Fotodimerisaatiota

Fotodimerisaatio on kemiallinen reaktio, jossa kaksi samanlaista molekyyliä liittyy toisiinsa valon vaikutuksesta muodostaen dimerin. Organisessa kemiassa yleisin mekanismi on [2+2] fotodimerisaatio, jossa kaksi alkeni- tai areneihin liittyvää sidosparia muodostaa cyclobutaaniren rakenteen. Terminen [2+2] cycloaddition on orbitalisilta syistä usein kielletty, mutta fotokemiallisesti sallittu, minkä vuoksi reaktio voidaan käynnistää UV-valolla tai fotosensoreiden avulla.

Reaktio etenee tyypillisesti siten, että molekyylit virittyvät valon vaikutuksesta, jolloin ne voivat liittyä toisiinsa muodostaen cyclobutaaniren. Reaktio voi tapahtua suoraan valon avulla tai energiansiirron kautta fotosensorein, kuten bentsofenonoin tai asetonin avulla. Sekä singlet- että triplet-tilat voivat osallistua reaktioon, ja triplet-tilan rooli vaihtelee substraatin mukaan.

Substraatit voivat olla monenlaisia: tyypillisiä ovat alkeeni- ja aryleeniyhdisteet sekä coumarin- ja anthracene-derivaatit, joiden dimerit ovat usein tutkittu esimerkkejä. Geometrialla ja substituenttien sijoittelulla on suuri vaikutus siihen, millainen cyclobutaanidikointi muodostuu ja miten reaktio etenee.

Sovellukset kattavat valokovaksoinnin ja valonhallintaan perustuvat materiaalit sekä fotolithografian apuvälineet. Joissakin järjestelmissä fotodimerisaatio on reversiibilejä, mikä mahdollistaa valon avulla tapahtuvan dynaamisen materiaalin ja kiinnitys- tai uudelleenmuokkauksen.