(57)【要約】【課題】  量産技術に適し、且つ再利用可能な金属触媒を提供すること。【解決手段】  本発明の金属触媒は、材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を含む溶液を接触させ、材料の表面に当該分子又は当該原子を結合又は吸着させた後、有機金属錯体を含む溶液を接触させ、当該分子又は当該原子に有機金属錯体を結合又は吸着させることによって得られるものである。本発明の金属触媒においては、当該分子には官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を用いることによって、材料の表面に有機金属錯体を担持することができ、高活性で且つ多数回の再利用が可能な金属触媒を得ることができるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の表面に分子又は原子を結合又は吸着させ、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒。
【請求項２】
材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を有し、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒。
【請求項３】
材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を結合又は吸着させ、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒。
【請求項４】
材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を有し、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒。
【請求項５】
材料の表面に有機金属錯体を直接結合又は吸着させてなる金属触媒。
【請求項６】
前記有機金属錯体の金属元素は遷移金属である請求項１乃至５の何れか一に記載の金属触媒。
【請求項７】
前記遷移金属はPd、Ru、Ni、Rh又は希土類金属である請求項６に記載の金属触媒。
【請求項８】
前記原子はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P、N又はSである請求項１乃至７の何れか一に記載の金属触媒。
【請求項９】
前記分子はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P、N又はSを含む請求項１乃至７の何れか一に記載の金属触媒。
【請求項１０】
前記分子は次の化学式で示される請求項１乃至７の何れか一に記載の金属触媒。
【化１】
2005270918.tif 000016
【請求項１１】
前記分子は次の化学式で示される請求項１乃至７の何れか一に記載の金属触媒。
【化２】
2005270918.tif 000017
【請求項１２】
前記分子は次の化学式で示される請求項１乃至７の何れか一に記載の金属触媒。
【化３】
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【請求項１３】
前記分子は次の化学式で示される請求項１乃至７の何れか一に記載の金属触媒。
【化４】
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【請求項１４】
前記材料は単原子物質又は化合物である請求項１乃至１３の何れか一に記載の金属触媒。
【請求項１５】
前記単原子物質はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm又はUである請求項１４に記載の金属触媒。
【請求項１６】
前記化合物はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、H、O、I、P、N、S及びFから選ばれた一又は複数の原子を含む請求項１４に記載の金属触媒。
【請求項１７】
前記化合物はビニール、ポリエチレン、紙、ガラス、雲母、陶磁器又はゴムである請求項１４に記載の金属触媒。
【請求項１８】
前記材料は板状、円筒状又はメッシュ状である請求項１乃至１７の何れか一に記載の金属触媒。
【請求項１９】
材料の表面に分子又は原子を結合又は吸着させ、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２０】
材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を形成し、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２１】
材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を結合又は吸着させ、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２２】
材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を形成し、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２３】
材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を含む溶液を接触させ、前記材料の表面に前記分子又は前記原子を結合又は吸着させた後、有機金属錯体を含む溶液を接触させ、前記分子又は前記原子に前記有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２４】
材料の表面に前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を含む溶液を接触させ、前記材料の表面に前記分子を結合又は吸着させた後、前記有機金属錯体を含む溶液を接触させ、前記分子に前記有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２５】
材料の表面に有機金属錯体を直接結合又は吸着させる金属触媒の製造方法。
【請求項２６】
前記有機金属錯体の金属元素は遷移金属である請求項１９乃至２５の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項２７】
前記遷移金属はPd、Ru、Ni、Rh又は希土類金属である請求項１９乃至２６の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項２８】
前記原子はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P、N又はSである請求項１９乃至２７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項２９】
前記分子はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P、N又はSを含む請求項１９乃至２７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項３０】
前記分子は次の化学式で示される請求項１９乃至２７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【化５】
2005270918.tif 000020
【請求項３１】
前記分子は次の化学式で示される請求項１９乃至２７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【化６】
2005270918.tif 000021
【請求項３２】
前記分子は次の化学式で示される請求項１９乃至２７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【化７】
2005270918.tif 000022
【請求項３３】
前記分子は次の化学式で示される請求項１９乃至２７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【化８】
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【請求項３４】
前記材料は単原子物質又は化合物である請求項１９乃至３３の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項３５】
前記単原子物質はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm又はUである請求項３４に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項３６】
前記化合物はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、H、O、I、P、N、S及びFから選ばれた一又は複数の原子を含む請求項３４に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項３７】
前記化合物はビニール、ポリエチレン、紙、ガラス、雲母、陶磁器又はゴムである請求項３４に記載の金属触媒の製造方法。
【請求項３８】
前記材料は板状、円筒状又はメッシュ状である請求項１９乃至３７の何れか一に記載の金属触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属触媒及びその製造方法に関する。特に、創薬化学や有機合成化学に用いられる遷移金属触媒及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遷移金属触媒は、現在の創薬化学や有機合成化学において必要不可欠なものであると認識されている。その一方で、遷移金属触媒はその安全性、反応生成物に残存する微量遷移金属の除去、廃液処理等が問題となる場合がある。近年高まっている環境調和型プロセス開発を目指す社会的要請を鑑みると、現在の遷移金属触媒が有する諸問題を解決しうる新たな遷移金属触媒の開発が要請されている。
【０００３】
上述の問題の解決策の一つとして、本発明者らは以下の非特許文献１に示すとおり新規な遷移金属触媒の開発に世界で初めて成功した。
【非特許文献１】Arisawa et al., Jpn. J. Appl. Phys. 2002,41, L1197-L1199
【０００４】
即ち、上記非特許文献１に開示するとおり、本発明者らは、極高真空条件下、基板（半導体、金属、絶縁体）上に結合原子を均一に並べ、その上に遷移金属触媒を結合させることにより、より安定で、再利用可能な触媒活性を有する新規な遷移金属触媒の開発に成功した。本発明者らは、この新規な遷移金属触媒を「基板結合型遷移金属触媒」と呼んでいる。
【０００５】
また、上述の問題の解決策の一つとして、以下の非特許文献２に開示されるような高分子担持型パラジウム触媒も知られている。
【非特許文献２】Yamada et al., J. Org. Chem. 2003, 68,7733-7741
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に係る金属触媒は、極高真空条件が必須である等の量産化を阻む問題、また３回程度しか再利用できないという問題を抱えていた。また、上記非特許文献２に係る金属触媒は、形成加工が困難で、しかも均一系触媒に比べて活性が低いという問題を抱えていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、極高真空等の特別な製造条件を必要とせず、１０回程度の再利用が可能であり、且つ形成加工が容易な金属触媒を提供するものである。
【０００８】
本発明の金属触媒は、材料（単原子物質又は化合物（半導体、金属、絶縁体を含む））に化学的な処理を施すことにより、極高真空条件を用いなくても、結合原子又は分子を介して、材料と金属触媒とを結合又は吸着させてなるものである。
【０００９】
本発明の金属触媒は、材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を含む溶液を接触させ、材料の表面に当該分子又は当該原子を結合又は吸着させた後、有機金属錯体を含む溶液を接触させ、当該分子又は当該原子に有機金属錯体を結合又は吸着させることによって得られるものである。本発明の金属触媒においては、当該分子には材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を用いることによって、材料の表面に有機金属錯体を担持することができ、高活性で且つ多数回の再利用が可能な金属触媒を得ることができるものである。
【００１０】
本発明の金属触媒に用いられる有機金属錯体としては、触媒活性を有するものであればよい。好ましい金属元素としては、遷移金属が好ましく、具体的には、ルテニウム（Ru）、パラジウム（Pd）、ニッケル（Ni）、ロジウム（Rh）、希土類金属などが挙げられる。
【００１１】
また、本発明の金属触媒は、材料に直接金属触媒を結合又は吸着させてなるものである。
【００１２】
本発明によると、材料の表面に分子又は原子を結合又は吸着させ、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒が提供される。
【００１３】
また、本発明によると、材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を有し、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒が提供される。
【００１４】
また、本発明によると、材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を結合又は吸着させ、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒が提供される。
【００１５】
また、本発明によると、材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を有し、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させてなる金属触媒が提供される。
【００１６】
また、本発明によると、材料の表面に有機金属錯体を直接結合又は吸着させてなる金属触媒が提供される。
【００１７】
また、本発明によると、材料の表面に分子又は原子を結合又は吸着させ、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００１８】
また、本発明によると、材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を形成し、前記分子又は前記原子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００１９】
また、本発明によると、材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を結合又は吸着させ、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００２０】
また、本発明によると、材料の表面に、前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を形成し、前記分子に有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００２１】
また、本発明によると、材料の表面に有機金属錯体と結合又は吸着する分子又は原子を含む溶液を接触させ、前記材料の表面に前記分子又は前記原子を結合又は吸着させた後、有機金属錯体を含む溶液を接触させ、前記分子又は前記原子に前記有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００２２】
また、本発明によると、材料の表面に前記材料と結合又は吸着する官能基及び有機金属錯体と結合又は吸着する官能基を有する分子を含む溶液を接触させ、前記材料の表面に前記分子を結合又は吸着させた後、前記有機金属錯体を含む溶液を接触させ、前記分子に前記有機金属錯体を結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００２３】
また、本発明によると、材料の表面に有機金属錯体を直接結合又は吸着させる金属触媒の製造方法が提供される。
【００２４】
また、前記有機金属錯体の金属元素は遷移金属であってもよい。
【００２５】
また、前記遷移金属はPd、Ru、Ni、Rh又は希土類金属であってもよい。
【００２６】
また、前記原子はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P、N又はSであってもよい。
【００２７】
また、前記分子はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P、N又はSを含むようにしてもよい。
【００２８】
また、前記分子には次の化学式で示される分子を用いてもよい。
【００２９】
【化９】
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【００３０】
【化１０】
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【００３１】
【化１１】
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【００３２】
【化１２】
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【００３３】
また、前記材料は単原子物質又は化合物である。
【００３４】
また、前記単原子物質はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm又はUであるようにしてもよい。
【００３５】
また、前記化合物はAl、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、H、O、I、P、N、S及びFから選ばれた一又は複数の原子を含むようにしてもよい。
【００３６】
また、前記化合物はビニール、ポリエチレン、紙、ガラス、雲母、陶磁器又はゴムであってもよい。
【００３７】
また、前記材料は板状、円筒状又はメッシュ状であってもよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の金属触媒は、従来の均一系触媒や上述の非特許文献１に記載されている方法により合成した金属触媒と比較して活性が極めて高く、また１０回程度の再利用が可能である。更に、本発明の金属触媒は、使用を繰り返すことにより活性が低下した場合であっても、化学的な再処理を施すことにより、再度金属を結合又は吸着させることができ、再処理が可能であるという優れた効果を奏する。また、本発明の金属触媒は、種々の材料を担体として用いることができるので、形成加工が容易であるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１を参照する。図１には、本発明の金属触媒を製造するプロセスの一例が記載されている。本実施の形態においては、有機金属錯体と結合又は吸着する原子に硫黄を用いた例を示す。
【００４０】
まず、ガリウム砒素基板（13×11×0.6 mm）を多硫化アンモニウム（S content
5〜7%, 3.0 mL）に60℃で30分間浸し、ガリウム砒素基板を多硫化アンモニウムに接触させた後、水とアセトニトリルで洗浄した（図１（A））。このプロセスにより、硫黄（S）がガリウム砒素と結合又は吸着する
【００４１】
その後、得られた基板を6 mmHgの減圧下室温で10分間真空乾燥し（図１（B））、更にヒートガン加熱下で20分間乾燥させ（図１（C））、硫黄（S）が結合又は吸着したガリウム砒素基板（S-GaAs）を得た（図１（D））。
【００４２】
次に、硫黄が結合又は吸着したガリウム砒素基板（S-GaAs）を有機金属錯体であるテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Pd(PPh3)4）（25 mg）のアセトニトリル溶液（3.0 mL）中で12時間攪拌し、パラジウム（Pd）を結合又は吸着（0.2〜0.4 mg）させ、本発明の金属触媒を得た（図１（E））。そして、得られた基板をアセトニトリルからなる洗浄液に浸し、触媒活性が無くなるまで洗浄した（図１（F））。
【００４３】
得られた金属触媒を以下の化学反応式に示す芳香族ハライドと二重結合とのカップリング反応（Heck反応）に用いた（図１（G））。結果を表１に示す。
【００４４】
【化１３】
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【００４５】
【表１】
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【００４６】
表１に示すとおり、１回目の反応においては収率99％が得られた。同じ金属触媒を繰り返してHeck反応に用いると、２回目は収率90％、３回目は72％と収率が下がっていくものの、１０回目の使用においても収率28％が得られ、１０回目の使用においても実用に耐え得るものであることが確認された。
【００４７】
ここで、比較のため、従来の均一系のテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Pd(PPh3)4）をHeck反応に用いたときの結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
2005270918.tif 000009
【００４９】
表２に示すとおり、従来の均一系のテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Pd(PPh3)4）を用いたHeck反応では、0.58 mgのテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウムを使用した場合の収率は65％であり、0.0058
mgを使用した場合では収率が9％しか達成できないことが分かる。よって、本発明の金属触媒は、均一系の金属触媒よりも高活性で且つ高収率であることが確認された。
【００５０】
また、比較のため、何ら処理をしていないガリウム砒素基板（GaAs）、多硫化アンモニウム処理のみを施したガリウム砒素基板（S-GaAs）および多硫化アンモニウム処理を施さずにテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Pd(PPh3)4）によりパラジウムを吸着させたガリウム砒素基板（Pd-GaAs）を用意し、それらをHeck反応に用いた結果を表３に示す。なお、硫化アンモニウム処理を施さずにテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Pd(PPh3)4）によりパラジウムを吸着させたガリウム砒素基板（Pd-GaAs）の作製にあたっては、図１（E）及び（F）のプロセスと同様のプロセスを用いた。即ち、ガリウム砒素基板（S-GaAs）をテトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Pd(PPh3)4）（25 mg）のアセトニトリル溶液（3.0 mL）中で12時間攪拌し、パラジウム（Pd）を結合又は吸着（0.2〜0.4 mg）させた後、得られた基板をアセトニトリルからなる洗浄液に浸し、触媒活性が無くなるまで洗浄した。
【００５１】
【表３】
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【００５２】
表３に示すとおり、何ら処理をしていないガリウム砒素基板（GaAs）および多硫化アンモニウム処理のみを施したガリウム砒素基板（S-GaAs）をHeck反応に用いた場合、反応は起こらなかった。一方、多硫化アンモニウム処理を施さずにパラジウムを直接結合させたガリウム砒素基板（Pd-GaAs）をHeck反応に用いた場合、１回目の反応においては収率77％が得られた。同じ基板を繰り返してHeck反応に用いると、２回目は収率70％、３回目は71％と収率が下がっていき、１０回目の使用においては収率6％が得られたが、本実施例の金属触媒（Pd-S-GaAs）よりも繰り返し使用による収率の低下が見られた。このことから、本実施例の金属触媒においては、硫黄（S）が重要な役割を果たしていることが確認された。但し、多硫化アンモニウム処理を施さずにパラジウムを直接結合させたガリウム砒素基板（Pd-GaAs）であっても、十分な収率が得られることが確認された。
【００５３】
次に、１０回のHeck反応に使用した本実施例の金属触媒をアセトニトリルからなる洗浄液に浸し、触媒活性が無くなるまで洗浄し、再生処理を行った（図１（H））。そして、再生処理を施された金属触媒を再度Heck反応に用いた（図１（I））。結果を表４に示す
【００５４】
【表４】
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【００５５】
表４に示すとおり、１回目の反応においては収率89％が得られた。同じ金属触媒を繰り返してHeck反応に用いると、２回目は収率88％、３回目は85％と収率が下がっていくものの、１０回目の使用においても収率30％が得られ、１０回目の使用においても実用に耐え得るものであることが確認された。このことから、触媒活性の低下した本発明の金属触媒に化学的処置を施すことによって、再度金属触媒の材料へ十分な定着が可能であることが確認された。以上のように、本発明の金属触媒は、担体となる材料の再利用が可能であるという優れた効果を奏することが確認された。
【００５６】
ここで、図２を参照する。図２には、XPS（X-ray
Photoelectron Spectroscopy：X線光電子分光法）による測定結果が示されている。図２において、AはHeck反応に用いる前の本実施例の金属触媒の測定結果を示し、Bは１０回のHeck反応に使用した後の本実施例の金属触媒の測定結果を示し、またCは１０回のHeck反応に使用した後の、多硫化アンモニウム処理を施さずにパラジウムを吸着させたガリウム砒素基板（Pd-GaAs）の測定結果を示している。
【００５７】
図２のAに示されるとおり、Heck反応に用いる前の本実施例の金属触媒からは、パラジウムと燐（P）のコアレベルのシグナルが検出されており、GaAs基板からのシグナルは検出されていない。このことにより、本実施例の金属触媒においては、（Pd(PPh3)4）の層がGaAs基板の表面を完全に覆っていることが分かる。また、図２のBに示されるとおり、１０回のHeck反応に使用した後の本実施の形態の金属触媒からは、パラジウムのシグナルが依然として検出されている。また、図２のCに示されるとおり、１０回のHeck反応に使用した後の、多硫化アンモニウム処理を施さずにパラジウムを吸着させたガリウム砒素基板（Pd-GaAs）からは、パラジウムのシグナルが検出されなかった。これらの測定結果からも、（Pd(PPh3)4）の定着には、硫黄の終端が非常に重要な役割を果たしていることが確認された。
【００５８】
以上説明したとおり、本発明の金属触媒は、従来の均一系触媒や上述の非特許文献１に記載されている方法により合成した金属触媒と比較して活性が極めて高く、また１０回程度の再利用が可能である。更に、本発明の金属触媒は、使用を繰り返すことにより活性が低下した場合であっても、化学的な再処理を施すことにより、再度金属を結合させることができ、再処理が可能であるという優れた効果を奏する。
【００５９】
なお、本実施の形態においては、担体であるガリウム砒素基板と硫黄原子を結合又は吸着させたが、硫黄原子の替わりに、Al、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、O、Ｉ、P又はN原子、又はこれらの原子を含む分子を用いても良い。
【００６０】
また、本実施の形態においては、担体の材料としてガリウム砒素（基板）を用いたが、他の単結晶基板として、Si、ZnO、InP、InAs、ZnS、ZnSe又はMnS等を用いても良い。
【００６１】
また、本実施の形態においては、担体の材料としてガリウム砒素（基板）を用いたが、種々の単原子物質又は化合物を用いることができる。具体的には、単原子物質の材料としては、Al、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm又はUを用いることができる。また、化合物の材料としては、Al、As、Be、B、Cd、Cr、Co、C、Cu、Ge、Au、In、Ir、Fe、Pb、Mn、Mo、Mg、Ni、Nb、Pd、Pt、Rh、Si、Ag、Te、Th、Sn、Ti、W、V、Y、Zn、Zr、Re、Cs、Sb、Dy、Er、Gd、Ga、Hf、Ho、Re、Ru、Sm、Sc、Se、Ta、Tb、Tm、U、H、O、I、P、N、S及びFから選ばれた一又は複数の原子を含む化合物を用いることができる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、担体の材料には絶縁体を用いても良く、具体的には、ビニール、ポリエチレン、紙、ガラス、雲母、陶磁器又はゴム等を用いても良い。
【００６３】
また、担体となる材料は、板状、チューブ状、円筒状、反応容器形状又はメッシュ状など、様々な形状とすることが可能である。
【実施例１】
【００６４】
次に、本発明の金属触媒において、材料と結合する官能基を有し、且つ有機金属錯体と結合する官能基を有する分子（結合分子）の例について説明する。
【００６５】
図３には、本発明における結合分子の概念図が示されている。本発明の金属触媒は、図３に示すような材料と結合する官能基と有機金属錯体と結合する官能基とを備えた分子（結合分子）を介し、材料に有機金属が定着したものである。
【００６６】
本発明の金属触媒を構成する結合分子には、例えば、次の化学構造式で示される分子が挙げられる。いずれも配位子部分に有機物質を含有している。なお、次の化学構造式で示される分子は、本発明の金属触媒に用いられる結合分子の一例であって、これらに限定される分けではない。
【００６７】
【化１４】
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【００６８】
【化１５】
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【００６９】
【化１６】
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【００７０】
【化１７】
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【００７１】
これらの結合分子を介して、担体となる材料に有機金属が定着し、高活性な金属触媒を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上詳細に説明したとおり、本発明によると、簡易な方法で高活性、再利用可能且つ加工形成容易な金属触媒を提供することができ、現在の創薬化学や有機合成化学において必要不可欠なものであると認識されている金属触媒の分野において、優れた効果を奏するものである。また、本発明の金属触媒は、材料に定着させて用いる金属触媒であるが故に、反応生成物に金属触媒が残存する危険性を極力抑えることができ、安全性が高く、廃液処理の問題をも解決するものであり、環境調和型プロセス開発に用いられることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の金属触媒の一実施形態の製造プロセスを示す図である。
【図２】XPS測定の結果を示す図である。
【図３】本発明に用いる結合分子の概念を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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