Saharin - struktura, osobine, svojstva, otkrice, sigurnost upotrebe

Uvod

Zaslađivači daju sladak okus hrani, a dijelimo ih na one koji imaju kalorijsku vrijednost (zamjene za šećer) i one koji imaju zanemarljivu kalorijsku vrijednost (vještački zaslađivači).

Zamjene za šećer su:

·        glukoza,

·        fruktoza,

·        saharoza i

·        šećerni alkoholi (sorbitol, ksilitol),

Vještački zaslađivači su:

·        saharin,

·        aspartam,

·        ciklamat acesulfamkalij i gicirizin,

·        taumatin i dr.

Zabrana upotrebe ciklamata u SAD-u i upitnost sigurnosti saharina potakle su intenzivnu potragu za drugim niskokaloričnim sladilima kako bi se ispunili zahtjevi za niskokaloričnom hranom i pićima.

Ovo je dovelo do otkrića niza slatkih molekula, pa broj potencijalno komercijalno upotrebljivih sladila raste.

Relativna slatkoća nekih tvari data je u sljedećoj tablici.

Kalcijeve i natrijeve soli i slobodni kiseli oblik saharina (3-okso-2,3-dihidro-1,2-benzizotiazol-1,1-dioksid) koriste se kao ne nutritivni zaslađivači. Prema opće prihvaćenom pravilu postavljenom na temelju prakse, saharin je 300 puta slađi od saharoze kada se koristi u koncentracijama do ekvivalenta 10 %-tne otopine saharoze, no raspon je od 200 do 700 puta, ovisno o koncentraciji i matriksu namirnice.

Saharin u ustima uzrokuje naknadni gorki okus po metalu, posebno kod nekih pojedinaca, a intenzitet tog okusa raste s porastom koncentracije.

U komercijalnim proizvodima je označen je kao aditiv oznakom E954. Komercijalno ime u Americi mu je Sweet'n'Low, dok je kod nas i u Europi poznat pod nazivom Natreen

Koristi se za zaslađivanje proizvoda kao što su pića, bombone, kolači, lijekovi, pasta za zube i dr.

          Otkriće

Godine 1879., profesor Ira Remsen iz Johns Hopkins University je nadgledao istraživanje mladog kolege, Constantin Fahlberg, prilikom hemijskog proučavanja nekoliko derivata toluena. Ovo je izgleda jedina nesporna činjenica, za šta inače postoji čitav niz varijacija na temu priče.

U jednoj verziji, dok je užurbano večerao (drugih izvori upućuju na ručak), Remsen nije pažljivo oprao ruke (u druge verzijama priče, nije ih oprao nikako), u toku obroka on je uočio da je hrana bilo neprimjereno slatka, a kasnije gorka; međutim, njegova supruga nije osjetila ništa slično.

Ovo je navelo Remsena do zaključka da slast ne dolazi od hrane, nego sa njegovih prstiju. Međutim, ista priču je rekao Fahlberg, koji ne samo da je tvrdio da je on bio jedini pronalazač saharina, nego ga je i patentirao te se obogatio zahvaljujući dobrom marketingu. Osim toga, Fahlberg objavio nekoliko radova tvrdeći da on isključivo ima zasluge u otkrivanju saharina.

On je spoj nazvao saharin, po latinskoj riječi saccharum što znači šećer.

Ovo je ostavilo na profesor Remsena loš utisak : "Fahlberg je nitkov. Veoma je neukusno da čujem da se moje ime spominje u istom dahu s njim ", pisao je on, u pismu starom prijatelju. Ono za što je on bio zainteresovan (tvrdio je), nije bio toliko materijala dobit, već moralno priznanje za njegov doprinos: "Nisam želio njegov novac, ali smatram da sam dužan dobiti zasluge  za otkriće ".

Ubrzo je saharin dospio na tržište u Europi, a zatim u Sjedinjenim Državama kao dobra alternativa za šećer. Na svetskoj izložbi 1885. godine u Londonu prikazan je kao prvo sintetsko sredstvo za zaslađivanje.

U početku, saharin je sintetiziran od toluena, tretiranjem sa hlorosulfonska kiselinom i proizvod ove reakcije je zatim oksidiran direktno u saharin. U Sjedinjenim Državama ovaj proces proizvodnje je prvo koristila Monsanto Chemical Company, koju je započeo Johna F. Queeny 1901. godine, sa saharinom kao prvim proizvodenim proizvodom. Početkom 1950-ih, bolji proces je razvijen od strane Oliver Senn i George Schlaudecker, počevši ne od  toluena, nego od vinove aromatizovanog  metil antranilat; saharin koji proizveden je komercijalizovan od strane Maumee Chemical Company (koji će naknadno biti predat Sherwin Williams Company, koja je kasnije prodala poslovanje PMC Specijaliteti Group, Inc.).

Koristi se kao zaslađivač preko 100 godina.

Historija 

Tokom duge istorije upotrebe, saharin je prošao kroz burne periode slave i osporavanja.

Početkom XX vijeka proizvođači šećera su pokušali da zabrane saharin, ali im to nije uspelo, dijelom zahvaljujući zauzimanju tadašnjeg predsednika SAD T. Ruzvelta, koji ga je redovno koristio.

Predsjednik je jednom prilikom izjavio: “Anyone who says saccharin is injurious to health is an idiot” (svatko ko kaže da je saharin štetan za zdravlje je idiot).

U SAD je u tom periodu obrazovana komsija koj je ispitivala zdravstvene efekte saharina. Tokom I i II svetskog rata upotreba saharina naglo je rasla, naročito u Evropi.

Nakon II svetskog rata istraživanja o štetnim efektima saharina su nastavljena, da bi se u više navrata pokretale akcije za njegovo povlačenje iz upotrebe.

Struktura i osobine 

Sharin je derivat toluena, benzoinski sulfilimin.

Hemijska formula saharina je C₇H₅NO₃S.

Njegovo IUPC ime je 1,1,3-triokso 1,3 - dihidrobenzo [d] izotiazol.

Saharin je vrlo stabilana organska kiselina koji ima pKa od 1,6. Ima relativno malu gustinu od 0,83 g / cm³, dok mu je molarna masa 183,2 g / mol.

Saharin je 500 puta slađi od šećera, dok su kalijumove i kalcijumove soli 300 puta slađe. Nakon konzumiranja saharin pokazuje metalni “aftertaste”. Nestabilan pri zagrevanju, ali ne reaguje sa drugim sastojcima hrane, stoga se može koristiti i za pečenje i kuhanje. Postojan je pri skladištenju.

U tijelu se ne metabolizira i nekaloričan je.

Upotreba

Smejse saharina sa drugim zaslađivačima se često koriste za kompenzovanje slabosti pojedinačnih zaslađivača. Smjesa ciklamat:saharin (10:1) se često koristi u zemljama gdje je upotreba tih zaslađivača dozvoljena. U toj smejsi, pojedinačni zaslađivači maskiraju nepoželjni ukus druge komponente.

Saharin se često koristi zajedno sa aspartamom u dijetskim gaziranim pićima, tako da se dio slatkog ukusa zadrži u slučaju da se proizvod koristi nakon relativno kratkog vremena trajanja aspartama.

Sinteza

Saharin se može sintetiziratii na različite načine. Originalni način dobijanja počinje od toluena.

Drugi način počinje sa o-hlorotoluenom. Sulfonacija hlorosulfonskom kiselinom daje orto i para supstituisane hlorosulfone. Orto izomer se odvaja i konvertuje do sulfonamida upotrebom amonijaka. Oksidacija metil supstituenta daje karboksilnu kiselinu, koja se ciklizuje i daje slobodnu saharinsku kiselin

Jedna poboljšana sinteza je razvijena 1950. U njoj, antranilna kiselina sukcesivno reaguje sa  azotastom kiselinom (iz natrijum nitrita i hlorovodonične kiselina), sumpor dioksidom, hlorom, i zatim amonijakom da bi se formirao saharin.

Saharin se može koristiti za pripremu ekskluzivno disupstituisanih amina iz alkil halida putem Gabrielove sinteze:

Sigurnost

Njegova sigurnost je dovedena u pitanje 1977. kada je prilikom jednog istraživanja otkriveno da vrlo velike doze saharina kod štakora uzrokuju pojavu tumora mokraćnog mjehura. Naknadna ispitivanja su pokazala da se tumor javlja samo kod ekstremno visokih doza i samo kod štakora, te da je saharin siguran za ljudsku upotrebu.

Istraga saharina od strane Američke medicinske udruge rezultirala je tvrdnjom da su promjene na mjehuru bile povezane sa specifičnošću vrste i povećanim dozama (ekvivalentnim do nekoliko stotina limenki pića dnevno), a razgraničenje u promjenama je došlo kod druge generacije muških štakora.

Količina saharina koja nije imala nikakvog posebnog utjecaja kretala se negdje oko 500 mg/kg dnevno.

Saharin nije genotoksičan, međutim, toksični mehanizam saharina se veže na urinarne proteine (koji u normalnim slučajevima nisu pronađeni kod ljudi), stvarajući nidus za formiranje silikatnih kristala, koji su citotoksični za epitelij mjehura.

Djeca sa „sulfa“ alergijama bi trebala izbjegavati saharin. Hiperosjeljivost se obično može potvrditi radioalergosorbentnim testom na saharin.

Saharin je na seriji od 42 pacijenta uzrokovao vrlo nepovoljne učinke, od kojih su najpoznatije bile pruritus i urtikarija, popraćene ekemom, fotosenzibilnošću i prurigom. Druge su reakcije uključivale mučninu, proljeve, prišteve na jeziku, tahikardiju, glavobolje, diurezu i neuropatiju.

Unos saharina kod infanata rezultirao je:

·        razdražljivošću,

·        hipertonijom,

·        insomnijom,

·        strabizmom i

·        nepravilnim položajem tijela (što se povuklo 36 sati nakon upotrebe).

Zbog toga je Američka medicinska udruga preporučila ograničen unos saharina mlađoj djeci i trudnicama.

Saharin se smatra važnim otkrićem, posebno za dijabetičare. Mada saharin nije prehrambeni izvor energije, on može da podstakne otpuštanje insulina kod ljudi i pacova, vjerovatno usljed njegovog ukusa, što je slučaj i sa drugim zaslađivačima, npr. aspartam.

U svojoj kiseloj formi, saharin nije rastvoran u vodi. Oblik koji se koristi u zaslađivačima obično je natrijumska so. Kalcijumska so se takođe nekad koristi, posebno od strane osoba koje žele da umanje unos natrijuma. Obe soli su veoma rastvorne u vodi: 0,67 grama po mililitru vode na sobnoj temperaturi.

Saharin bi mogao biti prisutan u lijekovima u značajnim količinama. Preporučena dnevna doza tableta aspirina ili acetaminofena kod djece školskog uzrasta sadrži približno jednaku količinu saharina kao i limenka pića bez šećera. Ova se količina, ovisna o tjelesnoj težini djece mlađih od 10 godina, smatra štetnom ako se konzumacija ovakvih pića nastavi kroz duži period.

Do ovog je zaključka došao američki Nacionalni Institut za rak na temelju provedene studije. U toj je studiji upotreba umjetnih zaslađivača u značajnoj mjeri bila povezana s povećanim rizikom od raka mjehura. Neovisna revizija ove studije nije potvrdila ikakvu povezanost.

Saharin prolazi kroz organizam nepromijenjen, odnosno, ne metabolizira se te ne reagira s molekulom DNA, što ukazuje da mu nedostaju dvije osnovne karakteristike karcinogena.

Uporaba saharina kao zaslađivača smatra se sigurnom i dozvoljena je u više od stotinu zemalja svijeta.  Hrana koja sadrži saharin ne nosi više etiketu na kojoj piše: „upotreba ovog proizvoda može biti štetna po vaše zdravlje“ ili „sadrži saharin za koji se smatra da uzrokuje rak kod laboratorijskih životinja.“

Ovo je upozorenje ukinuto od američke FDA-e 2001. godine  tako da se saharin ne dovodi u direktnu povezanost s rakom kod ljudi.

Dozvoljene koncentracije u hrani 

Maksimalno dozvoljena količina saharina (izražena kao natrijumova so) u hrani iznosi 180 mg, računato na 70 kg tjelesne mase osoba koje konzumiraju takvu hranu.

Na osnovu pravilnika o upotrebi zaslađivača (sladila) u hrani, Agencija za sigurnost hrane Bosne i Hercegovine propisuje maksimalne dozvoljene količine saharina i njegovih soli u hrani, prikazane u tabeli.

Derivati saharina

Mnogi spojevi koji sadrže karbamat ili acilurea grupe pokazuju ljekovita svojstava kao sto su:

·        fungicidno djelovanje,

·        diuretsko djelovanje,

·        antikancerogeno svojstvo i

·        sedativno svojstvo.

Razvijeni su spojevi saharina koji sadrže ove grupe i koji su u farmaceutskoj upotrebi.

Sintetizovani spojevi imaju opštu formulu prikazanu na slici.

Derivati saharina su sintetizovani refluksiranjem natrijevog saharina ili 6 -  nitro saharina sa N,N - dietilkarbamoilhloridom, N,N -  dietiltiokarbamoilhloridom ili etilhloroformijatom, u vodenom rastvoru hloroforma, benzena ili karbontetrahlorida.

Derivati saharina koji su sintetizovani su:

·        2 -  (dietilkarbamoil) saharin,

·        2  - (dietilkarbamiol) - 6 - nitrosaharin,

·        2 -  karbetoksisaharin.

Zaključak

Zaslađivači su tvari koje se dodaju hrani ili se koriste u ishrani kao zamjena za šečer. Prema porijeklu svi zaslađivači se dijele na prirodne i  vještačke. U vještačke zaslađivače se ubraja i saharin.

To je prvo sintetsko sladilo, koje se dobija sintezom iz kancerogenog spoja toluena. Kroz dugogodišnju historiju upotrebe, saharin je prošao kroz burnu slavu, ali i osporavanja. Naime, kod ispitivanja njegove štetnosti na laboratorijskim pacovima, uočena je pojava raka mjehura. Međutim, naknadnim ispitivanjima nije pronađena nikakva povezanost između saharina i pojave raka.

Smatra se veoma važnim otkričem posebno za dijabetičare, jer nema kalorijsku vrijednost, i u tijelu se ne metabolizira.

Njegova upotreba dozvoljena je u preko 100 zemalja svijeta i danas se saharin koristi kao dodatak mnogim prehrambenim proizvodima kao što su dijetetska pića, bombone, i slično; ali se također koristi i u ne prehrambenim proizvodima kao što su paste za zube.

Pored svih brojnih studija o njegovom štetnom djelovanju i studija koje su pokazale da saharin nije štetan po čovjeka, konzumacija i upotreba proizvoda koji sadrže ovaj spoj je stavljena na vlastitu odgovornost potrošača.

Literatura:

·        Saccharin – urban myths and scientifi c data Robert ANCUCEANU, RPh, PhD Faculty of Pharmacy, Bucharest.

·        Popular Sweeteners and Their Health Effects, Interactive Qualifying Project Report, Ivan Lebedev, Jayyoung Park, Ross Yaylaian.

·        Final Saccharin Brochure, Septembar 2014, (saccharin.org)

·        Potrošač i prehrambeni aditivi, Agencija za sigurnost hrane BiH.

·        Saccharin derivates IV, Satyendra J. Mentha, Glenn H. Hamor

·        Pravilnik o upotrebi zaslađivača (sladila) u hrani, Agencija za sigurnost hrane Bosne i Hercegovine .

Nanotehnologija u borbi protiv karcinoma

Nanotehnologija se smatra naukom budućnosti čija bi primjena u medicini mogla dovesti do izlječenja većine danas neizlječivih bolesti.
Ovom tehnologijom moguće je proizvesti uređaje veličine jednog nanometra, odnosno veličine milijarditog dijela metra. U slučaju liječenja raka nada se polaže u specijalno dizajnirane čestice veličine nekoliko nanometara koje bi ciljano pronalazile ćelije raka i uništavale ih, a da zdravo tkivo tom prilikom ostane potpuno pošteđeno.
Jedan od načina korištenja nanotehnologije u borbi protiv raka je i ugradnja nanocjevčica u ćelije raka.

Kako su te cjevčice nekoliko hiljada puta manje od ćelija tumora moguće ih je u jednu tumorsku ćeliju ugraditi na stotine. Ove se cjevčice do tumorskih ćelija transportuju posebnim umjetno stvorenim antitijelima koja se vezuju isključivo za ćelije raka.
Nakon ugradnje cjevčica u ćelije raka vrši se njihovo zagrijavanje pomoću lasera, što dovodi do razgradnje tumora, dok zdrave ćelije organizma u koje nisu ugrađene ove cjevčice ostaju pošteđene. Upravo sa metodom, ugradnje specijalno dizajniranih četica u tumor i njihovo zagrijavanje laserom, radi grupa Kanadskih istraživača i rezultati koje su prezentirali u liječenju raka pluća, su dosta uspješni.

U dogledno vrijeme očekuje se primjena ovog načina liječenja i kod drugih zloćudnih tumora, uključujući i tumore mozga.
a sličnom principu funkcionira i tzv. Kanziusova terapija koja se bazira na pričvršćivanju nanočestica na ćelije raka. Zatim se pomoću radiovalova zagrijavaju samo one stanice na kojima su pričvršćene nanočestice što izaziva njihovo uništenje. Ovdje su prikazane samo neke od mogućnosti u liječenju raka nanotehnologijom, ali očekuje se da će u bliskoj budućnosti sintetski stvorena antitijela moći da dostavljaju i lijekove do ciljanih stanica, tako da će rak biti moguće izliječiti i kad on metastazira u udaljene dijelove tijela, što danas nije moguće.
Očekuje se i značajan doprinos nanotehnologije u dijagnosticiranju bolesti i značajnom smanjenju broja pogrešnih dijagnoza koje su često pogubne za pacijente.
Tako na primjer korištenje nanočestice kadmij selenida u dijagnostici omogućilo bi se pravovremeno dijagnosticiranje tumora. Za razliku od dosadašnjih dijagnostičkih metoda koje rak najčešće otkrivaju u poodmaklom stadiju i koje su često vrlo agresivne i bolne za pacijenta.Nanotehnologija bi za tačnu dijagnozu zahtijevala samo nekoliko kapi krvi pacijenta.
Nakon toga se u krv dodaju nanočestice kadmij selenida koje se vezuju za ćelije raka, ako ih u krvi ima. Zatim se krv izlaže UV zracima, a kako čestice kadmij selenida pod dejstvom UV zraka svijetle, tačno bi se mogle detektovati tumorske stanice na koje su se vezale nanočestice, što bi omogućilo dijagnozu raka u fazi kad je on u velikom broju slučajeva 100% izlječiv.
"plašt" nanočestica otkriva tumor
Istraživači sa MIT-a (Massachusetts Institute of Technology) u Americi, su se pozabavili primjenom nanočestica u medicinske svrhe.Tumori, bilo kog tipa, dijele među sobom jednu osobinu koja se može dobro iskoristiti – svi su kiselijeg sastava nego zdravo tkivo.Nanočestice, koje bi nosile bio koji tip lijeka, bi mogle koristiti ovu osobinu prilikom pronalaženja tumora u organizmu.
Poput ostalih nanočestica, koje se koriste za transport lijekova kroz organizam, i ove su zaštićene „plaštom“ koji ih štiti od razgradnje u našem krvotoku. Dodatak postojećem plaštu je njegova rekacija prilikom kontakta sa kiselijom sredinom. Kada se nanočestica nađe u takvoj sredini, tada se spoljni sloj plašta „skine“ sa čestice, što je ujedno znak da se „transporter“ lijeka nalazi u blizini tumora.
Sada, dovoljno blizu tumora, nanočestica ima još jedan zaštitni sloj koji je sposoban da uđe, tačnije, prodre u pojedinačnu ćeliju ciljanog tumora. Objavljeni rad tvrdi da su čestice opstale u krvotoku miša 24 sata, okupile u zoni tumora i ušle u njegove ćelije.

Ovakav pristup se razlikuje od dosadasnje prakse
Kada su nanočestice u pitanju, njihova izgradnja se sprovodi u slojevima. To omogućava da svaki od slojeva ima posebnu funkciju. Redom, svaki od tih slojeva, kada jednom izvrši svoj zadatak biva uklonjen, sve dok lijek ne dođe do zaraženog mjesta.

Prvi plastični sloj (sastavljen od polietilenskog glikola ili PEG) se razlaže u kisleom okružeju tumora, i ujedno se otkriva srednji sloj, koji je pozitivno naelektrisan. Ovo naelektrisanje pomaže u savladavanju sljedeće prepreke – ćelijske membrane samog tumora. Sam prolaz kroz membranu nije lak posao, ali pošto ona negativno naelektrisana, sve pozitivno naelektrisane čestice mogu lakše prodrijeti kroz nju. Platični plašt, koji je već otpao, je imao još jednu ulogu: da zaštiti organizam od naelektrisanja srednjeg sloja.

Poslednji sloj može da sadrži polimer koji nosi lijek ili, možda, kvantnu tačku, koja se može iskoristi za  stvaranja detaljne slike određenog dijela tijela, na ćelijskom nivou.
Predstoji dalji razvoj ovih nanočestica, i očekuje se istraživanje od 5 do 10 godina, prije nego što se ovaj metod iskoristi u medicini čoveka. Na redu su ostale životinje, jer se pokazalo da ovaj sistem djeluje na miševima u laboratoriji.

Literatura:

• Članak: Budućnost - nanotehnologija u liječenju tumora, mr.sc. Ivo Trogrlić i Dragan Trogrlić
• http://nauka.rs/%E2%80%9Cplast%E2%80%9C-nanocestica-otkriva-tumor

Moderne neorganske sinteze

Metode sinteze cink praha

Imajući u vidu činjenicu da svojstva materijala zavise od:

njegovog faznog sastava, homogenosti, kristaliničnosti čestica od kojih je izgrađen, njihovog oblika i veličine, od posebnog je značaja biti u mogućnosti da kontrolom reakcionih parametara utičemo na ishod procesa sinteze.

U neke od najčešće primenjivanih metoda svrstavaju se:

metoda precipitacije, sol-gel metoda, sprej piroliza, mehanohemijska sinteza, hidrotermalna/solvotermalna sinteza, sinteza u mikrotalasnom polju.

Metoda precipitacije

Usljed univerzalnosti u primjeni i jednostavnosti eksperimentalnog rada, hemijska precipitacija, predstavlja jednu od najčešće primjenjivanih metoda za sintezu fino dispergovanih čestica, kontrolisanih fizičko-hemjskih svojstava. Osim toga, zbog svoje ekonomičnosti, mogućnosti primjene na velikoj skali tj. u industrijskim postrojenjima i visokog prinosa reakcionog proizvoda metoda precipitacije se ističe u odnosu na druge metode sinteze.

Čist, kristalni prah ZnO moguće je dobiti metodom precipitacije iz vodenog rastvora neke od soli cinka (najčešće cink acetata Zn(CH3COO)2) u kome se cink nalazi u jonskom obliku Zn2+.

Da bi odigravanje hemijske reakcije bilo moguće, neophodno je da bude ispunjen jedan od najvažnijih uslova, a to je da se pH vrijednost reakcione smjese nalazi u intervalu od 8 do 13. Shodno tome, pored Zn2+ jona u reakcionom rastvoru moraju biti prisutni i OH joni, čije se prisustvo najčešće obezbeđuje disocijacijom molekula baze u vodenom rastvoru (NaOH, LiOH ili NH4OH). Tokom procesa sinteze dolazi do interakcije među slobodnim, disosovanim, jonima čime je ispunjen uslov za odigravanje hemijske reakcije i nastajanja, taloženja precipitata, reakcionog međuproizvoda ili čistog ZnO.

Sol - gel metoda

Princip sol-gel metode se zasniva na formiranju čestica koloida, tj. čestica sola čije dimenzije ne prelaze 100 nm. Ove čestice su najčešće međusobno povezane lancima polimera dužina od nekoliko mikrometara sa kojima formiraju čvrstu, poroznu mrežu čije su pore submikrometarskih dimenzija (proces polimerizacije). 

Primjenom sol-gel metode u zavisnosti od temperature i vremena sušenja moguće je sintetisati materijale u različitim formama: prahove, filmove, neorganske porozne membrane, keramička vlakna i izuzetno porozne strukture koje se nazivaju aerogelovima

Sol-gel metoda sastoji se od niza pojedinačnih procesa:

Hidrolizezapočinje vezivanjem hidroksilnih grupa molekula vode za atome metala (M) na mesto liganda (OR) iz prekursora:

M(OR)n + xH2O → M(OR)n-x(OH)x + xROH 

Kondenzacijepodrazumjeva postupak:

1.Oksilacije (predstavlja proces u kom jedna hidroksilna grupa stupa u reakciju sa drugom hidroksilnom grupom pri čemu dolazi do izdvajanja molekula vode): 

‒ M‒OH + HO‒M‒ → ‒M‒O‒M‒ + H2O 

2.Alkoksilacije ( predstavlja proces tokom kog hidroksilna grupa reaguje sa alkoksidnom grupom pri čemu dolazi do oslobađanja molekula alkohola):

‒ M‒OH + R‒O‒M‒ → ‒M‒O‒M‒ + R‒OH

U postupku sol-gel sinteze čestica ZnO:

Najčešće se kao prekursor Zn2+jona koristi so, cink acetat dihidrat (Zn(CH3COO)2·2H2O), organski rastvarač etanol (C2H5OH), dok se za taloženje ZnO sola najčešće upotrebljava litijum hidroksid (Li(OH)·H2O). Sušenje formiranih gelova ZnO vrši se na temperaturam T≈ 500 °C. Pokušaji da se umjesto cink acetata koristi neka od drugih cinkovih soli, na primjer formiat ili citrat; drugih hidroksida, kao što su natrijum hidroksid (NaOH), kalijum hidroksid (KOH) ili magnezijum hidroksid (Mg(OH)2) i drugih alkohola kao što su metanol (CH3OH) ili 2-propanol (C3H7OH), nisu dali dobre rezultate.

Sprej piroliza

Ovom metodom uspješno se mogu sintetisati jedno ili višekomponentni oksidni materijali. Proces sprej pirolize podrazumjeva formiranje izuzetno sitnih kapi aerosola i kontrolu njihovog termičkog razlaganja u visokotemperaturnom protočnom cijevnom reaktoru. Proces sinteze najčešće se odvija u cijevi kroz koju je omogućen protok vazduha ili odgovarajućeg gasa i na temperaturama koje se kreću u intervalu 200‒500 °C. 

Formiranje aerosola vrši se djelovanjem ultrazvuka visoke frekvencije (100 kHz – 2,5 MHz) na reakcioni rastvor pri čemu veličina dijametra kapi aerosola zavisi od fizičko-hemijskih svojstava prekursora kao što su: viskoznost, površinski napon, koncentracija, gustina, ali i od frekvencije primjenjenog ultrazvučnog polja.Najčešće se tokom postupka sprej pirolize, u procesu sinteze čestica ZnO, kao prekursorski rastvor koristi neka od cinkovih soli rastvorena u vodi (cink acetat Zn(CH3COO)2, cink hlorid ZnCl2 ili cink nitrat (Zn(NO3)2·6H2O).

Mehanohemijska sinteza

Mehanohemijsko procesiranje predstavlja dobro poznatu i često primjenjivanu metodu u procesu sinteze nanostrukturnih materijala. Najčešće se za proces mehanohemijske sinteze u laboratorijskim uslovima koriste planetarni ili vibracioni mlinovi. U slučaju kada su reakcioni prekursori čvrste komponente kao rastvarač se koristi neka od neorganskih soli, tj. neorganska matrica u kojoj se tokom odvijanja mehanohemijske reakcije čestice proizvoda disperguju, tada se govori o mehanohemijskoj sintezi u čvrstoj fazi. 

Može se reći da postoje dva tipa najčešće korišćenih procesa koji se primjenjuju u sintezi prahova ZnO mehanohemijskim postupkom:

Prvi proces, podrazumjeva mehanohemijsko tretiranje smjese cinkove soli, cink hlorida (ZnCl2), natrijum karbonata (Na2(CO3)) i soli natrijum hlorida (NaCl), koja ima ulogu neorganske matrice u kojoj se vrši dispergovanje čestica reakcionog intermedijera, cink karbonata (Zn(CO3). Nakon završetka procesa mljevenja, u procesu kalcinacije (na temperaturi T≈ 500 ºC) reakcioni intermedijer, Zn(CO3) se prevodi do finalnog reakcionog proizvoda, ZnO. Drugi proces podrazumjeva mehaničko tretiranje smjese soli cink acetata dihidrata (Zn(CH3COO)2·2H2O) i oksalne kiseline (C2H2O4·2H2O), koja ima ulogu organske matrice. I u ovom slučaju se nakon završetka mehaničkog tretiranja, reakcioni intermedijer cink oksalat (ZnC2O4), kalcinacijom (na temperaturi T >500 ºC) prevodi do finalnog reakcionog proizvoda, ZnO. 

Hidrotermalna / Solvotermalna analiza

Hidrotermalna tj. solvotermalna sinteza predstavlja jednu od najčešće primjenjivanih metoda u procesu sinteze kristalnih jedinjenja. Prve sinteze izvedene primjenom hidrotermanog procesa datiraju još iz devetnaestog vijeka, a pregled razvoja ove metode detaljno je opisao Byrappa. Prema njegovoj definiciji, pod hidrotermalnom sintezom podrazumjeva se reakcija koja se odvija u vodenom rastvoru reakcionih prekursora (najčešće metalnih soli), u zatvorenoj posudi pri temperaturi koja je veća od 100 °C.

Princip metode hidrotermalne sinteze zasniva se na rastvorljivosti velikog broja neorganskih jedinjenja u vodi, u uslovima povišene temperature i povišenog pritiska. Pri navedenim uslovima prisutnim u reakcionom sistemu, dolazi do kristalizacije jedinjenja proizvoda iz polaznog reakcionog rastvora. Kontrolom parametara sinteze kao što su: izbor rastvarača (vode ili nekog drugog jedinjenja), vrijednosti temperature i pritiska, vremena trajanja reakcije, molarnih odnosa reakcionih prekursora i proizvoda reakcije, moguće je kontrolisati proces odigravanja reakcije u posudi reaktora i na taj način održati visok stepen nukleacije i usku raspodjelu veličina čestica željenog proizvoda. Hidrotermalnim postupkom moguće je kontrolisati čistoću, stepen kristaliničosti, dimenzije i morfologiju čestica  reakcionog proizvoda.

U postupcima hidrotermalnih sinteza prahova ZnO koji su opisani u literaturi, u ove svrhe najčešće su korištena neka od sljedećih jedinjenja:

polivinil alkohol (PVA)  polivinil pirolidon (PVP), limunska kiselina (C6H8O7)  i cetiltrimetil amonijum bromid (CTAB). Postupak hidrotermalne sinteze predstavlja ekološki i ekonomski isplativu metodu čijom je primjenom moguće izvršiti dobijanje velike količine materijala

Sonohemijska sinteza

Sonohemijski postupak sinteze predstavlja metodu za dobijanje materijala u kojoj molekuli prekursora podliježu međusobnoj hemijskoj interakciji pod uticajem energije koja se primjenom spoljašnjeg ultrazvučnog polja (20 kHz–10 MHz) unosi u reakcioni sistem. Pod pojmom ultrazvuk podrazumjeva se bilo koja talasna frekvencija koja je viša od gornje granice mogućnosti ljudskog sluha tj. sve frekvencije više od 16 kHz (16000 ciklusa/s).

Kavitacioni mjehurići se povećavaju tokom niza uzastopnih ciklusa sve do trenutka dostizanja kritičnih dimenzija kada dolazi do njihovog pucanja. Kao rezultat toga dolazi do nastajanja praznina tj. „šupljina” u tečnosti kroz koju se prostire ultrazvučni talas. U slučaju kada je akustički pritisak pozitivan tj. tokom procesa kompresije, dolazi do razgradnje veza u molekulima vode i nastajanja hidroksilnih radikala.Kritična veličina kavitacionog mjehura obrnuto je srazmjerna frekvenciji primenjenog ultazvučnog polja.

Kao polazni reaktanti u sonohemijskom procesu sinteze ZnO najčešće se koriste:

vodeni rastvori soli cinka kao što su cink acetat (Zn(CH3COO)2·2H2O) ili cink nitrat (Zn(NO3)2·6H2O), neke od neorganskih baza kao što su: natrijum hidroksid (NaOH), kalijum hidroksid (KOH) i amonijum hidroksid (NH3·H2O); ali i organska jedinjenja, najčešće alkoholi među kojima su najzastupljeniji metanol (CH3OH) ili propandiol (C3H8O2). Uslov za odigravanje hemijske reakcije koja za proizvod ima čestice ZnO različitih dimenzija i morfologije jeste relativno visoka pH vrijednost reakcione smjese (8 ili više) i primjenjeno ultazvučno polje frekvencije od 30 do 75 kHz što odgovara snazi primjenjenog polja od 300 do 500 W. Vrijeme trajanja sinteze čestica ZnO sonohemijskim postupkom najčešće se kreće u intervalu od par desetina minuta do jednog sata. 

Sinteza u mikrotalasnom polju

Princip mikrotalasne sinteze zasniva se na procesu zagrijvanja materijala mikrotalasno-dielektičnim efektom.Efekat zagrijvanja reakcione smjese zavisi od sposobnosti materijala (rastvarača ili rekatanta) da apsorbuje i konvertuje mikrotalasno zračenje u toplotu što kao posljedicu ima porast temperature, tj. zagrijvanje reakcionog sistema.

Kao izvor cinkovih jona, Zn2+ , u procesu mikrotalasne sinteze, najčešće se koriste cinkove neorganske soli rastvorne u vodi, npr. (Zn(NO3)2· 6H2O)