ERC

Action Acronym: PHAROS

Action number: 741623

Action Title: Photocatalytic Generation of CarbAnions for organic Synthesis

Principal Investigator: Prof. Dr. Burkhard König

Host Institution: University of Regensburg, Germany

ERC Advanced Grant 2016

In the last ten years, photoredox catalysis has come to the forefront in organic synthesis as a powerful strategy for the activation of small molecules. Current approaches rely on the ability of metal complexes and organic dyes to convert visible light into chemical energy by engaging in single-electron transfer with organic substrates, thereby generating reactive intermediates, typically radical ions or by proton coupled electron transfer processes, radicals.

The project PHAROS aims to overcome the current limitation of visible light photocatalysis to radical chemistry and extend its use to carbon nucleophiles. This would not only open completely new pathways for photocatalysis, but also strengthen European leadership in the future development of photochemistry, where there is a strong European tradition. The ambitious aim of the project is build up on the well-developed knowledge of interactions between light and molecules.

Sichtbares Licht ist ein ideales Reagenz für die chemische Synthese, da es leicht zu erzeugen ist und auch im Überschuss angewandt keine Spuren hinterlässt. Geeignete farbige Photokatalysatoren absorbieren die Lichtenergie und wandeln sie in chemisch nutzbare Redoxenergie um. Damit werden dann Reaktionen angetrieben, die ohne den zusätzlichen Energieeintrag nicht möglich sind. Das Gebiet der chemischen Photokatalyse hat sich in den letzten Jahren zu einer wichtigen Methode in der organischen Synthesechemie entwickelt und wird hier in Regensburg im Graduiertenkolleg „Chemische Photokatalyse“ intensiv erforscht.

Der Energiegehalt von sichtbarem Licht ist im Vergleich zur Energie chemischer Bindungen allerdings nicht sehr hoch. Dies limitiert die Anwendung der Photokatalyse bislang auf labile chemische Moleküle und Reaktionsschritte, bei denen ein einzelnes Elektron übertragen wird. Genau hier setzt das ERC Projekt an: Es werden Verfahren entwickelt, die mehrere Photonen und mehrere Elektronen für die Synthesechemie verfügbar machen. Vorbild ist die biologische Photosynthese, in der vier Photonen und vier Elektronen zur Oxidation von Wasser und der Erzeugung von energiereichen Molekülen verwendet werden. Die chemischen Modelle zielen auf die Nutzung von zwei Photonen und zwei Elektronen, wodurch chemische Reaktionen mit sichtbarem Licht möglich werden sollen, die bislang den Einsatz hochreaktiver Metalle benötigen.