Фотоинициатор представляет собой молекулу , которая создает активные формы ( свободные радикалы , катионы или анионы ) , когда подвергаются воздействию радиации (УФ или видимым). Синтетические фотоинициаторы являются ключевыми компонентами фотополимеров (например, фотоотверждаемых покрытий, адгезивов и стоматологических реставраций).
Некоторые небольшие молекулы в атмосфере также могут действовать как фотоинициаторы, разлагаясь с образованием свободных радикалов (в фотохимическом смоге ). Например, диоксид азота в больших количествах производится двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине. NO 2 в тропосфере придает смогу коричневый цвет и катализирует образование токсичного приземного озона . Молекулярный кислород (O 2 ) также служит фотоинициатором в стратосфере, распадаясь на атомарный кислород и соединяясь с O 2 , образуя озон в озоновом слое.
Реакции [ править ]
Фотоинициаторы могут создавать реактивные частицы различными путями, включая фотодиссоциацию и перенос электронов . В качестве примера диссоциации перекись водорода может подвергаться гомолитическому расщеплению с разрывом связи OO с образованием двух гидроксильных радикалов.
- Н 2 О 2 → 2 · ОН
Некоторые азосоединения (такие как азобисизобутиронитрил ) также могут фотолитически расщепляться с образованием двух алкильных радикалов и газообразного азота:
- RCH 2 -N = NH 2 CR → 2 RCH 2 + N 2
Эти свободные радикалы теперь могут вызывать другие реакции.
Атмосферные фотоинициаторы [ править ]
Пероксиды [ править ]
Поскольку молекулярный кислород может отщеплять атомы H от определенных радикалов, радикал HOO · образуется легко. Этот конкретный радикал может дополнительно отщеплять атомы H, создавая H 2 O 2 или перекись водорода; пероксиды могут дополнительно фотолитически расщепляться на два гидроксильных радикала. Чаще HOO может реагировать со свободными атомами кислорода с образованием гидроксильного радикала (· OH) и газообразного кислорода. В обоих случаях образующиеся радикалы · ОН могут служить для окисления органических соединений в атмосфере. [1]
- Н 2 О 2 → 2 · ОН
- HOO · + O → O 2 + · OH
- · ОН + СН 4 → · СН 3 + Н 2 О
Двуокись азота [ править ]
Диоксид азота также может быть фотолитически расщеплен фотонами с длиной волны менее 400 нм [2] с образованием атомарного кислорода и оксида азота .
- НЕТ 2 → НЕТ + О
Атомарный кислород является высокореактивным веществом и может отщеплять атом водорода от чего угодно, включая воду.
- О + Н 2 О → 2 · ОН
Диоксид азота можно регенерировать посредством реакции между определенными пероксисодержащими радикалами и NO.
- ROO · + NO → NO 2 + RO ·
Молекулярный кислород [ править ]
В стратосфере, молекулярный кислород (O 2 ) является важным фотоинициатором , который начинается озоновый процесс -Производства в озоновом слое . Кислород можно фотолизовать в атомарный кислород светом с длиной волны менее 240 нм. [3]
- O 2 → 2O
Затем атомарный кислород может соединяться с большим количеством молекулярного кислорода с образованием озона.
- О + О 2 → О 3
Однако озон также может подвергаться фотолизу обратно в O и O 2 .
- О 3 → О + О 2
Кроме того, атомарный кислород и озон могут объединяться в O 2 .
- О + О 3 → 2 О 2
Этот набор реакций регулирует производство озона и может быть объединен для расчета его равновесной концентрации.
Коммерческие фотоинициаторы и их использование [ править ]
AIBN [ править ]
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 при разложении производит газообразный азот (N 2 ), его часто используют в качестве вспенивающего агента для изменения формы и / или текстуры пластмасс.
Пероксид бензоила [ править ]
Пероксид бензоила, 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, перекись бензоила при разложении выделяет газообразный кислород, что также дает этому соединению множество медицинских применений. [4]
При контакте с кожей перекись бензоила распадается с образованием, среди прочего, газообразного кислорода. Газообразный кислород всасывается в поры кожи, где убивает вызывающую прыщи бактерию Cutibacterium acnes .
Кроме того, свободные радикалы могут разрушать омертвевшие клетки кожи. Удаление этих мертвых клеток предотвращает закупорку пор и, как следствие, высыпание прыщей. [5]
Камфорхинон [ править ]
Камфорхинон (CQ) - это фотосенсибилизатор, используемый с аминовой системой, которая генерирует первичные радикалы при облучении светом. Эти свободные электроны затем атакуют двойные связи мономеров смолы, что приводит к полимеризации. На физические свойства отвержденных смол влияет образование первичных радикалов на начальной стадии полимеризации.
См. Также [ править ]
- Радикальный инициатор
Ссылки [ править ]
- ^ vanLoon, стр. 52–53
- ^ VanLoon, стр. 74-79
- ^ VanLoon, стр. 48-49
- ^ "Benzoyl Peroxide" , chemicalland21.com, просмотрено 29 октября 2009 г.
- ^ "Benzoyl Peroxide" Архивировано 26мая 2010 г.на Wayback Machine , http://www.about.com , просмотрено 29 октября 2009 г.
- ^ Ляо KC, Hogen-Esch T, Richmond FJ, Marcu L, Clifton W, Loeb GE (2008). «Чрескожный оптоволоконный датчик для хронического мониторинга глюкозы in vivo» (PDF) . Biosens Bioelectron . 23 (10): 1458–65. DOI : 10.1016 / j.bios.2008.01.012 . PMID 18304798 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 апреля 2012 года.
Библиография [ править ]
- vanLoon, Гэри У .; Даффи, Стивен Дж. (2005). Химия окружающей среды: глобальная перспектива . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-927499-1.
