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Dokumentenidentifikation DE102004046319B4 27.07.2006
Titel Hohle Oxyfullerennanokügelchen und Verfahren für die Herstellung derselben
Anmelder Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju, KR
Erfinder Geckeler, Kurt Ernst, Gwangju, KR;
Wang, Yulan, Gwangju, KR
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 17.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004046319
Offenlegungstag 28.04.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2006
IPC-Hauptklasse C01B 31/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues hohles Nanokügelchen auf Oxyfullerenbasis und ein Verfahren für die Herstellung desselben.

Fulleren mit einer stumpfen C60-Icosaederstruktur ist kürzlich gefunden worden, hervorragende elektronische, leitende und magnetische Eigenschaften ebenso wie Enzyminhibitor-, Antikrebs- und DNA-Spaltakvititäten zu besitzen, und demzufolge werden Fulleren und seine Derivate in vielen Gebieten, einschließlich medizinischer Forschung und pharmazeutischer Chemie, verwendet.

Die gegenwärtigen Erfinder haben sich bemüht, ein hohles Nanokügelchen mit verbesserten physikochemischen Eigenschaften zu entwickeln; und haben unerwarteter Weise gefunden, daß eine neue Art eines Nanokügelchens auf Oxyfullerenbasis einzigartige Eigenschaften zeigt.

Aus der EP 1 071 149 A2 sind Fulleren-Derivate mit einer oder mehreren Proton freigebbaren Gruppen, wie beispielsweise -OH, bekannt. Diese Derivate können hergestellt werden, indem Fulleren mit rauchender Schwefelsäure umgesetzt wird.

Die DE 693 28 550 T2 beschreibt die Verwendung von Fulleren-Derivaten in diagnostischen und/oder therapeutischen Mitteln. Die Fulleren-Derivate sind sphärische, oberflächenderivatisierte Fullerene, an denen ein Metallfragment angebunden ist. Schwermetallionen, wie beispielsweise Mn, können innerhalb des Fullerenkäfigs durch Chelatbildung angefügt oder eingeschlossen werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Demzufolge ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues hohles Nanokügelchen mit verbesserten physikochemischen Eigenschaften bereitzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und effizientes Verfahren für die Herstellung des Nanokügelchens bereitzustellen.

Gemäß einer Erscheinung der vorliegenden Erfindung wird ein hohles Oxyfullerennanokügelchen der Formel (I): CxOyMnz(I) bereitgestellt, wobei x, y und z Atomprozentanteile sind und in den Bereichen von 45 bis 72, 18 bis 42 bzw. 7 bis 16 liegen.

Gemäß einer weiteren Erscheinung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen des hohlen Oxyfullerennanokügelchens der Formel (I) bereitgestellt, umfassend (i) ein Umsetzen eines Fullerens mit einem Alkalimetallhydroxid und Kaliumpermanganat oder Mangandioxid; (ii) Behandeln des in Schritt (i) erhaltenen Feststoffs mit einer sauren Lösung; und (iii) Enfernen der flüssigen Phase, um den in Schritt (ii) erhaltenen Feststoff zu sammeln, gefolgt von einem Waschen des Feststoffs.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen und anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, welche entsprechend zeigen:

1A bis 1D: Rasterelektronenmikroskopiebilder (SEM) von Oxyfulleren (oxyC60), hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1;

2A bis 2B: Hochauflösungstransmissionselektronenmikroskopiebilder (HR-TEM) von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1;

3: Teilchengrößenverteilung von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1;

4: Größenverteilung von Olivarkomplexen in oxyC60;

5: Infrarotspektren (IR) von (a) AcetyloxyC60-Nanokügelchen, (b) Nanokügelchen-2,4-dinitrophenylhydrazon, (c) oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1 und (d) Fulleren (C60); und 13C-Kernmagnetresonanz-Feststoffspektrum von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1 (Einsatz);

6: Ein Röntgenstrahlenfotoelektronenspektrum (XPS) von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1;

7A bis 7C: C ls Bereichs-, O ls Bereichs- bzw. Mn 2p-Bereichskurvenanpassungen von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1;

8A bis 8C: SEM-Bilder von oxyC60, hergestellt in Schritt 1, Schritt 2 bzw. Schritt 3 aus Beispiel 1;

9: N2-Adsorptions/Desorptions-Isothermen und Porengrößenverteilung von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1;

10: Differenzialthermoanalyse- und Thermogravimetrieanalysekurve (DTA-TGA) von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das erfindungsgemäße neue hohle Oxyfullerennanokügelchen wird dargestellt durch die Formel (I): CxOyMnz(I) wobei x, y und z Atomprozentanteile sind und in den Bereichen von 45 bis 72, 18 bis 42 bzw. 7 bis 16 liegen.

Die erfindungsgemäße Verbindung nach Formel (I) kann hergestellt werden durch ein Verfahren, umfassend (i) Umsetzen eines Fullerens mit einem Alikalimetallhydroxid und Kaliumpermanganat (KMnO4) oder Mangandioxid (MnO2), (ii) Behandeln des in Schritt (i) erhaltenen Feststoffs mit einer sauren Lösung und (iii) Entfernen der flüssigen Phase, um den in Schritt (ii) erhaltenen Feststoff zu sammeln, gefolgt von einem Waschen des Feststoffs.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner (iv) ein Kombinieren des flüssigen Filtrats und der während der Sammel- und Waschverfahren in Schritt (iii) erzeugten Waschlösung, (v) ein Behandeln der resultierenden Mischung mit einer alkalischen wässrigen Lösung und (vi) ein Sammeln und Waschen des resultierenden Feststoffs einschließen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Schritte (iv) bis (vi) einmal oder mehrmals wiederholt werden, um die Ausbeute des gewünschten Oxyfullerennanokügelchens anzuheben.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Reaktion des Fullerens mit dem Alkalimetallhydroxid und KMnO4 oder MnO2 in Schritt (i) gleichzeitig oder hintereinander durchgeführt werden. Veranschaulichende Beispiele des in Schritt (i) verwendeten Alkalimetallhydroxids können Kaliumhydroxid (KOH) und Natriumhydroxid (NaOH) sein, welche in der Reaktion in 12- bis 20-fachen Gewichtsmengen, basierend auf dem Gewicht des Fullerens, eingesetzt werden können. Ebenfalls können KMnO4 oder MnO2 in der Reaktion in 3- bis 6-fachen Gewichtsmengen, basierend auf dem Gewicht des Fullerens, eingesetzt werden.

In der vorliegenden Erfindung kann die in Schritt (ii) verwendete Säure konzentrierte HCl sein, und die alkalische wässrige Lösung in Schritt (v) kann wässriges NaOH sein.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen hohlen Oxyfullerennanokügelchen weisen einen großen Oberflächenbereich und eine gute thermische Stabilität auf und können daher in verschiedenen Gebieten vorteilhaft eingesetzt werden.

Die folgenden Beispiele sind lediglich aus Verschaulichungszwecken gegeben und sind nicht beabsichtigt, um den Umfang der Erfindung einzuschränken.

Herstellung der Verbindungen nach Formel (I) Beispiel 1 Schritt 1: Herstellung von C60O53Mn16

180 mg Kaliumhydroxid und 50 mg Kaliumpermanganat wurden in einer rostfreien Stahlkapsel, die rostfreie Mahlkugeln enthielt, angeordnet. Die Kapsel wurde in einer Retsch 200 mm Mahlvorrichtung mit einer Frequenz von 30 in Luft bei Raumtemperatur für 30 Minuten heftig geschüttelt und 10,5 mg Fulleren (C60) wurden zugefügt. Nach 2 Stunden wurden 12 ml (2 ml × 6) Wasser zugefügt, die resultierende Mischung wurde zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt, um einen dunkelbraunen Feststoff zu erhalten. Ein solches Waschverfahren wurde wiederholt, bis die Waschlösung neutral wurde, um eine vollständige Entfernung von Kaliumhydroxid und Kaliumpermanganat zu gewährleisten, und der resultierende feuchte Feststoff wurde bei 70°C über Nacht getrocknet, um 28,7 mg eines schwarzen Feststoffs zu erhalten.

Der Feststoff wurde mit 0,3 ml konzentrierter HCl für eine Stunde gerührt, und 1,7 ml Wasser wurden unter Rühren zugegeben. Die resultierende Mischung wurde zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt, um einen braunen Feststoff zu erhalten. Der Feststoff wurde mit Wasser gemischt, die Mischung wurde zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit wurde entfernt. Ein solches Waschverfahren wurde wiederholt durchgeführt, bis die Waschlösung neutral wurde. Der resultierende feuchte Feststoff wurde bei 70°C über Nacht getrocknet, um 10,4 mg der Titelverbindung (Ausbeute 29%) zu ergeben (Prozentzusammensetzung: C/O/Mn = 46,5/41,1/12,4).

Schritt 2: Herstellung von C60O40Mn12

Die überstehenden Flüssigkeiten, die während des zweiten Waschverfahrens von Schritt 1 abgetrennt wurden, wurden vereinigt und eine 10%ige wässrige NaOH-Lösung wurde zugefügt, bis der pH-Wert der Reaktionslösung 9 wurde. Nach Zentrifugieren wurde die flüssige Phase entfernt und der resultierende Kristall mit Wasser gemischt. Ein solches Waschverfahren wurde wiederholt durchgeführt, bis die Waschlösung neutral wurde. Der resultierende feuchte Feststoff wurde bei 70°C über Nacht getrocknet, um 9,0 mg der Titelverbindung (Ausbeute 30,9%) als einen schwarzen Feststoff zu ergeben (Prozentzusammensetzung: C/O/Mn = 53,6/3 5,7/10,7).

Schritt 3: Herstellung von C60O15Mn8

Die flüssige Phase und die während des Verfahrens aus Schritt 2 erhaltene Waschlösung wurden kombiniert und 10% NaOH wurde zugefügt, bis der pH-Wert der Reaktionslösung 13 wurde. Der resultierende braune Kristall wurde gemäß der Vorgehensweise aus Schritt 2 isoliert und gewaschen, um 7,5 mg der Titelverbindung (Ausbeute 37,1%) als einen schwarzen Feststoff zu erhalten (Prozentzusammensetzung: C/O/Mn = 72,3/18,1/9,6).

Die Gesamtausbeute war 29 + 30,9 + 37,1 = 97%

Beispiel 2 Schritt 1: Herstellung von C60O53Mn16

12 mg Fulleren und 172 mg Kaliumhydroxid wurden in einer rostfreien Stahlkapsel, die rostfreie Mahlkugeln enthielt, angeordnet, und die Kapsel wurde in Luft bei Raumtemperatur für 2 Stunden heftig geschüttelt (Frequenz 30). Nach Zufügen von 16 ml Wasser (4 ml × 4) wurde die Mischung sorgsam in einen Reaktor überführt und mit 54,1 mg festem Kaliumpermanganat bei Raumtemperatur für 2,5 Stunden gerührt. Die Reaktionsmischung wurde zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit entfernt. Der Rückstand wurde mit 12 ml Wasser geqmischt, zentrifugiert und die überstehende Flüssigkeit entfernt. Ein solches Waschverfahren wurde wiederholt, bis die Waschlösung neutral wurde, um die vollständige Entfernung von Kaliumhydroxid und Kaliumpermanganat zu gewährleisten. Der resultierende feuchte Feststoff wurde bei 70°C über Nacht getrocknet, um 29,6 mg eines schwarzen Feststoffs zu erhalten.

Das anschließende Verfahren wurde gemäß der Vorgehensweise aus Schritt 1 aus Beispiel 1 durchgeführt, um 12 mg (Ausbeute 29,6%) der Titelverbindung zu ergeben.

Schritt 2: Herstellung von C60O40Mn12

Die vorgehensweise aus Schritt 2 aus Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die flüssige Phase und die während des Verfahrens aus Schritt 1 aus Beispiel 2 erhaltenen Waschlösungen verwendet wurden, um 10,5 mg (Ausbeute 31,2%) der Titelverbindung zu erhalten.

Schritt 3: Herstellung von C60O15Mn8

Die Vorgehensweise aus Schritt 3 aus Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die flüssige Phase und die während des Verfahrens aus Schritt 2 aus Beispiel 2 erhaltenen Waschlösungen verwendet wurden, um 8,5 mg (Ausbeute 36,4%) der Titelverbindung zu erhalten.

Die Gesamtausbeute war 29,6 + 31,2 + 36,4 = 97,2%.

Eigenschaften der Verbindungen der Formel (I)

Analysen der Produkte aus Beispiel 1 wurden durchgeführt durch eine Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Röntgenstrahlenfotoelektronenspektroskopien (XPS), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), 1H-NMR, 13C-Festphasen-NMR, Massenspektrometer (MS), Infrarotspektren (IR), N2-Adsorption/Desorption und Differenzialthermoanalyse und Thermogravimetrieanalyse (DTA-TGA), um die Struktur, chemische funktionelle Gruppen, die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften der oxyC60-Nanokügelchen, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zu bestimmen.

(1) SEM und HR-TEM-Analyse

Die Ergebnisse der SEM- und HR-TEM-Analysen des in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60-Nanokügelchens sind in 1 (A-D) bzw. 2 (A, B) gezeigt. 1 und 2 zeigen klar, daß die geometrische Struktur der Komplexe olivenförmig ist (2A, 2B), und daß solche lang-olivenförmigen Komplexe zusammengesetzt sind, um oxyC60-Nanokügelchen (1A, 1B) zu bilden. Ebenfalls sind einige der Nanokügelchen perfekt kugelförmig und andere weisen die Form eines Fußballs (1C) auf, und solche Nanokügelchen sind ebenfalls miteinander verbunden, um korallenartige Aggregate (1D) auszubilden.

3 und 4 zeigen die Teilchengrößenverteilung von oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1, bzw. die Größenverteilung der olivenförmigen Komplexe des oxyC60.

(2) IR-Spektren

IR-Spektren von (5a) Acetyl-oxyC60-Nanokügelchen, (5b) Nanokügelchen-2,4-dinitrophenylhydrazon, (5c) oxyC60-Nanokügelchen, die in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhalten wurden bzw. (5d) C60 sind in 5 gezeigt.

Verglichen mit den Peaks für die oxyC60-Nanokügelchen aus Beispiel 1 (5c) erscheinen neue Peaks, die -COCH3-Gruppen darstellen, in dem Spektrum von Acetyl-oxyC60 (5a) bei 2914 cm–1 (C-H-Streckung), 2849 cm–1(C-H-Streckung), 1803 cm–1 (Carbonyl in Estern), 1241 cm–1 (C=O-Streckung) und 1017 cm–1 (C=O-Streckung). Der breite Peak von Acetyl-oxyC60 (5a) bei 3420 cm–1 ist schwächer als derjenige von oxyC60 (5c), jedoch offensichtlich vorhanden, was nahelegt, daß andere anorganische Elemente ebenfalls in den oxyC60-Nanokügelchen existieren können. Insbesondere wurden keine Wasserstoffatome, die an dem Gerüst der in Schritt aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60-Nanokügelchen angefügt sind, detektiert, was ebenfalls durch 1H-NMR-Festphasen- oder flüssige (DCl) 1H-NMR-Spektroskopien bestätigt wurde.

Die in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60-Nanokügelchen wurden ebenfalls durch 6 kHz 13C-Festphasen-NMR analysiert. Die Ergebnisse zeigen vier einzelne Kohlenstoffpeaks, wie in dem Einsatz von 5 gezeigt, wobei zwei von diesen chemische Verschiebungsmitten bei 6203,42 ppm und 684,11 ppm aufweisen, was zu &agr;,&bgr;-ungesättigten Ketonkohlenstoffen bzw. Ether-(R-O-R)- oder Hydroxylkohlenstoffen korrespondiert.

Der dritte Tieffeldpeak bei 6264,08 ppm ist den Kohlenstoffen zugeordnet, die direkt mit Mangandioxiden koordiniert sind, und der auffällige Peak bei 6143,78 ppm dem Basisgerüst von C60, das in den oxyC60-Nanokügelchen bewahrt wird. Das bewahrte C60 aus dem Gerüst wurde ebenfalls durch den beobachteten Basispeak bei 766 in einer Lösungsmassenspektrumaufnahme (MS) beobachtet.

(3) Röntgenstrahlenfotoelektronenspektren (XPS)

Die chemische Zusammensetzung in den in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60-Nanokügelchen wurde durch Röntgenstrahlenfotoelektronenspektroskopien (XPS) überprüft, und die Ergebnisse sind in 6 und Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Zusammen mit den Ergebnissen in 6 und Tabelle 1 legen die gesamten Daten aus XPS, MS, 1H-Festphasen-NMR und flüssigem (DCl) 1H-NMR nahe, daß die molekulare Formel des oxyC60-Nanokügelchens C60O53Mn16 ist, was ebenfalls durch TGA-Analyse bestätigt wurde.

Die lokalen elektronischen Umgebungen von C-, O- und Mn-Atomen des in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60-Nanokügelchens wurden durch Kurvenanpassung der chemischen XPS-Kernverschiebungen überprüft, um deren Bindungszustände in dem oxyC60-Nanokügelchen zu identifizieren. Die Kurvenanpassungsergebnisse von C ls, O ls und Mn 2p sind in 7A, 7B bzw. 7C gezeigt.

Beim Beurteilen der chemischen Verschiebungen des oxyC60-Nanokügelchens wurden Bezugsmaterialien (a ∼ g), die in Tabelle II aufgeführt sind, als Standardbezüge ausgewählt: C60 (d) und p-Benzochinon (a) wurden als Standards für das Gerüst von oxidierten C60- bzw. Ketoneinheiten gewählt; Inositol (c) und Hydrochinon (f), für Z-1,2-Dioxylcyclohexadien-3,5-Einheit; Mn(C5H5)2 (e) für Mn, koordiniert an Doppelbindungen; MnO2 (g) für Mn; und Fullerole (b) für Hemiketal.

Die Ergebnisse der Kurvenanpassung von C ls-, O ls- und Mn 2p3/2,-Peaks des in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60-Nanokügelchens und die Standarddaten der Bezugsmaterialien sind in Tabelle II gezeigt.

Tabelle II

Wie in Tabelle II und 7A gezeigt, zeigt die C ls-Bereichskurvenanpassung vier Komponentenpeaks. Der Peak mit der höchsten Bindungsenergie (BE) bei 287,72 eV (9,24%) wird di-oxidierten Kohlenstoffen mit der geringsten Elektronendichte herum zugeordnet, da dieser BE-Wert ähnlich zu demjenigen von p-Benzochinon (297,4 eV) ist. Der Peak bei 285,25 eV (21,41%) entspricht mono-oxidierten Kohlenstoffen, und der Peak bei 283,92 eV (52,51%) Gerüstkohlenstoffen. Der kleinste BE-Peak bei 282,8 eV (17,8%) wird einer Kohlenstoffdoppelbindung, koordiniert an Mn, zugeordnet, da eine solche Doppelbindung eine größere Elektronendichte als andere Kohlenstoffe des Gerüsts aufweisen würde.

Wie in 7B und Tabelle II gezeigt, zeigt die O ls-Bereichskurvenanpassung ebenfalls vier Komponentenpeaks. Da die Elektronegativität von Mn (1,60) viel kleiner ist als diejenige von Kohlenstoff (2,50), wird der Peak der höchsten BE (532,5 eV, 7,8%) dem Sauerstoff einer (C-O)-Bindung an Mn zugeordnet; und der Peak bei 531,2 eV (11,5%) dem Sauerstoff von Carbonylkohlenstoffen von Hemiketal- oder Ketalgruppen, die durch Inter- oder Intrakondensation von Hydroxyl in Z-1,2-Dioxylcyclohexadien-3,5-Einheiten mit Ketongruppen gebildet werden. Zusätzlich entspricht der Peak bei 530,4 eV (20,7%) dem Sauerstoff einer O-C-O-Gruppe; und der kleinste BE-Peak bei 529,7 eV (60,0%) dem Sauerstoff von MnO2.

Ferner zeigte die Mn 2p-Kurvenanpassung zwei Komponentenpeaks, wie sie in 7C und Tabelle II gezeigt sind. Der Peak bei 642,7 eV (36,4%) entspricht der MnO2-Manganbindung an das Sauerstoffatom von C-O oder O-C-O; und der andere Peak bei 641,3 (63,5%) der MnO2-Manganbindung an Kohlenstoffdoppelbindungen. Dieses Ergebnis wurde gefolgert unter Berücksichtigung, daß das Mn, gebunden an O, eine geringere Elektronendichte als das Mn, gebunden an C, aufweisen sollte, da die Elektronegativität von O (3,5) größer ist als diejenige von C (2,50).

(4) SEM-Analyse

Die SEM-Bilder der in Schritt 1, Schritt 2 und Schritt 3 aus Beispiel 1 hergestellten oxyC60-Nanokügelchen sind in 8 (A-C) gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß C/O/Mn-Zusammensetzungen der oxyC60's aus Schritt 1 (8A), 2 (8B) und 3 (8C) 45,1/39,7/15,2, 53,9/35,7/10,4 bzw. 60,1/32,1/7,67 sind.

(5) Analyse der N2-Adsorptions-/Desorptions-Isotherme und DTA-TGA

Die N2-Adsorptions-/Desorptions-Isotherme und die Porengrößenverteilung des in Schritt 1 aus Beispiel 1 erhaltenen oxyC60, die in 9 veranschaulicht sind, zeigen, daß die oxyC60-Nanokügelchen, die in der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, einen großen Oberflächenbereich aufweisen.

Ferner zeigen DTA-TGA-Ergebnisse in 10, daß mehr als 80% der Masse des oxyC60, hergestellt in Schritt 1 aus Beispiel 1, bewahrt wird, bis die Temperatur 800°C erreicht, während die Freisetzung von CO und CO2 während der thermischen Behandlung nahe legt, daß in der vorliegenden Erfindung hergestelltes oxyC60 hauptsächlich aus mono-oxidierten und dioxidierten Kohlenstoffen besteht.

Wie aus dem obigen erkannt werden kann, kann das neue oxyC60-Nanokügelchen der vorliegenden Erfindung mit einem großen Oberflächenbereich und hoher thermischer Stabilität vorteilhaft in verschiedenen Gebieten, einschließlich medizinischer Forschung und pharmazeutischer Chemie, verwendet werden.

Während die Erfindung in Bezug auf die bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte erkannt werden, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen durch Fachleute auf dem Gebiet an der Erfindung durchgeführt werden können, welche ebenfalls in den Umfang der Erfindung fallen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
  1. Hohles Oxyfullerennanokügelchen der Formel (I): CxOyMnz(I) wobei x, y und z Atomprozentanteile sind und in den Bereichen von 45 bis 72, 18 bis 42 bzw. 7 bis 16 liegen.
  2. Verfahren zum Herstellen des hohlen Oxyfullerennanokügelchens der Formel (I) nach Anspruch 1, umfassend (i) Umsetzen eines Fullerens mit einem Alkalimetallhydroxid und Kaliumpermanganat (KMnO4) oder Mangandioxid (MnO2); (ii) Behandeln des in Schritt (i) erhaltenen Feststoffs mit einer sauren Lösung; und (iii) Entfernen der flüssigen Phase, um den in Schritt (ii) erhaltenen Feststoff zu sammeln, gefolgt von einem Waschen des Feststoffs, optional weiter umfassend die Schritte (iv) eines Kombinierens der flüssigen Phase und der in Schritt (iii) abgetrennten Waschlösung; (v) eines Behandelns der resultierenden Mischung mit einer alkalischen wässrigen Lösung, um eine Ausfällung zu induzieren; und (vi) eines Sammelns und Waschens des in Schritt (v) erhaltenen Feststoffs, und optional (vii) eines Wiederholens der Vorgehensweisen der Schritte (iv) bis (vi).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Fulleren gleichzeitig oder hintereinander mit dem Alkalimetallhydroxid und KMnO4 oder MnO2 in Schritt (i) umgesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das in Schritt (i) verwendete Alkalimetallhydroxid Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das in Schritt (i) verwendete Alkalimetallhydroxid in 12- bis 20-fachen Gewichtsmengen, basierend auf dem Gewicht des Fullerens, verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das in Schritt (i) verwendete KMnO4 oder MnO2 in 3- bis 6-fachen Gewichtsmengen, basierend auf dem Gewicht des Fullerens, verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die in Schritt (ii) verwendete saure Lösung konzentrierte HCl ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die in Schritt (v) verwendete alkalische wässrige Lösung wässriges NaOH ist.
Es folgen 15 Blatt Zeichnungen






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