกันกิจกรรม chondrocyte catabolic ที่ความเข้มข้นของนาโนโมลาร์ในโรคข้อเข่าเสื่อม วารสารโรคข้อเข่าเสื่อม 2016, 1:115.
[/สลับ]
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
C60 ฟูลเลอรีน
C60 ฟูลเลอรีน (หรือที่เรียกว่าบัคกี้บอลหรือบัคมินสเตอร์ฟูลเลอรีน) เป็นโมเลกุลที่สร้างขึ้นจากอะตอมของคาร์บอน 60 อะตอม จัดเรียงเป็นรูปห้าเหลี่ยม 12 รูปและหกเหลี่ยม 20 รูป รูปร่างของโมเลกุล C60 มีลักษณะคล้ายกับลูกฟุตบอล C60 fullerens เป็นสารต้านอนุมูลอิสระปลอดสารพิษซึ่งแสดงศักยภาพสูงกว่าวิตามินอี 100–1000 แม้ว่า C60 จะไม่ละลายน้ําได้ แต่ก็มีการสังเคราะห์อนุพันธ์ของฟูลเลอรีนที่ละลายน้ําได้สูงจํานวนมาก เช่น ฟูลเลเนอรอล
C60 fullerens ใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและเป็นชีวเภสัชภัณฑ์ การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ วัสดุศาสตร์เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ (OPV) ตัวเร่งปฏิกิริยาในการทําน้ําให้บริสุทธิ์และการป้องกันอันตรายทางชีวภาพพลังงานแบบพกพายานพาหนะและอุปกรณ์ทางการแพทย์
ความสามารถในการละลายของ C60 บริสุทธิ์:
- ในน้ํา: ไม่ละลายน้ํา
- ในไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO): ไม่ละลายน้ํา
- ในโทลูอีน: ละลายได้
- ในเบนซิน: ละลายได้
โพลีไฮดรอกซิเลต C60? ฟูลเนอรอล
ฟูลเลอร์เนรอลหรือฟูลเลอรอลเป็นโมเลกุล C60 โพลีไฮดรอกซิเลต (ไฮเดรต C60 ฟูลเลอรีน: C60ไฮเอฟเอ็น). ปฏิกิริยาไฮโดรไลเลชันจะแนะนําหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ไปยังโมเลกุล C60 โมเลกุล C60 ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลมากกว่า 40 หมู่มีความสามารถในการละลายน้ําสูงกว่า (>50 มก./มล.) สิ่งเหล่านี้มีอยู่เป็นอนุภาคนาโนแบบกระจายตัวเดียวในน้ํา และมีผลการขัดเงาที่กล้าหาญ มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระและต้านการอักเสบที่เหนือกว่า โพลีไฮดรอกซิเลตฟูลเลอรีน (ฟูลเลอรีนอล; C60(OH)n) สามารถละลายในแอลกอฮอล์บางชนิดแล้วตกตะกอนในกระบวนการไฟฟ้าเคมีสร้างฟิล์มนาโนคาร์บอนบนขั้วบวก ฟิล์มฟูลเลอรีนอลใช้เป็นสารเคลือบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ เฉื่อยต่อวัตถุทางชีวภาพ และสามารถอํานวยความสะดวกในการรวมวัตถุที่ไม่ใช่ชีวภาพเข้ากับเนื้อเยื่อของร่างกาย
ความสามารถในการละลายของ Fullenerol:
- ในน้ํา: ละลายน้ําสามารถเข้าถึงได้ >50 มก./มล.
- ในไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO): ละลายได้
- ในเมทานอล: ละลายได้เล็กน้อย
- ในโทลูอีน: ไม่ละลายน้ํา
- ในเบนซิน: ไม่ละลายน้ํา
สี: ฟูลเลอรีนอลที่มีกลุ่ม –OH มากกว่า 10 กลุ่มมีสีน้ําตาลเข้ม ด้วยจํานวนกลุ่ม –OH ที่เพิ่มขึ้นสีจะค่อยๆเปลี่ยนจากสีน้ําตาลเข้มเป็นสีเหลือง

ความสามารถในการละลายของ C60 (OH) 8.2H2O เมื่อเปรียบเทียบกับ C60 ในตัวทําละลายที่แตกต่างกัน ที่มา: Afreen et al. 2017
การใช้งานและการใช้ฟูลเลอรีนอล:
- เภสัชกรรม: รีเอเจนต์วินิจฉัย, ยาซุปเปอร์ยา, เครื่องสําอาง, คลื่นสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) กับนักพัฒนา ความสัมพันธ์ดีเอ็นเอ, ยาต้านเอชไอวี, ยาต้านมะเร็ง, ยาเคมีบําบัด, สารเติมแต่งเครื่องสําอางและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เมื่อเทียบกับรูปแบบที่บริสุทธิ์ ฟูลเลรีนโพลีไฮดรอกซิเลตมีศักยภาพในการใช้งานมากกว่าเนื่องจากความสามารถในการละลายน้ําที่เพิ่มขึ้น พบว่าฟูลเลอรอลสามารถลดความเป็นพิษต่อหัวใจของยาบางชนิดและยับยั้งเอชไอวีโปรตีเอสไวรัสตับอักเสบซีและการเจริญเติบโตที่ผิดปกติของเซลล์ นอกจากนี้ พวกเขายังแสดงความสามารถในการกําจัดอนุมูลอิสระที่ดีเยี่ยมต่อสายพันธุ์ออกซิเจนที่ทําปฏิกิริยาและอนุมูลภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา
- พลังงาน: แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์, เซลล์เชื้อเพลิง, แบตเตอรี่สํารอง
- อุตสาหกรรม: วัสดุทนการสึกหรอ, วัสดุหน่วงไฟ, สารหล่อลื่น, สารเติมแต่งโพลีเมอร์, เมมเบรนประสิทธิภาพสูง, ตัวเร่งปฏิกิริยา, เพชรเทียม, โลหะผสมแข็ง, ของเหลวหนืดไฟฟ้า, ตัวกรองหมึก, การเคลือบประสิทธิภาพสูง, สารเคลือบหน่วงไฟ, การผลิตวัสดุออกฤทธิ์ทางชีวภาพ, วัสดุหน่วยความจํา, โมเลกุลฝังตัวและลักษณะอื่น ๆ , วัสดุคอมโพสิต ฯลฯ
- อุตสาหกรรมสารสนเทศ: สื่อบันทึกเซมิคอนดักเตอร์, วัสดุแม่เหล็ก, หมึกพิมพ์, ผงหมึก, หมึก, กระดาษวัตถุประสงค์พิเศษ
- ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์: เซมิคอนดักเตอร์ตัวนํายิ่งยวด, ไดโอด, ทรานซิสเตอร์, ตัวเหนี่ยวนํา
- วัสดุออปติคัล, กล้องอิเล็กทรอนิกส์, หลอดแสดงผลเรืองแสง, วัสดุออปติคัลแบบไม่เชิงเส้น
- สิ่งแวดล้อม: การดูดซับก๊าซการจัดเก็บก๊าซ