Sustainable Catalysis. Challenges and Practices for the Pharmaceutical and Fine Chemical Industries....
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Sustainable Catalysis Nachhaltige Chemie umfasst das Design, die Herstellung und die Verwendung chemischer Ver- bindungen und Prozesse, die als effizi- ent, sicher und umweltfreundlich einge- stuft werden. Die Prinzipien der grɒnen Chemie, die in den 1990er Jahren etabliert wurden, zeigen den Weg zur Nachhaltigkeit. Die chemische Industrie ist offensichtlich der Nutznie- ßer, aber auch ein Protagonist, aller auf diesem Gebiet erzielten Fortschritte. Die nachhaltige Katalyse gehçrt zum zentralen Bereich der grɒnen Chemie. Sie liefert selektive und sichere Prozesse, in denen Energie- und Atomçkonomie eine wichtige Rolle spielen, und ist heutzutage ein wichtiger Partner der pharmazeu- tischen und Feinchemikalienindustrie. Sustainable Catalysis bietet eine Ƞbersicht ɒber entsprechende katalytische Umsetzungen, die besonders in der Herstellung von Pharmaka und Feinchemikalien verwendet werden kçnnen. Fɒr die Auswahl der in dem Buch behandelten Themen wurden zwei Quellen herangezogen: Eine Liste von Schlɒssel- reaktionen, die vom „Pharmaceutical Roundta- ble“, einem 2005 vom ACS Green Chemistry In- stitute und fɒhrenden Pharmafirmen gegrɒndeten Forum, erstellt wurde, und ferner die Themen, die in den von der Applied Catalysis Group of the Royal Society of Chemistry und der Fine Chemi- cals Group of the Society of Chemical Industry gemeinsam abgehaltenen „Challenges“-Konferen- zen als aktuell hervorgehoben wurden. Die meisten Themen werden zunȨchst unter akademischen und anschließend unter industriellen Aspekten be- leuchtet. Dieser duale Ansatz, der dieses Buch klar von frɒheren Publikationen zu dem Thema unter- scheidet, bietet einen ausgewogenen Blick auf den Nutzen und die Grenzen eines Prozesses sowie die noch zu lçsenden Probleme, um von der Grundla- genforschung zu industriellen Anwendungen zu gelangen. Den Herausgebern und den renommier- ten Autoren aus Hochschulen und der Industrie ist es dadurch ausgezeichnet gelungen, den Stoff dar- zustellen. Das Buch umfasst 16 Kapitel. In Kapitel 1 steht die katalytische Reduktion von Amiden zu Aminen ohne die Verwendung von Metallhydriden im Mittelpunkt. Nach einer eleganten Einleitung, in der die Bedeutung dieses Prozesses in Synthesen von Pharmaka anhand von Beispielen herausge- stellt wird, werden Fortschritte in der Hydrierung und Hydrosilylierung von Amiden beschrieben. Die verschiedenen Reaktionen werden unter dem Aspekt grɒne Chemie behandelt, wobei auch Grenzen klar aufgezeigt werden. In Kapitel 2 wird die Hydrierung von Estern zu Alkoholen behandelt. Leider werden nur Ru-Ver- bindungen fɒr die homogene Katalyse vorgestellt. Kapitel 3 ist den Transaminasen gewidmet. Diese Biokatalysatoren gewinnen durch die Aufspaltung racemischer Gemische von Aminen in Synthesen chiraler Amine und in Transaminierungen von Ketonen zunehmend an Interesse. In Kapitel 4 wird die Entwicklung einer Transaminase fɒr die groß- technische Produktion des Antidiabetikums Sitag- liptin beschrieben. Dieser Prozess wurde 2010 mit dem Presidential Green Chemistry Prize der US Environmental Protection Agency (EPA) ausge- zeichnet. Wegen der extrem ausfɒhrlichen Be- schreibung liest sich dieses Kapitel allerdings etwas langweilig. Die direkte Synthese von Amiden aus Car- bonsȨuren und Aminen ohne die Verwendung stçchiometrischer Mengen von Kupplungsreagen- tien wird in Kapitel 5 behandelt. Das Kapitel bietet einen kritischen Ƞberblick ɒber die verschiedenen katalytischen Systeme, wobei besonders die auf Boron- und BorsȨuren basierenden hervorgehoben werden. Einige industrielle Anwendungen dieser Borkatalysatoren werden in Kapitel 6 diskutiert. In Kapitel 7 wird die „Borrowing-hydrogen“- Methode vorgestellt, nach der in Alkoholen kata- lytisch C-C- und C-N-Verknɒpfungen hergestellt werden. In Kapitel 8 folgt ein Bericht ɒber die bei Pfizer entwickelte Synthese eines Inhibitors zur Behandlung von Schizophrenie. In beiden Kapiteln wird die Forderung nach aktiveren und kosten- gɒnstigeren katalytischen Systemen fɒr die groß- technische Produktion verdeutlicht. Die Olefinmetathese steht in Kapitel 9 im Mittelpunkt. Vor allem auf das Design wiederver- wendbarer Ru-Katalysatoren und die Optimierung von Reinigungsverfahren wird eingegangen, denn die Minimierung des Metallgehalts in den Pro- dukten der pharmazeutischen Industrie ist eine essenzielle Forderung. In Kapitel 10 wird die Ent- wicklung einer kosteneffizienten und zur Maß- stabsvergrçßerung geeigneten Synthese des Anti- HCV-Wirkstoffs Ciluprevir, in der eine Ring- schluss-Olefinmetathese vorkommt, eindrucksvoll geschildert. Kapitel 11 liefert einen Ƞberblick ɒber die Arylierung, Alkenylierung, Alkinylierung und Al- kylierung von Heteroarenen durch katalytische Aktivierung von C-H-Bindungen. Besonders nɒtz- lich sind die Diskussionen ɒber die Mçglichkeiten und Grenzen der verschiedenen aktuellen Strate- gien. In Kapitel 12 werden industrielle Forschun- gen ɒber ein neues System beschrieben, das die direkte Arylierung von Azolen katalysiert und in der Synthese eines potenziellen Wirkstoffs im Kg- Maßstab verwendet wurde. Die Kapitel 13–15 sind der Organokatalyse gewidmet. In Kapitel 13 wird ɒber die Verwendung Sustainable Catalysis Challenges and Practices for the Pharmaceutical and Fine Chemical Industries. Her- ausgegeben von Peter J. Dunn, K. K. (Mimi) Hii, Mi- chael J. Krische und Micha- el T. Williams. John Wiley & Sons, Hoboken, 2013. 440 S., geb., 109.00 E.— ISBN 978-1118155424 . Angewandte Bücher 7526 # 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2014, 126, 7526 – 7527
Transcript of Sustainable Catalysis. Challenges and Practices for the Pharmaceutical and Fine Chemical Industries....
SustainableCatalysis
Nachhaltige Chemie umfasstdas Design, die Herstellung und
die Verwendung chemischer Ver-bindungen und Prozesse, die als effizi-
ent, sicher und umweltfreundlich einge-stuft werden. Die Prinzipien der gr�nen
Chemie, die in den 1990er Jahren etabliertwurden, zeigen den Weg zur Nachhaltigkeit. Diechemische Industrie ist offensichtlich der Nutznie-ßer, aber auch ein Protagonist, aller auf diesemGebiet erzielten Fortschritte.
Die nachhaltige Katalyse gehçrt zum zentralenBereich der gr�nen Chemie. Sie liefert selektiveund sichere Prozesse, in denen Energie- undAtomçkonomie eine wichtige Rolle spielen, und istheutzutage ein wichtiger Partner der pharmazeu-tischen und Feinchemikalienindustrie. SustainableCatalysis bietet eine �bersicht �ber entsprechendekatalytische Umsetzungen, die besonders in derHerstellung von Pharmaka und Feinchemikalienverwendet werden kçnnen. F�r die Auswahl der indem Buch behandelten Themen wurden zweiQuellen herangezogen: Eine Liste von Schl�ssel-reaktionen, die vom „Pharmaceutical Roundta-ble“, einem 2005 vom ACS Green Chemistry In-stitute und f�hrenden Pharmafirmen gegr�ndetenForum, erstellt wurde, und ferner die Themen, diein den von der Applied Catalysis Group of theRoyal Society of Chemistry und der Fine Chemi-cals Group of the Society of Chemical Industrygemeinsam abgehaltenen „Challenges“-Konferen-zen als aktuell hervorgehoben wurden. Die meistenThemen werden zun�chst unter akademischen undanschließend unter industriellen Aspekten be-leuchtet. Dieser duale Ansatz, der dieses Buch klarvon fr�heren Publikationen zu dem Thema unter-scheidet, bietet einen ausgewogenen Blick auf denNutzen und die Grenzen eines Prozesses sowie dienoch zu lçsenden Probleme, um von der Grundla-genforschung zu industriellen Anwendungen zugelangen. Den Herausgebern und den renommier-ten Autoren aus Hochschulen und der Industrie istes dadurch ausgezeichnet gelungen, den Stoff dar-zustellen.
Das Buch umfasst 16 Kapitel. In Kapitel 1 stehtdie katalytische Reduktion von Amiden zu Aminenohne die Verwendung von Metallhydriden imMittelpunkt. Nach einer eleganten Einleitung, inder die Bedeutung dieses Prozesses in Synthesenvon Pharmaka anhand von Beispielen herausge-stellt wird, werden Fortschritte in der Hydrierungund Hydrosilylierung von Amiden beschrieben.Die verschiedenen Reaktionen werden unter demAspekt gr�ne Chemie behandelt, wobei auchGrenzen klar aufgezeigt werden.
In Kapitel 2 wird die Hydrierung von Estern zuAlkoholen behandelt. Leider werden nur Ru-Ver-bindungen f�r die homogene Katalyse vorgestellt.Kapitel 3 ist den Transaminasen gewidmet. DieseBiokatalysatoren gewinnen durch die Aufspaltungracemischer Gemische von Aminen in Synthesenchiraler Amine und in Transaminierungen vonKetonen zunehmend an Interesse. In Kapitel 4 wirddie Entwicklung einer Transaminase f�r die groß-technische Produktion des Antidiabetikums Sitag-liptin beschrieben. Dieser Prozess wurde 2010 mitdem Presidential Green Chemistry Prize der USEnvironmental Protection Agency (EPA) ausge-zeichnet. Wegen der extrem ausf�hrlichen Be-schreibung liest sich dieses Kapitel allerdings etwaslangweilig.
Die direkte Synthese von Amiden aus Car-bons�uren und Aminen ohne die Verwendungstçchiometrischer Mengen von Kupplungsreagen-tien wird in Kapitel 5 behandelt. Das Kapitel bieteteinen kritischen �berblick �ber die verschiedenenkatalytischen Systeme, wobei besonders die aufBoron- und Bors�uren basierenden hervorgehobenwerden. Einige industrielle Anwendungen dieserBorkatalysatoren werden in Kapitel 6 diskutiert.
In Kapitel 7 wird die „Borrowing-hydrogen“-Methode vorgestellt, nach der in Alkoholen kata-lytisch C-C- und C-N-Verkn�pfungen hergestelltwerden. In Kapitel 8 folgt ein Bericht �ber die beiPfizer entwickelte Synthese eines Inhibitors zurBehandlung von Schizophrenie. In beiden Kapitelnwird die Forderung nach aktiveren und kosten-g�nstigeren katalytischen Systemen f�r die groß-technische Produktion verdeutlicht.
Die Olefinmetathese steht in Kapitel 9 imMittelpunkt. Vor allem auf das Design wiederver-wendbarer Ru-Katalysatoren und die Optimierungvon Reinigungsverfahren wird eingegangen, denndie Minimierung des Metallgehalts in den Pro-dukten der pharmazeutischen Industrie ist eineessenzielle Forderung. In Kapitel 10 wird die Ent-wicklung einer kosteneffizienten und zur Maß-stabsvergrçßerung geeigneten Synthese des Anti-HCV-Wirkstoffs Ciluprevir, in der eine Ring-schluss-Olefinmetathese vorkommt, eindrucksvollgeschildert.
Kapitel 11 liefert einen �berblick �ber dieArylierung, Alkenylierung, Alkinylierung und Al-kylierung von Heteroarenen durch katalytischeAktivierung von C-H-Bindungen. Besonders n�tz-lich sind die Diskussionen �ber die Mçglichkeitenund Grenzen der verschiedenen aktuellen Strate-gien. In Kapitel 12 werden industrielle Forschun-gen �ber ein neues System beschrieben, das diedirekte Arylierung von Azolen katalysiert und inder Synthese eines potenziellen Wirkstoffs im Kg-Maßstab verwendet wurde.
Die Kapitel 13–15 sind der Organokatalysegewidmet. In Kapitel 13 wird �ber die Verwendung
Sustainable CatalysisChallenges and Practices forthe Pharmaceutical and FineChemical Industries. Her-ausgegeben von Peter J.Dunn, K. K. (Mimi) Hii, Mi-chael J. Krische und Micha-el T. Williams. John Wiley &Sons, Hoboken, 2013.440 S., geb., 109.00 E.—ISBN 978-1118155424
.AngewandteB�cher
7526 � 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2014, 126, 7526 – 7527
von Diarylprolinolsilylether als Katalysatoren inzahlreichen asymmetrischen organischen Reaktio-nen berichtet, wobei ihr Potenzial in Synthesen vonNaturstoffen und biologisch aktiven Verbindungenklar ersichtlich wird. In Kapitel 14 folgen Be-schreibungen einiger moderner Anwendungen vonOrganokatalysatoren bei Merck. Das Kapitel 15besch�ftigt sich mit Organophosphorkatalysatorenf�r die Wittig-, Mitsunobu- und Appel-Reaktion.Man erkennt, dass sich diese Chemie offensichtlichnoch in den Anf�ngen befindet.
Das Buch schließt mit einem Kapitel �ber diemit Hydrierungen und Wasserstoff�bertragungsre-aktionen verbundene katalytische Kn�pfung vonC-C-Bindungen. In diesen Prozessen werden un-ges�ttigte Substrate reduktiv mit Carbonylverbin-dungen und Iminen gekuppelt. Die Methode ist
eine interessante Alternative zu der Verwendungvon metallorganischen Reagentien.
Das Buch ist f�r Chemiker an Hochschulen undin der Industrie eine exzellente Informationsquelle�ber aktuelle Themen in der Katalyseforschung.Die n�tzlichen Diskussionen �ber die verschiede-nen Herausforderungen hinsichtlich der Maß-stabsvergrçßerung werden besonders Industrie-chemiker zu sch�tzen wissen. Ich habe das Buchmit Freude gelesen und kann es allen sehr emp-fehlen, die sich mit Katalyse besch�ftigen.
Victorio CadiernoDepartamento de Qu�mica Org�nica e Inorg�nicaUniversidad de Oviedo (Spanien)
DOI: 10.1002/ange.201402899
AngewandteChemie
7527Angew. Chem. 2014, 126, 7526 – 7527 � 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.angewandte.de
