Visible-Light-Driven Functionalisation of White Phosphorus

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	7 January 2022
Referee:	Prof. Dr. Robert Wolf
Date of exam:	30 July 2020
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Anorganische Chemie Chemistry and Pharmacy > Institut für Anorganische Chemie > Arbeitskreis Prof. Dr. Robert Wolf
Keywords:	Phosphorus, Photocatalysis, Phosphines
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	44320

Abstract (English)

This thesis reports mainly on photocatalytic transformation of white phosphorus into tertiary phosphines and quaternary phosphonium salts. Chapter 1 reviews state-of the-art processes to transform white phosphorus into monophosphorus compounds. Reactions of white phosphorus in basic media, with anionic carbon centered nucleophiles and with carbenes are discussed. In addition, electrochemical and ...

Abstract (English)

This thesis reports mainly on photocatalytic transformation of white phosphorus into tertiary phosphines and quaternary phosphonium salts. Chapter 1 reviews state-of the-art processes to transform white phosphorus into monophosphorus compounds. Reactions of white phosphorus in basic media, with anionic carbon centered nucleophiles and with carbenes are discussed. In addition, electrochemical and radical mediated methods are presented. Chapter 2 shows the first successful example of a direct and photocatalytic transformation of white phosphorus into organophosphorus compounds. Using the iridium catalyst [Ir(dtbbpy)(ppy)2]PF6 (dtbbpy = 4,4′-bis-tertbutyl-2,2′-bipyridine, ppy = 2-(2-pyridyl)phenyl) and the sacrificial donor triethylamine, a variety of aryl phosphines and phosphonium salts are obtained. The substrate scope of this method and the results of mechanistic investigations are described. Chapter 3 investigates the use of an organocatalyst 3DPAFIPN as an alternative to the iridium catalyst used in the
previous chapter. With this catalyst, direct catalytic P4 functionalisation was likewise achieved. Moreover, the photocatalytic synthesis of unsymmetrical phosphines and phosphonium salts was achieved starting from the precursors phenylphosphine and diphenylphosphine. The results of this thesis are summarised in Chapter 4.

Translation of the abstract (German)

Diese Dissertation beschreibt Untersuchungen zur photokatalytischen Synthese von tertiären Phosphanen und quarternären Phosphoniumsalzen aus weißem Phosphor. Kapitel 1 gibt zunächst einen Überblick über bereits bekannte Methoden zur Umsetzung von weißem Phosphor in Monophosphorverbindungen. Dabei wird auf Reaktionen des weißen Phosphors in basischen Lösungen, mit anionischen ...

Translation of the abstract (German)

Diese Dissertation beschreibt Untersuchungen zur photokatalytischen Synthese von tertiären Phosphanen und quarternären Phosphoniumsalzen aus weißem Phosphor. Kapitel 1 gibt zunächst einen Überblick über bereits bekannte Methoden zur Umsetzung von weißem Phosphor in Monophosphorverbindungen. Dabei wird auf Reaktionen des weißen Phosphors in basischen Lösungen, mit anionischen kohlenstoffzentrierten Nukleophilen und mit Carbenen eingegangen. Des Weiteren werden elektrochemische und radikalische Methoden diskutiert. Im zweiten Kapitel wird das erste Verfahren zur direkten und photokatalytischen Umsetzung von weißem Phosphor in Organophosphorverbindungen vorgestellt. Die Verwendung des Iridiumkatalysators [Ir(dtbbpy)(ppy)2]PF6 (dtbbpy = 4,4′-bis-tertbutyl-2,2′-bipyridine, ppy = 2-(2-pyridyl)phenyl) und von Triethylamin als Opfersubstrat ermöglicht hierbei die Synthese einer Reihe von Arylphosphanen und Arylphosphoniumsalzen. Die Substratbreite der Reaktion wird beschrieben und die Ergebnisse mechanistischer Untersuchungen werden ausführlich diskutiert. Kapitel 3 untersucht die Verwendung des Organokatalysators 3DPAFIPN als Alternative zu dem im vorherigen Kapitel beschriebenen Iridiumkatalysators. Mit diesem
Katalysator konnte die katalytische, direkte P4 Funktionalisierung auf ähnliche Weiße realisiert werden. Außerdem wird die Synthese von unsymmetrischen Phosphanen und Phosphoniumsalzen ausgehend von Phenylphosphan und Diphenylphosphan beschrieben. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden in Kapitel 4 zusammengefasst.

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