Die Umwandlung nachwachsender Rohstoffe in Biokraftstoffe oder Industriechemikalien stellt in der heutigen Zeit eine große wissenschaftliche Herausforderung dar. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden daher neue katalytische Reaktionswege für solche Umwandlungen untersucht. Zu diesem Zweck wurden die beiden aus Ligno-Cellulose zugänglichen Plattformchemikalien 5-(Hydroxymethyl)furfural (HMF) und Lävulinsäure (LA) mit Hilfe katalytischer Reaktionen in verschiedene technisch interessante Zielprodukte überführt.Im ersten Teil der Arbeit wird erstmalig die homogen katalysierte Decarbonylierung von HMF beschrieben. Es konnte gezeigt werden, dass molekulare Iridium- und auch Rhodium-Phosphin-Katalysatoren in der Lage sind HMF Furfurylalkohol (FFA) umzuwandeln. Neben der Entwicklung eines geeigneten Katalysatorsystems war hier besonders die Identifizierung geeigneter Reaktionsbedingungen von Bedeutung, da HMF eine wenig stabile Verbindung ist und bei höheren Temperaturen oder in Gegenwart von Säuren (auch in Spuren) zur Bildung wenig definierter, polymerer Verbindungen (sog. Humine) neigt. Deren Bildung konnte aber durch die Verwendung von komprimiertem Kohlendioxid (CO2) vollständig unterdrückt werden. Das CO2 bildet zusammen mit dem verwendeten Lösungsmittel eine sog. expandierte Flüssigphase, deren veränderte physikalische Eigenschaften die Polymerisationsreaktionen unterbinden. Mit diesem System konnten FFA-Ausbeuten bis zu 95 % erzielt werden. Im Rahmen eines Liganden- Screenings zur weiteren Optimierung der Reaktion wurde außerdem gefunden, dass bestimmte Phosphinliganden zu einer deutlichen Selektivitätsänderung führen. So konnten neben dem ersten Produkt FFA auch die Produkte 2-Methylfuran (MF, bis zu 40 % Ausbeute), Furfural (22 %) und Furan (23 %) dargestellt werden. Insbesondere die Bildung von MF ist bemerkenswert, da bis dato nur hydrogenolytische Verfahren zu dessen Herstellung bekannt sind, hier aber ein wasserstofffreies Verfahren gefunden werden konnte.Im zweiten Teil der Arbeit wird die ebenfalls homogen katalysierte Hydrierung und Dehydratisierung von Lävulinsäure (LA) behandelt. Die selektive und flexible Umwandlung von LA zu den drei wichtigen Verbindungen gamma-Valerolacton (GVL), 1,4-Pentandiol (PDO) und 2-Methyltetrahydrofuran (MTHF) mit einem molekularen Katalysator konnte beschrieben werden. Die Ausbeuten zu jedem der Zielprodukte konnten durch Variation verschiedener Reaktionsparameter auf jeweils über 90 % gesteigert werden. Die Umwandlungen wurden ohne zusätzliches Lösungsmittel durchgeführt und das Katalysatorsystem wurde in situ gebildet. Die Acidität der Reaktionsmischung wurde mit Hilfe verschiedener Additive eingestellt.Auf der Basis dieser experimentellen Ergebnisse konnte ein grundlegendes Verständnis der ablaufenden Reaktionsschritte gewonnen werden. Dieses Verständnis konnte dann durch computerchemische Untersuchungen vertieft werden. Mit Hilfe dichtefunktional-theoretischer Rechnungen (DFT) wurde ein plausibler Mechanismus für die katalytische Hydrierung verschiedener Carbonyl-Derivate (Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester und Lactone) mit dem [Ru(TriPhos)H] + -Fragment postuliert. Es wurde gezeigt, dass jede der Verbindungsklassen nach einem einheitlichen Mechanismus hydriert werden kann, bei dem im ersten Schritt ein Hydrid vom Metallzentrum auf den Carbonyl-Kohlenstoff übertragen wird (migratorische Insertion). Im zweiten Schritt erfolgt dann durch sigma-Bindungsmetathese eines nicht-klassischen Wasserstoff-Liganden die Übertragung eines Protons auf den Carbonyl-Sauerstoff. Es wurde gezeigt, dass die initiale Hydridübertragung der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist und dass die bestimmten Aktivierungsenergien mit den experimentellen Ergebnissen im Einklang sind. Auch die Bedeutung der sauren Additive konnte mechanistisch erklärt werden.