Fotoreaktioissa

Fotoreaktioissa tarkoitetaan kemiallisia reaktioita, joiden käynnistys tai kulku edellyttää valoenergiaa. Kun molekyyli absorboi fotonin, sen elektronit siirtyvät korkeammille energiatiloille, usein singlet- tai triplet-tiloihin. Tämä viritys mahdollistaa reagoimisen, jota termisissä olosuhteissa ei olisi yhtä todennäköistä. Valo voi käynnistää reaktion suoraan tai toimia katalyyttisesti yhdessä fotosensibrien tai valokatalyytin kanssa.

Fotoreaktioissa tapahtuu usein isomerisaatioita, hajoamisia ja erilaisia radikaalivälitteisiä reaktioita. Tyypillisiä reaktiotyyppejä ovat esimerkiksi [2+2]-cycloadditiot, elektrocykliset reaktiot photolukujen kautta sekä Norrish-tyypin I ja II reaktiot ketonien valoinalaisilla olosuhteilla. Reaktioiden valikoivuus riippuu valon aallonpituudesta, intensiteetistä sekä ympäristön vaikutuksesta.

Sovelluksiltaan fotoreaktiot ovat keskeisiä monilla aloilla. Luonnossa fotosynteesi perustuu valon keräämiseen ja kemiallisen energian siirtämiseen. Laboratoriossa valon avulla voidaan ajaa yksittäisiä organisen kemian reaktioita, kuten fotokemiallisia hajoamisia ja isomerisaatioita, sekä valokatalyyttisesti kiihdytettyjä reaktioita. Fotoredoksikatalyysi käyttää valon avulla mahdollistavia siirtäjä- tai reaktiokandidaatteja monien C–C- ja C–N-itojen muodostamiseksi. Lisäksi fotopolymerisaatiot ovat tärkeitä pintakäsittelyissä ja 3D-tulostuksessa.

Turvallisuus- ja ympäristöhuomioiden vuoksi reaktioissa käytetään oikeanlaista valonlähdettä (esim. LED- tai UV-lähteitä) ja tarvittavia suojelutoimenpiteitä valon sekä reaktiotuotteiden haitallisen vaikutuksen minimoimiseksi.