2. Фотохимические реакции

К основным фотохимическим реакциям, протекающим в органичес­ких соединениях, являющихся основой при синтезе фоточувствитель­ных материалов, относятся: фотолиз, фотоприсоединение, фотоперег­руппировка, фотоперенос, фотосенсибилизация.

Фотолиз (фотораспад) - разложение исходной молекулы на хими­чески активные части: свободные радикалы или ионы. Различают два типа фотолиза:

фотодиссоциацию - (распад исходной молекулы на свободные ра­дикалы)

h

A₁A₂  [A₁A₂]*  A₁^ + A₂^ (1.13)

и фотоионизацию (распад исходной молекулы на ионы)

h

А₁А₂  [А₁А₂]*  А₁⁺ + А₂^-, (1.14)

где А₁А₂ - молекула в основном состоянии; [А₁А₂]* - молекула в возбужденном состоянии; А₁, А₂ - свободные радикалы; А₁⁺, А₂^- - ионы.

Фотоприсоединение - присоединение к активированной молекуле другой молекулы. Возможны следующие виды фотоприсоединения:

фотодемиризация (образование из двух молекул исходного ве­щества нового, называемого димером)

h

А₁  А₁* + А₁  А₁*А₁  А₁А₁; (1.15)

фотооксидирование (присоединение к активированной молекуле кислорода)

h

А  А* + О₂  [А*О₂]  АО₂; (1.16)

фотогидролиз (взаимодействие активированной молекулы с водой)

h

А  А* + H₂O  H-A-OH; (1.17)

фотополимеризация (объединение молекул мономера в макромоле­кулы, в результате чего молекулы мономера становятся звеньями в структуре последних).

Фотоперегруппировка - перегруппировка атомов в структуре ак­тивированной молекулы. Различают два вида фотоперегруппировки:

фотоизомеризацию (поворот одной группы атомов относительно другой или иное изменение геометрической конфигурации активиро­ванной молекулы)

AF A F * A C

\ / h \ / \ /

C = D  C=D  C=D ; (1.18)

/ \ / \ / \

B C B C B F

фотоаутомеризацию (изменение положения отдельных атомов в структуре активированной молекулы)

H H * OH

/ \ h / \ /

A O  A O  A . (1.19)

\ / \ / \\

B B B

Фотоперенос электрона - отщепление электрона от некоторых активированных молекул под действием света.

Фотосенсибилизация - передача энергии возбуждения от молеку­лы одного вида к молекуле другого вида, приводящая к химическому превращению веществ.

Энергия активации, необходимая для возбуждения молекул, нап­равленность и регулируемость фотохимических реакций зависят от химического состава вещества и наличия различных функциональных групп в его структуре. введение в структуру вещества хромофорфных и ауксохромных групп увеличивает светочувствительность компози­ций. При этом поглощение излучения происходит в более длинновол­новой области спектра.

Многие из рассмотренных реакций протекают при экспонировании светочувствительных, в том числе и фоторезистивных материалов. При этом они часто протекают одновременно в едином процессе.