Fotoiniciátor - Photoinitiator

Velkoformátové archy s tenkým fotopolymerním povlakem vytvrzované UV lampou.

A fotoiniciátor je molekula, která vytváří reaktivní druhy (volné radikály, kationty nebo anionty ) při vystavení záření (UV nebo viditelné). Klíčovou součástí jsou syntetické fotoiniciátory fotopolymery (tj. fotem tvrditelné povlaky, lepidla a zubní výplně).

Některé malé molekuly v atmosféře mohou také působit jako fotoiniciátory rozkladem za vzniku volných radikálů (ve fotochemických smog ). Například oxid dusičitý je ve velkém množství produkován spalovacími motory na benzín. NE2 v troposféra dává smogu hnědé zbarvení a katalyzuje produkce toxických přízemních ozón. Molekulární kyslík (O.2) slouží také jako fotoiniciátor ve stratosféře, rozpadá se na atomový kyslík a kombinuje se s O2 aby se vytvořil ozon v ozonové vrstvě.

Reakce

Fotoiniciátoři mohou vytvářet reaktivní druhy různými cestami včetně fotodisociace a elektronový přenos. Jako příklad disociace může peroxid vodíku podstoupit homolytické štěpení, přičemž se štěpením O-O vazbou vytvoří dva hydroxylové radikály.

H2Ó2 → 2 · OH

Určitý azosloučeniny (jako azobisisobutyronitril ), může také fotolyticky štěpit a vytvářet dva alkylové radikály a plynný dusík:

RCH2-N = N-H2CR → 2 RCH2 + N2

Tyto volné radikály mohou nyní podporovat další reakce.

Atmosférické fotoiniciátory

Peroxidy

Peroxid vodíku, nejjednodušší peroxid

Protože molekulární kyslík může abstrakce atomů H z určitých radikálů, je HOO · radikál snadno vytvořen. Tento konkrétní radikál může dále abstrakce atomů H vytvářet H2Ó2nebo peroxid vodíku; peroxidy se mohou dále fotolyticky štěpit na dva hydroxylové radikály. Obyčejněji může HOO reagovat s volnými atomy kyslíku za vzniku hydroxy radikálu (· OH) a plynného kyslíku. V obou případech mohou vytvořené radikály · OH sloužit k oxidaci organických sloučenin v atmosféře.[1]

H2Ó2 → 2 · OH
HOO · + O → O.2 + · OH
· OH + CH4 → · CH3 + H2Ó

Oxid dusičitý

Oxid dusičitý, který významně přispívá k produkci smogu

Oxid dusičitý lze také fotolyticky štěpit fotony o vlnové délce menší než 400 nm[2] produkující atomový kyslík a oxid dusnatý.

NE2 → NO + O

Atomový kyslík je vysoce reaktivní látka a může izolovat atom vodíku z čehokoli, včetně vody.

O + H2O → 2 · OH

Oxid dusičitý lze regenerovat reakcí mezi určitými radikály obsahujícími peroxy a NO.

ROO · + NE → NE2 + RO ·

Molekulární kyslík

Ve stratosféře molekulární kyslík (O2) je důležitý fotoiniciátor, který začíná ozón -výrobní proces v ozónová vrstva. Kyslík může být fotolyzován na atomový kyslík světlem s vlnovou délkou menší než 240 nm.[3]

Ó2 → 2O

Atomový kyslík se pak může spojit s více molekulárním kyslíkem za vzniku ozonu.

O + O2 → O.3

Ozon však může být také fotolyzován zpět na O a O2.

Ó3 → O + O2

Atomový kyslík a ozon se navíc mohou spojit do O2.

O + O3 → 2 O.2

Tato sada reakcí řídí produkci ozonu a lze ji kombinovat pro výpočet jeho rovnovážné koncentrace.

Komerční fotoiniciátoři a použití

AIBN

Azobisisobutyronitril, běžně používaný průmyslový fotoiniciátor, a jeho rozpad na dva radikály a plynný dusík
Hlavní článek: Azobisisobutyronitril

Azobisisobutyronitril je bílý prášek často používaný jako fotoiniciátor pro polymery na vinylové bázi, jako je polyvinyl chlorid, také známý jako PVC. Protože tento konkrétní fotoiniciátor produkuje plynný dusík (N2) při rozkladu se často používá jako nadouvadlo ke změně tvaru a / nebo struktury plastů.

Benzoylperoxid

Benzoylperoxid, běžný fotoiniciátor používaný při výrobě plastů a při léčbě akné
Hlavní článek: Benzoylperoxid

Benzoylperoxid, podobně jako azobisisobutyronitril, je bílý prášek používaný jako fotoiniciátor v různých komerčních a průmyslových procesech, včetně výroby plastů. Na rozdíl od AIBN však benzoylperoxid produkuje při rozkladu plynný kyslík, což dává této sloučenině také řadu lékařských použití.[4]

Při kontaktu s pokožkou se benzoylperoxid rozpadá a mimo jiné produkuje plynný kyslík. Plynný kyslík je absorbován do pórů pokožky, kde ničí bakterii způsobující akné Cutibacterium acnes.

Vyrobené volné radikály mohou navíc rozkládat odumřelé buňky pokožky. Odstraněním těchto odumřelých buněk zabráníte ucpání pórů a v důsledku toho i akné.[5]

příklad polymerace akrylátu prostřednictvím radikální fotoiniciace. Tento typ hydrogelu se někdy používá pro biosenzory, protože použité podmínky jsou relativně v mysli proteinu, který umožňuje jejich zachycení v hydrogelu, při zachování funkčnosti a jsou dostatečně porézní, aby umožnily difúzi malých molekul. [6]

Kafhorchinon

Hlavní článek: kafrochinon

Kafrochinon (CQ) je fotosenzibilizátor používaný s aminovým systémem, který generuje primární radikály světelným zářením. Tyto volné elektrony poté útočí na dvojné vazby monomerů pryskyřice, což vede k polymeraci. Fyzikální vlastnosti vytvrzených pryskyřic jsou ovlivněny tvorbou primárních radikálů během počáteční fáze polymerace.

Viz také

Reference

  1. ^ vanLoon, str. 52–53
  2. ^ vanLoon, str. 74–79
  3. ^ vanLoon, str. 48–49
  4. ^ "Benzoylperoxid", chemicalland21.com, přístup 29. října 2009
  5. ^ "Benzoylperoxid" Archivováno 2010-05-26 na Wayback Machine, http://www.about.com, přístup 29. října 2009
  6. ^ Liao KC, Hogen-Esch T, Richmond FJ, Marcu L, Clifton W, Loeb GE (2008). „Perkutánní optický senzor pro chronické monitorování glukózy in vivo“ (PDF). Biosens Bioelectron. 23 (10): 1458–65. doi:10.1016 / j.bios.2008.01.012. PMID  18304798. Archivovány od originál (PDF) dne 26.04.2012.

Bibliografie

  • vanLoon, Gary W .; Duffy, Stephen J. (2005). Chemie životního prostředí: Globální perspektiva. New York, NY: Oxford University Press. ISBN  0-19-927499-1.