Photoredoxunterstützte

Photoredoxunterstützte Reaktionen bezeichnen chemische Reaktionen, die durch Lichtabsorption eines Photoredox-Katalysators aktiviert oder erleichtert werden. Durch Anregung entstehen stark reduzierte oder stark oxidierende Zwischenzustände, die Elektronentransfers mit Substraten ermöglichen und so Radikale oder Ionenbildungen verursachen.

Der Mechanismus beruht typischerweise auf einem Single-Electron Transfer, bei dem der angeregte Katalysator entweder Elektronen an Substrate abgibt oder von ihnen erhält. Der Katalysator wird in der Regel durch eine Rückreaktion regeneriert, oft durch das Substrat selbst oder einen zweiten Partner, sodass der Katalysatorzyklus fortgesetzt werden kann.

Anwendungsgebiete umfassen die Bildung von C–C-, C–N- und C–O-Bindungen, decarboxylative Funktionalisierung, Hydrofunktionalisierung, Kreuzkopplungen in Kombination mit Nickel oder anderen Metallen sowie die funktionelle Umgestaltung unreaktiver Substrate unter milderen Bedingungen. Photoredoxunterstützte Ansätze haben den Zugang zu Radikalpfaden und Transformationswegen eröffnet, die mit konventionellen Elektronentransfers schwer zugänglich sind. Sie finden breite Anwendung in der organischen Synthese, der Medicinalchemie und der Polymerchemie.

Zu den häufig eingesetzten Katalysatoren gehören metallische Komplexe wie Ruthenium(II)- bzw. Iridium(III)-Komplexe (z. B. Ru(bpy)3^2+, Ir(ppy)3) sowie organische Photokatalysatoren wie Eosin Y oder 4CzIPN. In vielen Fällen werden Photoredox-Katalyse und andere Katalysesysteme, etwa Ni- oder Cu-Katalyse, zu dualen Systemen kombiniert, um neue Transformationsräume zu erschließen.

Die photoredoxunterstützte Synthese hat sich als wichtiger Bestandteil moderner organischer Synthese etabliert, da sie milde Reaktionsbedingungen, breite Funktionalitätstoleranz und Zugang zu bislang schwer erreichbaren Radikalreaktionen bietet.