В химии фотоинициатор — это молекула, которая создает реактивные виды ( свободные радикалы , катионы или анионы ) при воздействии излучения ( УФ или видимого ). Синтетические фотоинициаторы являются ключевыми компонентами в фотополимерах (например, фотоотверждаемых покрытиях, адгезивах и стоматологических реставрационных материалах).
Некоторые небольшие молекулы в атмосфере также могут действовать как фотоинициаторы, разлагаясь с образованием свободных радикалов (в фотохимическом смоге ). Например, диоксид азота ( NO2 ) в больших количествах вырабатывается бензиновыми двигателями внутреннего сгорания . NO2 в тропосфере придает смогу его коричневую окраску и катализирует образование токсичного приземного озона ( O3 ). Молекулярный кислород ( O2 ) также служит фотоинициатором в стратосфере, распадаясь на атомарный кислород и соединяясь с O2 , образуя озон в озоновом слое.
Фотоинициаторы могут создавать реактивные виды различными путями, включая фотодиссоциацию и перенос электронов . В качестве примера диссоциации перекись водорода может подвергаться гомолитическому расщеплению, при этом связь O−O разрывается с образованием двух гидроксильных радикалов .
Некоторые азосоединения (например, азобисизобутиронитрил ) также могут фотолитически расщепляться, образуя два алкильных радикала и газообразный азот:
Эти свободные радикалы теперь могут способствовать другим реакциям.
Поскольку молекулярный кислород может отрывать атомы H от определенных радикалов, радикал HOO· легко создается. Этот конкретный радикал может далее отрывать атомы H, создавая H 2 O 2 , или перекись водорода; перекиси могут далее фотолитически расщепляться на два гидроксильных радикала. Чаще всего HOO может реагировать со свободными атомами кислорода, образуя гидроксильный радикал (·OH) и газообразный кислород. В обоих случаях образующиеся радикалы ·OH могут служить для окисления органических соединений в атмосфере. [1]
Диоксид азота также может быть фотолитически расщеплён фотонами с длиной волны менее 400 нм [2], образуя атомарный кислород и оксид азота .
Атомарный кислород является высокореакционноспособным веществом и может отщеплять атом H от чего угодно, включая воду.
Диоксид азота может быть регенерирован посредством реакции между некоторыми пероксисодержащими радикалами и NO.
В стратосфере молекулярный кислород (O 2 ) является важным фотоинициатором, который начинает процесс производства озона в озоновом слое . Кислород может быть фотолизирован в атомарный кислород светом с длиной волны менее 240 нм. [3]
Затем атомарный кислород может соединяться с большим количеством молекулярного кислорода, образуя озон.
Однако озон также может быть подвергнут фотолизу обратно в O и O 2 .
Кроме того, атомарный кислород и озон могут объединяться в O 2 .
Этот набор реакций управляет образованием озона и может быть объединен для расчета его равновесной концентрации.
Азобисизобутиронитрил — это белый порошок, часто используемый в качестве фотоинициатора для полимеров на основе винила, таких как поливинилхлорид , также известный как ПВХ. Поскольку этот конкретный фотоинициатор производит газообразный азот (N2 ) при разложении, его часто используют в качестве вспенивающего агента для изменения формы и/или текстуры пластика.
Бензоилпероксид, как и азобисизобутиронитрил, представляет собой белый порошок, используемый в качестве фотоинициатора в различных коммерческих и промышленных процессах, включая производство пластмасс. Однако, в отличие от AIBN, бензоилпероксид при разложении выделяет газообразный кислород, что дает этому соединению множество медицинских применений. [4]
При контакте с кожей бензоилпероксид распадается, выделяя, среди прочего, газообразный кислород. Газообразный кислород впитывается в поры кожи, где он убивает бактерию Cutibacterium acnes , вызывающую акне .
Кроме того, образующиеся свободные радикалы могут разрушать мертвые клетки кожи. Очистка этих мертвых клеток предотвращает закупорку пор и, как следствие, появление прыщей. [5]
![пример полимеризации акрилата посредством радикальной фотоинициации. Этот тип гидрогеля иногда используется для биосенсоров, поскольку используемые условия относительно щадящие для белков, что позволяет им быть захваченными в гидрогель, сохраняя при этом функциональность, и достаточно пористые, чтобы обеспечить диффузию малых молекул.[6]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Photoinititaed_polymerization.svg/1280px-Photoinititaed_polymerization.svg.png)
Камфорхинон (CQ) — фотосенсибилизатор, используемый с аминной системой, которая генерирует первичные радикалы при облучении светом. Затем эти свободные электроны атакуют двойные связи мономеров смолы, что приводит к полимеризации. Физические свойства отвержденных смол зависят от генерации первичных радикалов на начальном этапе полимеризации.
Irgacure 819 (BAPO Bis(2,4,6-триметилбензоил)-фенилфосфиноксид) — фотоинициатор типа Норриша , используемый в процессах полимеризации, таких как двухфотонная полимеризация . [7] При воздействии света он образует четыре радикала (2, 3, 5) на разложенную молекулу (1), что делает его высокоэффективным в инициировании полимеризации. Второй набор радикалов образуется посредством абстрагирования или передачи цепи, что еще больше ускоряет реакцию. [8]