Visible light photoredox catalysis has proven to be a powerful tool for promoting transformations in organic synthesis. Hence this project was carried out to develop tools for predicting reactivity patterns of visible light- promoted redox reactions. Fluorination is of immense importance in organic chemistry, and so is trifluoromethoxylation. The fluorination reaction has been studied for a long time and has been accomplished in milder ways, while the generation of a trifluoromethoxy-radical at room temperature and atmospheric pressure remains a challenge. The design of the reaction in this project is to overcome the instability and take control of the catalytic event under visible- light photocatalytic conditions. The trifluoromethoxylation reaction proceeded at room temperature with the reaction time of 60 min using acetonitrile as the solvent and blue LED (10 W) as the external light source. No yield of the desired product was obtained for any of the substrates. More surprisingly, in all entries, 3,3-diphenylprop-2-en-1-ol was attained as a side product. The same side product was also detected in the entry with ambient light, concluding that the reaction was completed without any external light source. Thus, no photoredox catalysis took place. / Fotoredoxkatalys via ljus inom det synliga spektrat har visat sig vara ett kraftfullt verktyg för att gynna reaktioner inom organisk syntes. Detta projekt genomfördes med syfte att utveckla verktyg avsedda för att förutspå reaktivitetsmönster vid fotoredoxkatalys med synligt ljus. Fluorinering och trifluorometoxylering är viktiga verktyg inom organisk syntes. Fluorineringsreaktionen har studerats länge och har kunnat genomföras under milda reaktionsbetingelser, medan generering av trifluorometoxyradikal vid rumstemperatur och atomsfärstryck fortfarande är en utmaning. Reaktionen i det här projektet är designad för att kringgå instabilitetsproblemet och ta kontroll över katalysmomentet, under fotokatalysförhållanden i synligt ljus. Reaktionen utfördes i rumstemperatur med en reaktionstid på 60 minuter, med acetonitril som lösningsmedel och blå LED (10 W) som extern ljuskälla. Inget av substraten reagerade till den önskade produkten. Mer överraskande var att 3,3-difenylprop-2-en-1-ol erhölls som sidoprodukt vid alla reaktionsstillfällen. Samma sidoprodukt upptäcktes även vid reaktion genomförd i dagsljus, vilket indikerar att reaktionen skedde utan någon extern ljuskälla. Således skedde ingen fotoredoxkatalys.

Fotoredoxkatalys tillhandahåller möjligheter att utveckla nya hållbara kemiska reaktionsvägar. När fotokatalysatorn bestrålas med synligt ljus möjliggörs elektronöverföring till eller från substratet som i sin tur medför alstring av reaktiva fria radikaler. Kolradikaler, genererade med fotoredox-katalys från alkyloxalataktiverade alkoholer, har framgångsrikt kopplats till sulfinyliminer och möjliggör därigenom syntes av onaturliga α-aminosyror. Reaktionen utförs vid rumstemperatur och kräver endast extern energi i form av synligt ljus för att aktivera den iridium-baserade fotokatalysatorn. Den höga tillgängligheten av alkoholer utgör ett rimligt skäl för att använda dem som startmaterial. I detta projekt har tertiära alkoholer resulterat i framgångsrika reaktioner. / Photoredox catalysis provides opportunities to develop new sustainable chemical reaction pathways through single-electron transfer events and generation of reactive free-radical species. In this thesis carbon radicals, generated with photoredox catalysis from alkyl oxalate-activated alcohols, have successfully been coupled to sulfinyl imines and thereby enabling synthesis of unnatural α-amino acids. The reaction is performed at room temperature and only requires external energy in the form of visible light to activate the iridium-based photocatalyst. The abundance and availability of alcohols presents good reasons to use them as radical precursors. Under the developed reaction conditions, tertiary alcohols proved to be successful radical precursors, giving the desired product in good yield.

Fotoredoxkatalys har nyligen genomgått en renässans inom organisk kemi då metoden har möjliggjort framtagandet utav nya reaktionsvägar med milda reaktionsbetingelser genom att använda sig av synligt ljus. I det här arbetet undersöktes metodens bredd genom att kombinera metoden med väteatomöverföringskatalys för att funktionalisera C–H bindningar i α-position till heteroatomer och på så sätt skapa icke-naturliga α-aminosyror. Resultaten från detta arbete gav upp till 60% utbyte genom att kombinera dessa två katalysmetoder för substrat med Boc som skyddsgrupp, medan tertiära aminer inte krävde en väteatomöverföringskatalysator för kunna funktionaliseras. Den syntetiska metoden utan väteatomöverföringskatalys verkar dock inte vara applicerbara för sekundära aminer, men ser ut att fungera för C–H aktivering i α-position till svavelatomer vilket tyder på denna simplare metod utan väteatomsöverföring bör vara applicerbar för flera typer av substrat än för bara aminer / Photoredox catalysis has recently undergone a renaissance in the field of organic chemistry due the enabling of new reaction pathways under mild reaction conditions using visible light. In this work, the scope of this technology was explored by combining it with hydrogen atom transfer (HAT) to perform C–H functionalization in α-position to heteroatoms for synthesis of unnatural α-amino acids. The results showed that this is a viable method, gaining up to 60% yield using a dual catalytic system for Boc protected amines, while the functionalization of tertiary amines does not require HAT in order to work. Secondary amines proved to be non-applicable using the developed synthetic route without HAT catalyst while C–H activation in α-position to sulfur atoms gave similar response as tertiary amines – indicating that C–H activation without HAT should be applicable to a wider substrate scope than only using amines.