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I segreti della reazione di Norrish: perché questa reazione fotochimica può cambiare la stampa 3D ad alta precisione?
Nell'attuale era high-tech, l'applicazione della tecnologia di stampa 3D continua a espandersi e una delle reazioni chiave è la reazione di Norrish. La reazione prende il nome dal chimico britannico Ronald George Willeford Norrish e avviene principalmente nella reazione fotochimica di chetoni e aldeidi. Queste reazioni non solo sono di grande importanza nella chimica sintetica, ma stanno assumendo un valore sempre maggiore anche nella chimica ambientale e nella scienza dei materiali.
Tipi di reazione di Norish
Le reazioni di Norish possono essere divise in due tipi: Tipo I e Tipo II.
Tipo I
La reazione di Norrish di tipo I è la scissione fotochimica di chetoni e aldeidi, nota anche come scissione α, per produrre due intermedi radicalici liberi. Questo processo comporta l'assorbimento di fotoni da parte del gruppo carbonilico, che eccita il gruppo carbonilico a uno stato fotochimico di singoletto e può ottenere uno stato di tripletto attraverso un crossing-over intrasistema, portando infine alla formazione di un intermedio.
"Questi radicali possono ricombinarsi nei composti carbonilici originali e subire altre reazioni secondarie."
Il segnale della reazione di tipo I è particolarmente importante nel campo della fotopolimerizzazione, soprattutto nello sviluppo di fotoiniziatori. Dopo essere stato eccitato dalla luce ultravioletta o dalla luce visibile, il fotoiniziatore subisce una reazione di fotoscissione e i radicali liberi generati possono avviare efficacemente la polimerizzazione del monomero, ottenendo una progettazione della struttura 3D ad alta precisione.
"Ciò rende la reazione di Norrish di tipo I un meccanismo fondamentale nei processi di produzione additiva ad alta risoluzione."
Tipo II
A differenza del Tipo I, la reazione di Norrish di Tipo II comporta la reazione fotochimica di un composto carbonilico per generare un 1,4-diradicale tramite l'estrazione di γ-idrogeno. Questa reazione può dare origine a una reazione di decomposizione per produrre un alchene e un chetone, oppure a una ricombinazione interna dei due radicali liberi per formare un ciclobutano sostituito."Queste reazioni dimostrano il potenziale della reazione di Norrish nella sintesi organica, sebbene la sua utilità sintetica non sia ampia quanto quella della reazione di tipo I."
Impatto ambientale e applicazione
Oltre alla chimica sintetica, la reazione di Norrish svolge un ruolo importante anche nella chimica ambientale. Ad esempio, la fotolisi delle aldeidi a sette atomi di carbonio simula le reazioni chimiche che si verificano in natura per produrre alchini e composti aldeidici, che forniscono importanti dati sperimentali per le scienze ambientali.
"Uno studio ha scoperto che le nanoparticelle d'oro possono essere generate utilizzando i radicali liberi generati dalla fotolisi in acqua con acido tetracloroaurico, dimostrando il potenziale sintetico della reazione."
Casi attuali e prospettive future
Nel 1982, Leo Paquette completò la sintesi dei decacicloalcani utilizzando tre diverse reazioni di Norrish, dimostrando il potenziale valore di questa reazione nella sintesi organica. Inoltre, Phil Baran et al. hanno massimizzato con successo l'uso della reazione Norrish di tipo II nella sintesi totale del composto attivo ouabagenina, dimostrandone l'efficacia nella sintesi pratica.
"Con i progressi nella scienza dei materiali e nella tecnologia di stampa 3D, la reazione di Norrish potrebbe diventare un'importante forza trainante nello sviluppo di nuovi materiali in futuro."
Naturalmente, la reazione di Norrish è di grande importanza nella sintesi organica e nella scienza dei materiali, ma quali spunti possono fornirci queste reazioni fotochimiche per migliorare la precisione e l'efficienza della stampa 3D?
