Autor: Astrid Beyer

Die Herausforderung in der chemischen Synthese bei der Entwicklung selektiver und gleichzeitig auf eine breite Substratpalette anwendbarer Reaktionen ist durch die steigende Nachfrage an pharmazeutischen Produkten sowie Pflanzenschutzmitteln und Farb- bzw. Duftstoffen größer denn je. Dabei wurden besonders die vergangenen Jahrzehnte durch die Entwicklung immer leistungsfähigerer und effizienterer Katalysatoren zur Darstellung organischer Moleküle geprägt. Gegenwärtig durchlaufen vier von fünf Produkten aus der chemischen Industrie einen Katalysezyklus während ihres Herstellungsverfahrens, wobei ca. 60% der Produktion an Chemikalien durch Übergangsmetallkatalysatoren ermöglicht wird. Mit Hilfe des Einsatzes von Katalysatoren werden Reaktionen in Bezug auf Ausbeute und Verminderung von Abfall- und Nebenprodukten immer weiter optimiert, um so den spezifischen Energiebedarf zu senken und den Anspruch an einen grünen und nachhaltigen chemischen Prozess1 zu erfüllen. Trotz dieser Vorteile gelten aber besonders in der pharmazeutischen Industrie übergangsmetallfreie und organokatalysierte oder baseninduzierte Reaktionen als erstrebenswert, da durch Verwendung von schwermetallhaltigen Katalysatoren bzw. Synthesereagenzien Spuren dieser in das Produkt eingebracht werden können. So besteht z. B. bei homogenen palladiumkatalysierten Reaktionen die Möglichkeit, dass die gesamte Menge an Palladium, nach dessen Isolierung, im Produkt verbleibt.2 Anschließend müssen die Metallverunreinigungen durch Reinigungsprozesse wieder entfernt werden, was neben den meist hohen Kosten des Übergangsmetalls einen zusätzlichen finanziellen Aufwand bedeutet. Gerade in jüngster Zeit sind übergangsmetallfreie Alternativen zu den klassischen, meist kupfer- oder palladiumkatalysierten Kohlenstoff–Kohlenstoff-, Kohlenstoff–Stickstoff-, Kohlenstoff– Sauerstoff- und Kohlenstoff–Schwefel-Bindungsknüpfungen in den Fokus des Interesses gerückt.3 Dabei werden die Reaktionen entweder von organischen Molekülen katalysiert oder allein durch starke Basen wie Kaliumhydroxid bzw. Kalium-tert-butanolat vermittelt.4 Die Entwicklung neuer, übergangsmetallfreier Synthesemethoden steht noch an ihrem Anfang und legt die Basis für weitere Optimierungen und Anwendungsmöglichkeiten in Forschung und Industrie.