(57)【要約】【課題】環境にやさしく、かつ簡易な酸化物の製造方法を提供する。【解決手段】本発明によると、以下の工程：基質化合物として、スルフィド結合又はホスフィン結合を有する有機化合物を用意すること；ならびに、上記基質化合物を、白金族元素が担体に担持された形態の不均一系触媒、有機酸、酸素源及び水素源の存在下に反応させることにより、上記基質化合物を酸化すること；を包含する製造方法が提供される。好適な一態様では、上記有機酸としてハロゲン化有機酸（より好ましくはフッ化有機酸、例えばトリフルオロ酢酸）を用いる。また好適な他の一態様では、上記酸化は常温常圧の環境下で行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基質化合物を酸化して酸化物を製造する方法であって：
前記基質化合物として、スルフィド結合又はホスフィン結合を有する有機化合物を用意すること；ならびに、
前記基質化合物を、白金族元素が担体に担持された形態の不均一系触媒、有機酸、酸素源及び水素源の存在下に反応させることにより、前記基質化合物を酸化すること；
を包含する、酸化物の製造方法。
【請求項２】
前記有機酸としてハロゲン化有機酸を用いる、請求項１に記載の酸化物の製造方法。
【請求項３】
前記有機酸としてトリフルオロ酢酸を用いる、請求項１又は２に記載の酸化物の製造方法。
【請求項４】
前記基質化合物の酸化は常温常圧の環境下で行う、請求項１から３の何れかに記載の酸化物の製造方法。
【請求項５】
前記白金族元素として、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選択される１種又は２種以上を用いる、請求項１から４の何れかに記載の酸化物の製造方法。
【請求項６】
前記担体として炭素材及び／又はアルミナを用いる、請求項１から５の何れかに記載の酸化物の製造方法。
【請求項７】
前記基質化合物として、ドデシルメチルスルフィド、ジアミルスルフィド、４−（メチルチオ）アセトフェノン、４−（メチルチオ）アニリン、メチル（４−メトキシフェニル）スルフィド及びトリフェニルホスフィンのうち少なくとも１種を用いる、請求項１から６の何れかに記載の酸化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基質化合物を酸化して酸化物を製造する方法に関する。より詳細には、不均一系触媒を用いて酸化物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過酸化水素は酸化反応後の副生成物が水のみであるため、環境にやさしい酸化剤として期待されている。過酸化水素は一般的にアントラセン誘導体の自動酸化により合成されるが、エネルギー多量消費型の多段プロセスであり、新規過酸化水素合成法の開発が望まれている。
【０００３】
近年、水素及び酸素による過酸化水素の合成反応と、合成された過酸化水素を直接利用した酸化反応とをin  situで同時に行う酸化物の合成が試みられている。例えば特許文献１及び非特許文献１には、パラジウムを含むコア部とチタン含有メソポーラスシリカを含むシェル部とからなるコアシェル型の不均一系触媒を用いた酸化反応（より詳しくは、チオアニソールの酸化反応）が開示されている。当該酸化方法によれば、生成した過酸化水素を直接酸化反応に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８７５６５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Chem. Eur. J.No.17, pp.9047-9051 (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では特別に調製したコアシェル型の触媒を用いる必要があり、触媒調製が極めて煩雑であり、作業性に劣っていた。また、酸化反応の高効率化が求められている。本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境にやさしく、かつ簡易な酸化物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、水素及び酸素による、環境にやさしい酸化物の製造方法について鋭意検討を行った結果、これを解決し得る手段を見出し、本発明を完成させた。本発明によると、基質化合物を酸化して酸化物を製造する方法が提供される。かかる製造方法は、以下の工程：基質化合物として、スルフィド結合、又はホスフィン結合を有する有機化合物を用意すること；上記基質化合物を、白金族元素が担体に担持された形態の不均一系触媒、有機酸、酸素源、及び水素源の存在下に反応させることにより、上記基質化合物を酸化すること；を包含する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水素源と酸素源とを用いて触媒の存在下に基質化合物を酸化させて酸化物を製造する方法において、有機酸の存在下に反応させるといった極めて簡易な方法により効率的に基質化合物の酸化反応を進行させることができる。かかる方法は、副生成物がほぼ水のみであるため、環境への負荷が極めて低減されており、環境にやさしい。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１０】
ここで開示される製造方法は、基質化合物を酸化して酸化物を製造する方法であって、以下の工程（１）及び（２）を包含する。
（１）準備工程：上記基質化合物として、スルフィド結合、又はホスフィン結合を有する有機化合物を用意すること。
（２）酸化工程：上記基質化合物を、白金族元素が担体に担持された形態の不均一系触媒、有機酸、酸素源、及び水素源の存在下に反応させることにより、上記基質化合物を酸化すること；を包含する。
なお、かかる酸化物の製造方法は、基質化合物（すなわち、酸化対象となる有機化合物）の酸化方法（典型的には、基質化合物に酸素原子を導入する酸素化反応を行う方法）としても把握し得る。以下、各工程について順に説明する。
【００１１】
《１．準備工程》
ここでは先ず、基質化合物を準備する。基質化合物としては、スルフィド結合及び／又はホスフィン結合を有する有機化合物を特に限定なく用いることができる。なかでも副生成物を生じ難く目的とする酸化物を高収率で得られやすいことから、上記結合のうち１種のみを含む有機化合物を好ましく用いることができる。
【００１２】
スルフィドとしては、例えば下記式（Ｉ）で表される有機硫黄化合物が挙げられる。スルフィドは非共有電子対を多く有しているため反応性に優れる。このため、効率よく酸化反応を進行させることができ、好適に酸化物（スルホキシドやスルホン、特にスルホキシド）を製造することができる。
【化１】
2014169242.tif 000002
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素数１〜３０のヘテロ原子を含んでいてもよい炭化水素基。ただし、Ｒ１とＲ２は互いに結合して硫黄原子とともに環状化合物を形成していても良く、Ｒ１及びＲ２が何れも水素原子となることはない。）
【００１３】
上記式（Ｉ）において、炭化水素基とは、炭素数１〜３０（好ましくは炭素数１〜１５）の任意の飽和又は不飽和の結合を有する鎖状の又は環状構造の基である。より具体的には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等の鎖状炭化水素基；シクロアルキル基、アリール基等の環状炭化水素基；等であり得る。このうち、特にアルキル基やアリール基が好ましい。また、Ｒ１とＲ２は同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。
【００１４】
ここで、鎖状炭化水素基とは、炭素−炭素の単結合のみで構成されるアルキル基、１つ又は２つ以上の炭素−炭素の二重結合を有するアルケニル基等、１つ又は２つ以上の炭素−炭素の三重結合を有するアルキニル基等、ならびにこれらが混合した基等を包含し得る用語である。好適には、Ｒ１、Ｒ２のうち少なくとも一方はアルキル基である。より好ましくはＲ１およびＲ２が何れもアルキル基である。また、一方がアルキル基であって、他方がアリール基であることも好ましい。かかるアルキル基は直鎖状であってもよく、また分岐を有していてもよい。好適には、少なくとも一方のアルキル基が炭素数１〜５のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、又はペンチル基であり得る。なかでも、炭素数１〜３の直鎖状のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基が好ましく、炭素数１のメチル基が特に好ましい。これら低級アルキル基を少なくとも１つ有することで立体障害を小さく抑えることができ、酸化反応をよりスムーズに進行させることができる。したがって、より効率よく酸化物を得ることができる。また、他方のアルキル基は、好ましくは炭素数が１〜１５、より好ましくは炭素数が４〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり得る。
【００１５】
シクロアルキル基は、任意の飽和の環状のアルキル基である。環の構成元素は炭素のみであってもよく、あるいは１つ又は２つ以上の炭素（及び該炭素に結合した水素）が、それぞれ独立して同一又は異なるヘテロ原子に置換され、他の元素を含んでいてもよい。炭素原子を置換し得るヘテロ原子は特に限定されないが、例えば、窒素、リン、酸素、硫黄、ケイ素等が挙げられる。環を構成する原子の数も特に限定されず、例えば３〜７員環（典型的には６員環）であり得る。典型的なシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００１６】
アリール基は、共役π電子系を持つ不飽和な芳香環（縮合環を含む）を有する芳香族炭化水素基、及び複素芳香族化合物である。上述のシクロアルキル基と同様に、環の構成元素は炭素のみであってもよく、あるいは上述のようなヘテロ原子を含んでいてもよい。また、環を構成する原子の数も特に限定されず、例えば３〜７員環（典型的には６員環）であり得る。さらに、上記芳香環は置換基を有してもよく、有していなくてもよい。例えば、芳香環を構成する原子に結合する水素原子の１つ又は２つ以上が、アシル基、アルコキシ基、アルデヒド基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ基、スルホン酸基、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子等で置換された構造であり得る。なお、芳香環がこれらの置換基を有する場合には、当該置換基がパラ位のみにあることが好ましい。これによって立体障害を小さく抑えることができ、酸化反応をよりスムーズに進行させることができる。したがって、より効率よく酸化物を得ることができる。反応効率等の観点から、アリール基としては、特に、無置換のもの、又は置換基としてアシル基、アルコキシ基、アルデヒド基、アミノ基、又はアルキル基を有するものが好ましい。アリール基としては、芳香族炭化水素基が好ましい。典型的なアリール基としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、メチルナフチル基、ベンジルフェニル基、ビフェニル基等が挙げられる。このうち特に、置換された又は無置換のフェニル基が好ましい。
【００１７】
上記式（Ｉ）で示されるスルフィドの具体例として、ジメチルスルフィド、メチルエチルスルフィド、メチルプロピルスルフィド、ブチルメチルスルフィド、ペンチルメチルスルフィド、ドデシルメチルスルフィド、ジエチルスルフィド、エチルイソブチルスルフィド、ｓｅｃ−ブチルメチルスルフィド、イソプロピルイソブチルスルフィド、イソプロピルブチルスルフィド、ジアミルスルフィド、ジイソアミルスルフィド、エチルイソアミルスルフィド、ｔｅｒｔ−ブチルイソアミルスルフィド、ｔｅｒｔ−ブチルメチルスルフィド、アリルｔｅｒｔ−ブチルスルフィド、フェニル（２−メチルプロピル）スルフィド、ｓｅｃ−ブチルフェニルスルフィド、ｔｅｒｔ‐ブチルフェニルスルフィド、チオアセトフェノン、４−（メチルチオ）ブタン−１−アミン、４−（メチルチオ）アセトフェノン、４−（メチルチオ）フェノール、４−（メチルチオ）ベンズアルデヒド、３−メチル−４−（メチルチオ）ベンズアルデヒド、４−（メチルチオ）アニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−（メチルチオ）アニリン、メチル（４−メトキシフェニル）スルフィド、４−（メチルチオ）安息香酸メチル、メチル（４−メチルフェニル）スルフィド、４−（メチルチオ）ベンゾニトリル、メチル４−ピリミジニルスルフィド、２−（ｔｅｒｔ−ブチルチオメチル）ピリジン、ジフェニルスルフィド、４，４′−チオビスアニリン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルペルスルフィド、ジイソブチルペルスルフィド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルスルフィド、ブチル（ブチルチオ）メチルスルフィド、ブチルシアノメチルスルフィド、ブチル（３，３−ジメチル−１−ブチニル）スルフィド等が挙げられる。なかでも、ドデシルメチルスルフィド、ジアミルスルフィド、ｔｅｒｔ−ブチルメチルスルフィド、４−（メチルチオ）アセトフェノン、４−（メチルチオ）ベンズアルデヒド、４−（メチルチオ）アニリン、メチル（４−メトキシフェニル）スルフィド、メチル（４−メチルフェニル）スルフィド、ジフェニルスルフィドを好ましく用いることができる。
【００１８】
あるいは、上記式（Ｉ）において、Ｒ１とＲ２は互いに結合して硫黄原子とともに環状化合物（芳香族化合物を含む）を形成していても良い。また、環の構成元素は炭素と硫黄のみであってもよく、上述のような他の原子（すなわち硫黄以外のヘテロ原子）を含んでいてもよい。環には、硫黄原子を２つ、又は３つ以上含んでいてもよい。環を構成する原子の数も特に限定されず、例えば３〜７員環（典型的には６員環）であり得る。このようなスルフィドの具体例としては、エチレンスルフィド、アセチレンスルフィド、トリメチレンスルフィド、テトラヒドロチオフェン、チオフェン、テトラヒドロチオピラン、１，２−ジチアン、１，３−ジチアン、１，３，５−トリチアン、２，４，６−トリメチル−１，３，５−トリチアン、１，４−チオキサン、２，５−ジメチル−１，４−ジチアン、２，２−ジメチル−１，３−オキサチアン、ヘキサメチレンスルフィド等が挙げられる。
【００１９】
ホスフィンとしては、例えば下記式（ＩＩ）で表される有機リン化合物が挙げられる。ホスフィンも、上記スルフィドと同様に非共有電子対を多く有しているため反応性に優れ、効率よく酸化反応を進行させることができ、好適に酸化物（ホスフィンオキシド）を製造することができる。
【化２】
2014169242.tif 000003
（式中、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素数１〜３０のヘテロ原子を含んでいてもよい炭化水素基。ただし、Ｒ３とＲ４はそれぞれ互いに結合してリン原子とともに環状化合物を形成していても良く、Ｒ３〜Ｒ５が何れも水素原子となることはない。）
【００２０】
上記式（ＩＩ）において、炭化水素基とは、炭素数１〜３０（好ましくは炭素数１〜１５）の任意の飽和又は不飽和の結合を有する鎖状の又は環状構造の基である。より具体的には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等の炭化水素基；シクロアルキル基；アリール基；等であり得る。なお、Ｒ３〜Ｒ５については、式（Ｉ）と同様であるので再度の説明は省略する。好適には、Ｒ３〜Ｒ５のうち少なくとも１つは炭化水素基である。好ましくは、アリール基、又はアルキル基、特にアリール基である。また、Ｒ３〜Ｒ５は同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。
【００２１】
上記式（ＩＩ）で示されるホスフィンの具体例として、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、メチルｔｅｒｔ−ブチルベンジルホスフィン、フェニルジイソプロピルホスフィン、イソプロピルメチルフェニルホスフィン、トリス（ジメチルアミノ）ホスフィン、トリシクロペンチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、メチルフェニルプロピルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィン、トリベンジルホスフィン、トリス（メチルチオ）ホスフィン、トリス（３，５−ジメチルフェニル）ホスフィン等が挙げられる。なかでも入手が容易なことからトリフェニルホスフィンを好ましく用いることができる。
【００２２】
《２．酸化工程》
次に、上述のような基質化合物を、不均一系触媒、有機酸、酸素源、及び水素源の存在下に反応させる。これによって基質化合物が酸化され、目的物たる酸化物（典型的にはスルホキシドやスルホン、ホスフィンオキシド）を効率よく（典型的には、酸化反応における主生成物として）得ることができる。特に、スルホキシドは医薬品や天然物の合成中間体として重要であり、既に多くの合成法が開発されているが、従来、スルホンへの過剰酸化の制御が困難であった。しかしながら、本発明によれば、スルフィドからスルホキシドを選択的に得ることも可能である。なお、かかる酸化反応は、不均一系触媒反応（固−液系）である。本発明の製造方法においては、水素と酸素とから不均一系触媒の触媒作用により過酸化水素が合成されると同時に、得られた過酸化水素により直接酸化反応が効率よく進行していると推測される。
【００２３】
＜不均一系白金族触媒＞
不均一系触媒は、水素と酸素とから酸化剤として機能し得る過酸化水素を合成する触媒として機能していると推測される。また、基質化合物（すなわち、酸化対象となる有機化合物）に酸素原子を結合させる酸化触媒としても機能し得る。不均一系触媒は回収・再利用が可能であるため、環境負荷やコストを大きく低減することができる。本発明において、不均一系触媒は、白金族元素が担体に担持された形態である。このような触媒は、市販品を購入してもよく、従来公知の方法（例えば含浸法やイオン交換法）で合成することもできる。
【００２４】
担体は白金族元素を担持できるものであればよく特に限定されないが、例えば活性炭やカーボンブラック、コークス、黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブ等の炭素材；シリカ（酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、マグネシア（酸化マグネシウム）、チタニア（酸化チタン）、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）等の無機酸化物；シリコンナイトライド（窒化ケイ素）、アルミナイトライド（窒化アルミニウム）等の無機窒化物；ゼオライト、炭化ケイ素等を用いることができ、なかでも炭素材やアルミナ、特に炭素材を好適に採用し得る。担体を用いることによって白金族元素触媒の比表面積（すなわち、反応活性点）を広く確保することができ、高い酸化反応効率を達成し得る。したがって、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。さらに、取扱性や安全性の観点からも好適である。これら担体の性状は特に限定されず、例えば、微粒子状、繊維状、ハニカム状、多孔質体等であり得る。なかでも単位重量当たりの比表面積が広いものを好ましく用いることができる。例えば、比表面積が１００ｍ２／ｇ以上（典型的には１０００ｍ２／ｇ以上、例えば１０００ｍ２／ｇ〜３０００ｍ２／ｇ）のものを好ましく用いることができる。これによって比表面積（反応活性点）をより広く確保することができ、高い酸化反応効率を達成し得る。なお、本明細書において「比表面積」とは、窒素ガスを用いたＢＥＴ法（例えば、ＢＥＴ一点法）によって測定された比表面積（ＢＥＴ比表面積）をいう。
【００２５】
白金族元素としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）が挙げられ、なかでも白金、パラジウム、ロジウムを好ましく用いることができる。このような白金族元素は、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。白金族元素の平均粒径は特に限定されないが、分散性や反応性、コストの観点から、０．０１μｍ〜１００μｍ程度のものを好ましく用いることができる。なお、本明細書において「平均粒径」とは、一般的なレーザー回折・光散乱法に基づく粒度分布測定により測定した体積基準の粒度分布おいて、微粒子側からの累積５０％に相当する粒径（Ｄ５０粒径、メジアン径ともいう。）をいう。白金族元素の担持量は、反応性（反応活性）の観点から、該白金族元素と担体との質量の総和に対して、０．１質量％〜３０質量％（典型的には、１質量％〜２０質量％）程度とすることが好ましい。
【００２６】
使用する不均一系触媒の量は特に限定されないが、例えば、基質化合物に対して概ね０．１ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％（例えば１ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％）とすることができる。
【００２７】
＜有機酸＞
有機酸は、ここで開示される発明において、典型的には上述の基質化合物および不均一系触媒を分散するための分散溶媒として機能し得るものである。有機酸を用いることにより、効率よく酸化反応を進行させることができ、例えばスルホキシドやスルホンを選択的に得ることができる。有機酸としては特に制限はなく、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、シュウ酸、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、フマル酸、アクリル酸、プロピオル酸、メタクリル酸、クロトン酸、乳酸、安息香酸、リンゴ酸、酒石酸、サリチル酸、グリコール酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸、フタル酸、イソフタル酸、クエン酸等のカルボキシル基を有する有機カルボン酸；アルカンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等のスルホ基を有する有機スルホン酸；等が挙げられる。このような有機酸は、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも酢酸を好適に用いることができる。
【００２８】
好適な一態様では、上記有機酸は、該有機酸の構成原子に結合した水素原子のうち１つ又は２つ以上がハロゲン原子（例えば、フッ素、塩素、臭素）で置換されたハロゲン化有機酸（例えばフッ化有機酸）である。ハロゲン化有機酸としては、ハロゲン化カルボン酸が好ましく、具体例として、トリフルオロ酢酸、ジフルオロ酢酸、モノフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、モノクロロ酢酸、クロロプロピオン酸等が挙げられる。このうち、好ましくはフッ化カルボン酸、より好ましくはフッ化酢酸、特に好ましくはトリフルオロ酢酸である。ハロゲン化物（典型的にはフッ化物）を用いることで、酸化反応プロセスにおける反応効率を一層高め得る。例えば常温（２５℃）常圧の環境下において、単離収率９５％以上で目的とする酸化物（典型的にはスルホキシド）を得ることができる。したがって、本発明の効果をより高いレベルで発揮することができる。
【００２９】
なお、溶媒には、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述のような有機酸と均一に混合し得る有機溶剤（例えば、シクロヘキサンやメタノール等）の１種または２種以上を適宜添加してもよい。有機酸以外の有機溶媒を溶媒に添加する場合は、溶媒全体の５０体積％以下（例えば２０体積％以下）とすることが好ましく、なかでも実質的に有機酸以外の溶媒を含まないことが好ましい。これによって、より反応性を高めることができる。換言すれば、溶媒全体の５０体積％以上が有機酸である（すなわち有機酸を主体とする）ことが好ましく、８０体積％以上が有機酸であることがより好ましい。なかでも、溶媒として実質的に有機酸のみを用いることが特に好ましい。
【００３０】
本工程において、上記基質化合物と上記不均一系触媒とは、典型的には上記有機酸中に分散又は溶解した状態である。有機酸中における基質化合物の濃度は特に限定されないが、例えば０．０１ｍｍｏｌ／ｍＬ〜５ｍｍｏｌ／ｍＬ（好ましくは０．０５ｍｍｏｌ／ｍＬ〜２ｍｍｏｌ／ｍＬ）程度とすることができる。また、有機酸中における不均一系触媒の濃度は特に限定されないが、例えば０．０００１ｍｍｏｌ／ｍＬ〜０．０１ｍｍｏｌ／ｍＬ（好ましくは０．００１ｍｍｏｌ／ｍＬ〜０．００３ｍｍｏｌ／ｍＬ）程度とすることができる。
【００３１】
＜酸素源・水素源＞
ここで開示される製造方法では、不均一系触媒と有機酸と酸素源と水素源との存在下において、基質化合物を反応させることにより、酸化物を得る。例えば、反応容器に基質化合物と不均一系触媒と有機酸とを仕込み、そこに酸素源と水素源とを徐々に（連続的に）供給するとよい。あるいは、まず反応容器内を水素源で置換して水素雰囲気とした後に酸素源を導入することもできる。
【００３２】
酸素源としては、実質的に純粋なガスとして供給されてもよく、あるいは空気のように酸素を含有するガス（換言すれば、窒素と酸素とを含有するガス）として供給されてもよい。また、水素源としては、例えば水素ガスを用いることができる。上記酸素源（例えば酸素ガスや空気）及び／又は水素源（例えば水素ガス）は、一括で供給してもよく、あるいは幾度かに分割して供給してもよい。
【００３３】
反応容器中に供給される酸素の量は特に限定されないが、基質化合物１当量に対して、概ね０．１当量〜１００当量（典型的には０．５当量〜５当量、例えば１当量〜３当量）とすることができる。また、反応容器中に供給される水素の量は特に限定されないが、基質化合物１当量に対して、概ね１当量〜２０当量（典型的には５当量〜１５当量、例えば５当量〜１０当量）とすることができる。
【００３４】
かかる基質化合物の酸化反応は、例えば、常圧（大気圧）及び１００℃未満の低温条件下において行うことができる。常圧で反応を行うことで、オートクレーブ等の装置が不要となり、構成をより簡易にし得る。また、加圧や減圧等のエネルギーの負荷が不要なため操作が簡便であり、さらに環境負荷やコストをも低減し得る。なお、ここで「常圧」とは加圧や減圧等の特別な処理を行わないことをいう。
【００３５】
反応温度は、使用する触媒や目的とする酸化反応の態様（ひいては目的とする酸化物の種類）等を考慮して適宜設定することができる。具体的には、例えば、０℃以上１００℃未満、好ましくは０〜６０℃、より好ましくは０℃〜４５℃、特には常温（２０℃〜３５℃））程度とすることができる。常温で酸化反応を行うことで、エネルギーの負荷が不要となり、環境負荷やコストを低減することができる。なお、温度調整の手段（加熱や冷却の手段）は特に限定されず、例えば、オイルバス、電気加熱炉、氷冷等の任意の手段を採用することができる。一般に酸化反応の進行速度は温度環境に依存し得るため、加熱や冷却を行う場合は速やかに所定の温度まで昇温させることが好ましく、酸化反応時にほぼ一定の温度（例えば、所定の温度±１℃）となるよう保持することが好ましい。反応時間は、目的物たる酸化物が十分に生成される時間とすればよく特に限定されないが、製造効率の観点からは、例えば凡そ１０分〜４８時間（好ましくは１時間〜２４時間）とすることが好ましい。
【００３６】
かかる酸化反応の際には、必要に応じて攪拌を行ってもよい。攪拌により短時間でより均質に酸化反応を行うことができる。攪拌手段としては、例えばマグネティックスターラーや超音波等を用いることができる。スターラーの回転速度は特に限定されないが、例えば１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ程度とすることができる。
【００３７】
典型的には、上記得られた酸化物及び／又は不均一系触媒を、それぞれ反応系中から分離・回収する。換言すれば、ここで開示される製造方法は、上述の酸化工程の後に、酸化物及び／又は不均一系触媒の分離・回収工程を包含し得る。分離・回収の方法は特に限定されないが、例えば先ず濾過によって不均一系触媒を濾別する。そして、かかる濾物を乾燥させることによって不均一系触媒を回収することができる。また、濾液から有機酸等の溶媒を除去することによって、生成物たる酸化物を分離することができる。かかる有機酸等の除去は、例えば減圧濃縮装置（例えばロータリーエバポレータ等）を用いることができる。酸が残存する場合は、生成物が溶解する有機溶剤（例えば酢酸エチル）と炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて洗浄することで酸を除去することができる。また、原料が残存するなど更なる精製が必要であればカラムクロマトグラフィーにて生成物を単離することができる。
【００３８】
ここで開示される製造方法は、各種の基質化合物（スルフィド、ホスフィン等）を不均一系触媒反応によって酸化し、酸素原子の導入された生成物を与えるものであり得る。かかる製造方法は、例えば以下の酸化反応に利用することができる。
上記式（Ｉ）に示すようなスルフィド（例えば、ジアルキルスフィド、アリールアルキルスルフィド、ジアリールスルフィド、ジスルフィド等）を酸化して、スルホキシドやスルホン、好適には主にスルホキシドを選択的に生成する反応。
上記式（ＩＩ）に示すようなホスフィン（例えば、トリアルキルホスフィン、アリールジアルキルホスフィン、ジアリールアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン等）を酸化して、ホスフィンオキシドを生成する反応。
なお、目的とする酸化物が得られたか否かは、例えば核磁気共鳴スペクトル（１Ｈ−ＮＭＲ；Nuclear Magnetic Resonance）や熱分解ガスクロマトグラフィー（ＧＣ−ＭＳ；Gas Chromatography−Mass Spectrometry）の測定等によって確認することができる。
【００３９】
上述のように、ここで開示される製造方法によれば、様々な有用物質（典型的には、酸素原子を導入された酸化物）を極めて簡易に製造することができる。このため、好適な態様において、再現性よく目的物たる酸化物を高い収率且つ高い選択性で得ることができる。また、ここで開示される製造方法では水素源と酸素源とからおそらく生成された過酸化水素により基質化合物を酸化するものであるため、副生成物もほぼ水のみである。このため、環境にやさしい。さらに、均一系触媒を用いた場合に問題となる触媒に由来する金属の残留（コンタミネーション）の問題が生じ難いため、純度の高い酸化物を安定して得ることができる。したがって、かかる特徴を活かして、例えば医薬品等の最終製造工程へも好適に適用することができる。
【００４０】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の実施例において、表中の「Ｅｎｔｒｙ」の欄は、それぞれ実施例の番号を示している。
【００４１】
＜例１〜例１２：酸素源、水素源及び不均一系触媒の検討＞
常温（２５℃）・常圧の環境下において、有機合成装置の反応容器内に有機酸としてのトリフルオロ酢酸を１ ｍＬ入れ、そこに基質化合物としてのドデシルメチルスルフィド（表１中に「１」で示される化合物）を２５．４μＬ（０．１ｍｍｏｌ）、下表１に示す不均一系触媒（エヌ・イー  ケムキャット株式会社製）を２．１ ｍｇ（０．００２ｍｍｏｌ、２ｍｏｌ％）添加して密閉し、反応容器内をアルゴンガスで置換した。この容器内に、下表１に示すガスを供給し、１６００ｒｐｍで６時間攪拌することによって基質化合物を酸化した。そして、反応終了後の溶液を１Ｈ−ＮＭＲで測定し、該溶液中に含まれる化合物の比を求めた。また、対応する酸化物、すなわちドデシルメチルスルホキシド（表１中に「２」で示される化合物）やドデシルメチルスルホン（表１中に「３」で示される化合物）が得られた場合はそれぞれ単離し、収量の測定を行った。結果を、表１の該当欄にそれぞれ示す。
【００４２】
【表１】
2014169242.tif 000004
【００４３】
表１の例１及び例２に示すように、この酸化反応は、酸素源及び水素源と共存しないと進行しないことがわかった。このことから、酸素源と水素源とは、本願発明における必須の構成要素であることが示された。また、例３に示すように、酸素源としては純粋な酸素ガスだけでなく、空気（空気中に含まれる酸素）をも使用し得ることがわかった。
【００４４】
例４〜例１２では、基質化合物に対して７．１当量（１６ｍＬ）の水素ガスと２当量の酸素ガスとを供給して、触媒種の検討を行った。例４に示すように、この酸化反応は触媒の存在下でないと進行しないことがわかった。また、例１１及び例１２に示すように、均一系触媒である酢酸パラジウムや塩化パラジウムは、本反応に適していないことがわかった。また、例５〜例７，例１０に示すように、触媒種としては、パラジウム炭素、プラチナ炭素、ロジウム炭素あるいはパラジウムアルミナが有効であり、それぞれ単離収率が７０％以上（好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上）の高収率で対応するスルホキシドを好適に得ることができた。特に、パラジウム炭素（例５）やロジウム炭素（例７）を用いた場合は、スルホンの生成が殆どあるいは全く認められず、スルホキシドを高い選択性で得ることができた。一方、例８及び例９に示すように、ルテニウム炭素やニッケル炭素を用いた場合は全く反応が進行しなかった。このことから、触媒種としては、担体に白金族元素が担持された形態の不均一系触媒を使用することが必須であることが示された。
【００４５】
＜例１３〜例２０：溶媒の検討＞
常温（２５℃）・常圧の環境下において、有機合成装置の反応容器内に表２に示す溶媒種を１ｍＬ入れ、そこに基質化合物としてのドデシルメチルスルフィド（表２中に「１」で示される化合物）を２５．４μＬ（０．１
ｍｍｏｌ）と、不均一系触媒としての１０％Ｐｄ／Ｃを２．１ｍｇ（０．００２
ｍｍｏｌ、２ｍｏｌ％）添加して密閉し、反応容器内を水素ガス１６ｍＬ（基質化合物に対して７．１当量）で置換し、水素雰囲気下とした。この容器内に、ガスビュレットを用いて酸素ガス（基質化合物に対して２当量）を供給し、１６００ｒｐｍで６時間攪拌することによって、基質化合物を酸化した。そして、上記例１〜１２と同様に、化合物の比を測定した。対応する酸化物、すなわちドデシルメチルスルホキシド（表２中に「２」で示される化合物）やドデシルメチルスルホン（表２中に「３」で示される化合物）が得られたものは、上記例１〜１２と同様に収量の測定を行った。結果を、表２の該当欄にそれぞれ示す。
【００４６】
【表２】
2014169242.tif 000005
【００４７】
表２の例１６〜例２０に示すように、溶媒として、メタノール（例１６）、トルエン（例１７）、シクロヘキサン（例１８）、水（例１９）を用いた場合は、殆どあるいは全く酸化反応が進行せず、対応する酸化物が生成されなかった。一方、溶媒として有機酸を用いた例１３〜例１５では好適に酸化反応が進行し、収率よく酸化物（主にスルホキシド）を得ることができた。このことから、溶媒としては有機酸が好適であることがわかった。特にトリフルオロ酢酸を用いた例１３では、単離収率が９５％と極めて効率よく酸化物を得ることができた。また、トリフルオロ酢酸とシクロヘキサンの混合溶媒を用いた例２０でも８７％と高い単離収率で酸化物を得ることができた。このことから、ここで開示される製造方法では有機酸以外の有機溶剤を混合して用い得ることがわかった。
【００４８】
＜例２１〜例２７：基質化合物の検討＞
有機合成装置の反応容器内に、表３に示す基質化合物（０．１ｍｍｏｌ）と、不均一系触媒としての１０％Ｐｄ／Ｃ（２ｍｏｌ％）と、溶媒としてのトリフルオロ酢酸（１ ｍＬ）とを入れて密閉し、反応容器内を水素ガス１６ｍＬ（基質化合物に対して７．１当量）で置換し、水素雰囲気下とした。この容器内に、ガスビュレットを用いて酸素ガス（基質化合物に対して２当量）を供給し、１６００ｒｐｍで表１に示す時間攪拌することにより、基質化合物を酸化した。なお、かかる酸化反応は、常圧にて、それぞれ表３に示す温度環境下で行った。そして、反応終了後、上記例１〜１２と同様に、化合物の比と収量を測定した。表３には、例２１〜２７に係る基質化合物（表３中に「１」で示される化合物）、反応生成物（表３中に「２」および「３」で示される化合物）、反応条件（反応温度と時間）及び反応終了後の化合物の比を示す。なお、表３中の「２」は目的とする反応生成物（スルフィドやホスフィンオキシド）を、「３」は副生成物をそれぞれ表している。また、収率の欄には反応生成物（スルフィドやホスフィンオキシド）の単離収率を表している。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
表３に示すように、ドデシルメチルスルフィド（例２１）、ジアミルスルフィド（例２２）、４−（メチルチオ）アセトフェノン（例２３）、４−（メチルチオ）アニリン（例２４）、メチル（４−メトキシフェニル）スルフィド（例２５）からは、対応するスルホキシドが高収率で（例えば、単離収率７０％以上で）得られた。すなわち、基質化合物としては、ジアルキルスルフィド、アリールアルキルスルフィド（特にはアリールメチルスルフィド）等の各種スルフィドを使用し得ることがわかった。特に、基質化合物としてジアルキルスルフィドを用いた例２１及び例２２では、単離収率が８５％以上と極めて高く、且つ、スルフィド以外の反応生成物（例えばスルホン）が全くあるいは殆ど認められなかった。すなわち、スルホキシドを高い選択性で得ることができた。また、アリールアルキルスルフィド（ここでは、例２３〜例２５）であっても、好適に酸化物を得ることができた。ここで、アリール基は、アシル基（ＲＣＯ−）等の電子求引性基やアミノ基（−ＮＨ２）、アルコキシ基（ＲＯ−）等の電子供与性基を有していても反応性が高いことがわかった。以上のことから、ここで開示される製造方法によれば、不均一系触媒の存在下、常温常圧の環境下で効率よく目的とする酸化反応を選択的に進行させ得ることがわかった。また、ここで開示される酸化反応は簡便であり、再現性にも優れていることがわかった。
【００５１】
基質化合物としてホスフィン（ここではトリフェニルホスフィン）を用いた例２６では、常温常圧の環境下で、対応するホスフィンオキシド（ここでは、トリフェニルホスフィンオキシド）を効率よく得ることができた。また、ここには詳述していないが、各種ホスフィンを用いた場合にもスルフィドの場合と同様の傾向がみられた。さらに、例２７に示すように、通常、酸化反応は温度が低いほど進行し難いと考えられるが、ここで開示される製造方法によれば０℃の環境下であっても酸化反応が進行し、常温環境下と同等レベルで酸化物を製造し得ることがわかった。上述の通り、ここで開示される製造方法によれば、常圧かつ１００℃未満（典型的には５０℃以下、例えば常温）の低温条件下において、不均一系触媒反応により基質化合物の酸化を好適に行い得ることが示された。
【００５２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
ここで開示される製造方法によれば、例えば医薬品や天然物の合成中間体として有用な物質（典型的には、酸素原子を導入された酸化物）を選択的且つ効率的に製造することができる。したがって、化学工業、医薬農業分野等において、医薬品や天然物の合成中間体として有用なスルホキシド等の製造に適用することができる。また、かかる製造方法は不均一系触媒反応（固−液系）であるため、得られた酸化物には触媒に由来する金属の残留（コンタミネーション）が生じ難い。したがって、かかる特徴を活かして、金属の残留が問題となる用途（例えば医薬品の製造）へも好適に適用することができる。