Sustainable Photochemical Approaches: Dual Iron-Photocatalysis and Transformations under Continuous Photo-Flow Conditions

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	22 Januar 2026
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Oliver Reiser
Tag der Prüfung:	19 Dezember 2025
Institutionen:	Chemie und Pharmazie > Institut für Organische Chemie > Lehrstuhl Prof. Dr. Oliver Reiser
Stichwörter / Keywords:	dual photocatalysis, ligand-to-metal charge transfer, hydroformylation, photo-flow reactor, photocyclopropanation, iodoamination
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	78489

Zusammenfassung (Englisch)

In recent decades, metals such as iridium and ruthenium have become increasingly important in photocatalysis. However, their use is considered unsustainable as they are among the rarest elements in the world. In contrast, iron is used as a sustainable photocatalyst, based on a ligand-to-metal charge transfer (LMCT) as the photocatalytic mechanism. Using iron in a dual-catalytic system with ...

Zusammenfassung (Englisch)

In recent decades, metals such as iridium and ruthenium have become increasingly important in photocatalysis. However, their use is considered unsustainable as they are among the rarest elements in the world. In contrast, iron is used as a sustainable photocatalyst, based on a ligand-to-metal charge transfer (LMCT) as the photocatalytic mechanism. Using iron in a dual-catalytic system with 9,10-dicyanoanthracene, the hydroformylation, -acylation, and -carboxylation of Michael acceptors have been realized by employing symmetric 1,3,5-trioxanes as starting material and by varying the deprotection strategies. The process proved to be robust and enables the synthesis of aldehydes, ketones, or carboxylic acids.
In addition to photocatalysis, photochemical reactions can be optimized in terms of sustainability and safety through the use of flow reactors. For this purpose, photocyclopropanation of heteroaromatics and iodoamination of unsaturated compounds were carried out in a flow reactor under photochemical conditions. Photocyclopropanation is based on the light-induced release of a carbene as an intermediate through the use of diazo esters. The use of dimethyl carbonate as a biodegradable solvent increased the sustainability and yield of the chemical reaction. In the iodoamination of alkenes, the reaction previously carried out in a batch reactor was transferred to the photo-flow reactor, which increased productivity. In a second step, the products were converted into a variety of compounds. A cascade of two consecutive reactions in the flow reactor enabled the synthesis of aziridines, an important product in medicinal chemistry.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

In den letzten Jahrzehnten nahmen Metalle wie Iridium oder Ruthenium einen herausragenden Stellenwert in der Photokatalyse ein. Ihr Einsatz gilt jedoch als nicht nachhaltig, da sie zu den seltensten Elementen der Welt gehören. Demgegenüber steht die Verwendung von Eisen als nachhaltiger Photokatalysator, bei dem ein Ligand-zu-Metall-Ladungstransfer (LMCT) als photokatalytischer Mechanismus ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

In den letzten Jahrzehnten nahmen Metalle wie Iridium oder Ruthenium einen herausragenden Stellenwert in der Photokatalyse ein. Ihr Einsatz gilt jedoch als nicht nachhaltig, da sie zu den seltensten Elementen der Welt gehören. Demgegenüber steht die Verwendung von Eisen als nachhaltiger Photokatalysator, bei dem ein Ligand-zu-Metall-Ladungstransfer (LMCT) als photokatalytischer Mechanismus zugrunde liegt. Unter Verwendung von Eisen in einem dual-katalytischen System mit 9,10-Dicyanoanthracene wurde hier die Hydroformylierung, -acylierung und -carboxylierung von Michael-Akzeptoren durch Einsatz von symmetrischen 1,3,5-Trioxanen als Startmaterial und durch Variation der Entschützungsstrategien realisiert. Der Prozess erwies sich als robust und ermöglicht die Synthese von Aldehyden, Ketonen oder Carbonsäuren.
Neben der Photokatalyse können photochemische Reaktionen durch den Einsatz von Durchflussreaktoren hinsichtlich Nachhaltigkeit und Sicherheit optimiert werden. So wurde einerseits die Photocyclopropanierung von Heteroaromaten und andererseits die Iodoaminierung von ungesättigten Verbindungen im Durchflussreaktor unter photochemischen Bedingungen realisiert. Die Photocyclopropanierung basiert auf der lichtinduzierten Freisetzung eines Carbenes als Intermediat durch den Einsatz von Diazoestern. Die Verwendung von Dimethylcarbonat als biologisch abbaubares Lösemittel erhöhte die Nachhaltigkeit und die Ausbeute der chemischen Reaktion. Bei der Iodoaminierung von Alkenen konnte die zuvor im Batchreaktor realisierte Reaktion in den Photodurchflussreaktor übertragen werden, wodurch die Produktivität zunahm. In einem zweiten Schritt wurden die Produkte zu vielfältigen Produkten umgesetzt. Durch eine Kaskade zweier nacheinander durchgeführter Reaktionen im Durchflussreaktor war die Synthese von Aziridinen, einem wichtigen Produkt in der medizinischen Chemie, möglich.

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