Fotocyclisierungen

Fotocyclisierung ist ein Oberbegriff für photochemische Reaktionen, bei denen ein Molekül durch Bestrahlung mit Licht eine neue Ringstruktur bildet. Der Ringabschluss erfolgt oft im angeregten Zustand, wodurch andere Reaktionspfade möglich sind, als bei thermischen Cyclisierungen. Typischerweise führt die Lichtanregung zur Bildung einer neuen kovalenten Bindung zwischen zwei Teilen des Moleküls, was zur Bildung von fünf- oder sechsringigen Systemen beitragen kann.

Mechanistisch können Fotocyclisierungen im Singulett- oder im Tripletzustand ablaufen. Sie können durch direkte Anregung des Substrats oder durch Energieübertragung von einem Photosensibilisator erfolgen. Die Reaktionspfade können von der Substratstruktur, dem Lösungsmittel und der Anwesenheit von Sauerstoff abhängen. Oft zeigen sich charakteristische stereochemische Merkmale, die durch die orientierte Ausrichtung der reagierenden Gruppen bestimmt werden.

Typische Substrate umfassen Enyn- und Diyn-Systeme, o-alkynylarylverbindungen sowie Stilbene- und Diarylethen-Derivate. Die Produkte reichen von benzannulierten Inden-, Tetralin- oder Naphthalen-Systemen bis zu heterocyclischen Strukturen. Durch anschließende oxidative Schritte oder weitere Umlagerungen lassen sich aus den im Licht gebildeten Zwischenprodukten stabile aromatische Systeme herstellen.

Anwendungen der Fotocyclisierung liegen in der organischen Synthese, der Bildung polyzyklischer Aromaten, der Entwicklung von Photoschaltern (bei Diarylethen) sowie in Materialien- und Wirkstoffforschung. Die Methode bietet eine Möglichkeit, Ringstrukturen effizient durch Licht einzuführen, erfordert jedoch oft sorgfältige Optimierung von Lichtquelle, Substratdesign, Lösungsmittel und Sauerstoffbedingungen, da Nebenreaktionen wie Photoisomerisierung oder Photodegradation auftreten können.