In order to develop a better understanding of the great potential of Cu-photoredox catalysis mechanistic investigations on Cu(I)- and Cu(II)-Catalysis was carried out. Basic concepts of its mechanisms have already been established, yet the detailed description of the proposed inner sphere pathways is still incomplete. In this thesis different tools of physical organic chemistry were used to investigate key intermediates of the radical deactivation pathway. This involved computational (DFT, TD-DFT), spectroscopical (EPR, NMR, UV/Vis) and synthetical approaches as well as close cooperation with organic synthetics. The importance of ligand exchange and substrate coordination was established in the study of the Copper(II)-photocatalyzed decarboxylative oxygenation of phenylacetic acids. The stabilizing effect of copper on radical intermediates was investigated in the stereoselective synthesis of α-mannosides. Mechanistic investigations on the Cu(I)-photocatalyzed bromonitroalkylation of olefins revealed crucial information on the kinetics of radical intermediates as well as the stabilization of radical intermediates via a deactivation pathway. This work adds valuable insight into opportunities and boundaries of Cu-photoredox catalysis and lays the computational groundwork for dynamic and multireference calculations.

Um das Potential von Kupfer-Photoredox Katalyse weiterzuentwickeln, wurden mechanistische Untersuchungen an Cu(I)- und Cu(II)-Katalyse durchgeführt. Etablierte Konzepte des Mechanismus wurden um eine detaillierte Beschreibung des Inner-Sphere-Mechanismus erweitert. In dieser Arbeit wurden verschiedene Werkzeuge der physikalischen organischen Chemie kombiniert, um Schlüssel-Intermediate des Katalyse Zyklus zu identifizieren. Es wurden computerchemische Berechnungen (DFT, TD-DFT), Spektroskopie (EPR, NMR, UV/Vis) und synthetische Ansätze verfolgt und mehrere Cu-katalysiere Reaktionen untersucht. In der Kupfer(II)-katalysierten Decarboxylierung von Phenylessigsäure wurde gezeigt, dass Ligandenaustausch und Substrat-Koordination einen essentiellen Einfluss auf die Produktbildung haben. In der stereoselektiven Synthese von α-Mannosiden wurde der stabilisierende Effekt von Kupfer auf radikalische Intermediate gezeigt. Untersuchungen der Cu(I)-photokatalysierten Bromonitroalkylierung von Olefinen offenbarten wesentliche kinetische Informationen über radikalische Intermediate und ein Deaktivierungspfad, der Nebenreaktionen unterdrückt, wurde aufgedeckt. Diese Arbeit ergänzt die Kupfer-Photoredox Katalyse um wertvolle Erkenntnisse und legt den Grundstein für multi-Referenz Methoden, sowie die dynamische Betrachtung von Deaktivierungspfaden.