Selektive Hydrierung von funktionalisierten Nitroaromaten

Im Rahmen des von der IMI (Innovative Medicine Initiative) 2012 ins Leben gerufenen CHEM21 Projektes wird an der Entwicklung nachhaltiger Prozesse zur Herstellung von Arzneimitteln geforscht. Das Projekt wird mit EU-Mitteln (FP7/2007-2013) gefördert. In enger Zusammenarbeit mit der Bayer Pharma AG werden halogenierte Nitroaromaten selektiv zu Anilinen umgesetzt. Nitroaromaten sind leicht zugänglich und funktionalisierbar. Sowohl die durch Reduktion entstehenden Aniline, wie auch die Halogensubstituenten eröffnen vielfältige weitere Funktionalisierungsoptionen. Allerdings gelingt die selektive Reduktion der Nitrogruppe zum Anilin in vielen Fällen nur durch stöchiometrischen Einsatz von Reduktionsmitteln. Um diese Transformation effizienter und nachhaltiger zu gestalten, wurde im Rahmen dieses Projekts ein kontinuierliches, katalytisches Verfahren entwickelt. Nach der Identifikation geeigneter Katalysatoren im Batchreaktor wurde die selektive Hydrierung im Flowreaktor optimiert. Hierzu wurde das Modulare Mikroreaktionssystem der Fa. Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH genutzt, das Mischer, Reaktoren, Wärmetauscher, Sensoren und Aktoren flexibel kombiniert. Ausgehend von den Erfahrungen mit 1-Iod-4-Nitrobenzol als Modellverbindung wurden Transformationen untersucht, die für die Herstellung der pharmazeutischen Wirkstoffe Clofazimin und Vismodegib wichtig sind. In beiden Fällen gelang die Überführung in ein kontinuierliches Verfahren im Mikroreaktor, obwohl bisher nur stöchiometrische Reduktionen beschrieben worden waren. Durch Verwendung auf Kobalt basierender Katalysatorsysteme in einem Kartuschen-Reaktor konnten beide Aniline bei nahezu vollständigem Umsatz mit mehr als 88% isolierter Ausbeute (Reinheit >98%) hergestellt werden.

Modellreaktion zur selektiven Hydrierung und Wirkstoffintermediate
Kartuschenreaktor der Ehrfeld Mikrotechnik BTS für heterogen katalysierte Mehrphasenreaktionen