Katalytische Synthesemethoden halten zunehmend Einzug in die industrielle Produktion von Wirkstoffen und Feinchemikalien. Sie bilden den Schwerpunkt des diesjährigen Messeauftritts des Exklusivsynthese-Spezialisten Saltigo GmbH, Leverkusen, einem Tochterunternehmen des Spezialchemie-Konzerns LANXESS Deutschland GmbH, Köln, auf der Chemspec Europe. Die 38. Internationale Fachmesse für Fein- und Spezialchemie findet am 4. und 5. Juni 2025 in Köln statt.
Katalysierte Reaktionsschritte auf dem Vormarsch
Katalysierte Reaktionen laufen oft bereits unter milden Reaktionsbedingungen und zugleich hoch selektiv ab. Sie sind damit ein Schlüssel zu effizientem Rohstoff- und Energieeinsatz bei hoher Produktqualität. Diese Vorteile überzeugen laut Dr. Karsten von dem Bruch, Process Development der Saltigo GmbH, immer mehr Kunden.
Solche Reaktionsschritte stehen im Mittelpunkt vieler neuer Projekte. Sie sind eingebettet in das technologische und logistische Umfeld des Unternehmens mit Standorten in Leverkusen und Dormagen. Eine weltweit aufgestellte Rohstoffbeschaffung und die große Fachkenntnis der Mitarbeitenden – vor allem in klassischer organischer Chemie sowie in der Aufarbeitung, Isolierung und Reinigung von Produkten – sorgen für zuverlässige Termine und kontrollierte Kosten. Die Saltigo bietet damit eine passgenaue Lösung für Unternehmen aus vielen Branchen, die komplexe Moleküle herstellen oder solche Verbindungen benötigen, so K. von dem Bruch.
Vielseitige Übergangsmetallkatalysatoren – Beispiel Metathese
Aktuell spielen katalytische Reaktionen, speziell solche unter Einsatz von Übergangsmetallkatalysatoren, eine wichtige Rolle in den Syntheseprojekten des Unternehmens. K. von dem Bruch erklärt, dass mehr als zwei Drittel aller Reaktionssequenzen, die in den Laboratorien und Produktionsstätten des Unternehmens durchgeführt werden, inzwischen mindestens einen metallkatalysierten Schritt enthalten. Über Jahrzehnte hinweg hat die Saltigo dafür systematisch die Potenziale derartiger Reaktionen erschlossen, um beispielsweise Hydrierungen, Kreuzkupplungen oder Metathesereaktionen erfolgreich bis in den 12-Kubikmeter-Maßstab durchzuführen. Ein speziell konzipiertes Schleusensystem für die Katalysatorzugabe ermöglicht dabei den effizienten und sicheren Einsatz von hochaktiven Katalysatoren auch in solchen Großreaktoren.
Metathesereaktionen haben sich zu einem vielseitigen synthetischen Werkzeug entwickelt. Ein wichtiger Meilenstein war dabei die Verleihung des Chemie-Nobelpreises 2005 für die Metathese-Pioniere Yves Chauvin, Richard R. Schrock und Robert H. Grubbs. In Metathesereaktionen werden beispielsweise Kohlenstoffketten mit endständigen Doppelbindungen unter Abspaltung von Ethen durch eine neu gebildete Doppelbindung verknüpft. Dies führt zu längeren linearen oder auch cyclischen Molekülen.
Die Saltigo setzt dafür hauptsächlich Katalysatoren auf Ruthenium-, bzw. Molybdän- und Wolfram-Basis ein, wie sie erstmals von H. Grubbs und R. R. Schrock verwendet und später kontinuierlich weiterentwickelt wurden. Dr. Christoph Gütz, Process Manager Chemistry der Saltigo, erläutert, dass Ruthenium-Systeme ökonomische Vorteile bieten und relativ unempfindlich gegen Luftsauerstoff und polare Lösemittel sind. Allerdings kann die Entfernung von Metallspuren nach der Reaktion herausfordernd sein. Dazu werden selektive Ionenaustauscher eingesetzt. So lassen sich Ruthenium-katalysierte Isomerisierungen von Doppelbindungen während der Aufarbeitung weitgehend vermeiden.
Demgegenüber zeigen Schrock-Katalysatoren eine überlegene Selektivität und ermöglichen beispielsweise die Herstellung thermodynamisch ungünstigerer Z-Olefine mit hoher Selektivität und in guten Ausbeuten. Allerdings sind diese Katalysatoren in der Regel sehr sauerstoff- und feuchtigkeitsempfindlich, schwieriger herzustellen und daher teurer als Grubbs-Katalysatoren.
Präzise Reaktionsführung für maximale Sicherheit
Das A und O erfolgreicher und sicherer katalytischer Umsetzungen ist die exakte Einhaltung aller Reaktionsparameter. Dies umfasst die Reinheit der Ausgangs- und Hilfsstoffe, die genaue Überwachung und Steuerung der Reaktionsbedingungen sowie eine sorgfältige Aufarbeitung.
Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der Freisetzung von Ethen oder ähnlichen kurzkettigen Alkenen im Verlauf von Metathesereaktionen. Diese Alkenbildung und damit die Reaktionsgeschwindigkeit gilt es exakt zu steuern, um das Abgas dann sicher der thermischen Abgasreinigung zuführen zu können. Dazu wird bei der Saltigo der Sauerstoffgehalt des Abgases kontinuierlich online von Sensoren überwacht.
Mit Metathese zu vielfältigen Spezialchemikalien
Die Einsatzmöglichkeiten der Metathese sind vielfältig. Ein wichtiges, aktuelles Beispiel ist die Umwandlung biobasierter Rohstoffe zu Spezialchemikalien. So entstehen Pheromone wie E7-E/Z9-12Ac, das gegen Schädlinge an Weinreben und Obstbäumen zum Einsatz kommt. Diese Substanz wurde nach erfolgreichem Upscaling bei der Saltigo allein im Jahr 2021 im mittleren zweistelligen Tonnenmaßstab produziert. Weitere wichtige Metatheseprodukte sind Duft- und Aromastoffe. Dabei arbeitet das Unternehmen eng mit dem LANXESS-Geschäftsbereich Flavors & Fragrances zusammen. Weitere Bausteine, die sich mithilfe der Metathese gewinnen lassen, finden Anwendung im pharmazeutischen Bereich sowie in der Polymer- und Feinchemie-Industrie.
Über die Expertise der Saltigo rund um Metathesereaktionen in der Exklusivsynthese berichtet C. Gütz in seinem Vortrag „Pioneering Metathesis: Unlocking New Possibilities from Lab to Industrial Scale“, der am 5. Juni 2025 um 11:10 Uhr auf der Insights Stage der Chemspec gehalten wird.
