This dissertation presents innovative strategies for the transformation of cyclopropanes into complex bicyclic structures containing oxygen and nitrogen, using visible-light photocatalysis and Lewis acid catalysis. The first part of the work explores the synthesis of endoperoxides from cyclopropanated indenes using visible-light activation and acridinium-based organic photocatalysts. By introducing a novel phosphoric acid counteranion, the photocatalytic ring-expansion could be significantly optimized, leading to yields of up to 80% while maintaining stereoselectivity. The resulting endoperoxides are of interest due to their structural similarity to antimalarial agents like Artemisinin, highlighting their potential as leads in drug development. In another part, donor–acceptor-substituted cyclopropanes were subjected to a Lewis acid-mediated ring-opening followed by a cyclization cascade with thioureas. This process led to the formation of fused bicyclic lactam structures such as furo-, pyrano-, and pyrrololactams, which are motifs commonly found in biologically active natural products. Mild reaction conditions, good substrate scope, and mechanistic insights demonstrate the synthetic utility of the method. The work underlines the versatility of cyclopropanes as building blocks in organic synthesis and contributes to the advancement of environmentally friendly approaches for the construction of complex molecules with pharmacological relevance.

Diese Dissertation stellt innovative Strategien zur Umwandlung von Cyclopropanen in komplexe bicyclische Strukturen mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen vor, unter Verwendung von durch sichtbares Licht vermittelter Photokatalyse und Lewis-Säure-Katalyse. Der erste Teil der Arbeit untersucht die Synthese von Endoperoxiden aus cyclopropanierten Indenen mittels Lichtaktivierung und organischer Acridinium-Photokatalysatoren. Durch die Einführung eines neuartigen Phosphorsäure-Gegenions konnte die photokatalytische Ringerweiterung signifikant optimiert werden, was zu Ausbeuten von bis zu 80 % bei gleichbleibender Stereoselektivität führte. Die resultierenden Endoperoxide sind aufgrund ihrer strukturellen Ähnlichkeit zu Antimalariamitteln wie Artemisinin von Interesse und zeigen Potenzial als Leitstrukturen in der Wirkstoffentwicklung. In einem weiteren Teil wurden donor–akzeptor-substituierte Cyclopropane einer Lewis-Säure-vermittelten Ringspaltung unterzogen, gefolgt von einer Cyclisierungskaskade mit Thioureas. Dieser Prozess führte zur Bildung von bicyclischen Laktamstrukturen wie Furo-, Pyrano- und Pyrrololaktamen, die typische Motive in biologisch aktiven Naturstoffen darstellen. Milde Reaktionsbedingungen, eine gute Substrattoleranz und mechanistische Einblicke unterstreichen den synthetischen Nutzen der Methode. Die Arbeit betont die Vielseitigkeit von Cyclopropanen als Bausteine in der organischen Synthese und leistet einen Beitrag zur Entwicklung umweltfreundlicher Verfahren für den Aufbau komplexer, pharmakologisch relevanter Moleküle.