パラジウム触媒
本発明は、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質に関する。該パラジウム種はパラジウム・ナノクラスターを含み得る。該粒状物質は、炭素−炭素カップリング反応または還元を行うための触媒として使用し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパラジウム触媒、それを製造する方法およびそれを使用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬産業は、製造した有効医薬成分（ＡＰＩ)１ｋｇ毎について２５−１００ｋｇまたはそれを超える廃棄物を生成している。産業の先端実践者によれば、ＡＰＩと同時生成される潜在的廃棄物は５億〜２０億ｋｇ／年の範囲にある。したがって、＄１／ｋｇの通常の廃棄費用でも、廃棄物の減少に関連する潜在的な節約は医薬産業の年間売上げ（２００３年でＵＳ＄５０００億）と比較して著しいであろう。大部分の医薬合成には、生成物から分離することが困難である同種の触媒の使用が含まれる。得られる生成物の金属不純物混入は、医薬産業に重大な関心を引き起こしている。
【０００３】
異種の触媒はより安定、安価で、かつ、生成物から分離することが容易となり得る。しかしながら、その活性および選択性は同種の触媒のものと比較して低い場合がある。したがって、効率的な異種の触媒を開発することに向けた増大する努力が向けられている。支持体に固定化されている同種触媒は、簡単な回収および再使用を許容し、廃棄物生成および有毒化学物質の使用を最小限化し、これはグリーン化学製法の開発において最も大きな関心事である。
【０００４】
パラジウム−触媒反応はその高い効率性、選択性および可能な変換物の多様性に起因して有機合成において重用なツールになってきている。パラジウムベースの触媒はカップリングおよび水素化反応において顕著な有用性を示している。しかしながら、その高い活性にもかかわらず、同種パラジウムベースの触媒は産業的な方法における適用を妨害する低い安定性および高い費用に苦しめられている。重金属としてのパラジウムも、医薬生成物の不純物混入として非常に望ましくない。従来のパラジウムベースの触媒に関連するこれらの要求を克服するために、異種および異種化した触媒が開発されている。パラジウムは、触媒適用のために炭素、ゼオライト、ケイ酸塩およびポリマーのような材料に支持されている。これらの支持されたパラジウム触媒は容易な回収を許容するが、パラジウムの浸出は重大な問題のまま残されている。加えて、現在までのところ、ポリマー−またはシリカ−支持Ｐｄナノ粒子は触媒適用において低い化学効率しか示されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明の目的
１またはそれを超える上記の欠点を実質的に克服するかまたは少なくとも緩和することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を提供する。パラジウム種はＰｄ（０）とし得る。パラジウム種はパラジウム原子を含み得る。パラジウム種はパラジウム・クラスター、例えば、パラジウム・ナノクラスターを含み得る。
【０００７】
１の形態において、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を提供する。
【０００８】
多孔性支持体は、金属酸化物支持体とし得る。金属酸化物はシリカとし得る。多孔性支持体および粒状物質は、独立して、メソ多孔性とし得る。支持体および粒状物質は、独立して、比較的大きな小孔が比較的小さなウィンドウによって連結された構造を有し得る。比較的大きな小孔は、約５ないし約１００ｎｍの平均直径を有し得る。比較的小さなウィンドウは、約２ないし約５０ｎｍの平均直径を有し得る。多孔性支持体は、例えば、メソ多孔性珪質フォームとし得る。パラジウム種は、粒状多孔性支持体の小孔の壁にカップリングし得る。
【０００９】
多孔性支持体はパラジウム種に複合化し得る。多孔性支持体は、連結基および結合基を含むカップリング基によってパラジウム種にカップリングし得、ここに該結合基はパラジウム種にカップリングする。幾つかの形態において、結合基はチオール基を含まない。幾つかの形態において、結合基は硫黄を含まない。結合基は、例えば、ウレア基またはチオウレア基とし得る。
【００１０】
パラジウム・ナノクラスターは、約１ないし約１０ｎｍの平均直径を有し得る。粒状物質は、約１ないし約１００ミクロンの平均粒径を有し得る。それは、約０.１ないし２ｍｍｏｌパラジウム／ｇ支持体のパラジウム負荷を有し得る。
【００１１】
本発明の第２の態様において、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を製造する方法を提供し、かかる方法は：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム種に結合することができる結合基を含み；ついで
−粒状物質を生成するように、パラジウム塩をパラジウム種に転化する
ことを含む。
【００１２】
パラジウム塩はパラジウム（ＩＩ）塩とし得る。パラジウム種のパラジウムはＰｄ（０）とし得る。パラジウム種はパラジウム原子を含み得る。パラジウム種はパラジウム・クラスター、例えばパラジウム・ナノクラスターを含み得る。多孔性支持体は、パラジウム種に複合化し得る。該方法は、パラジウム種を支持体にカップリングする工程を含み得る。これは、パラジウム塩をパラジウム種に転化した後に行い得、またはパラジウム塩をパラジウム種に転化すると同時に行い得る。カップリングの工程は、パラジウム種を支持体に複合化することを含み得る。
【００１３】
１の形態において、該方法は：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含み；ついで
−支持体にカップリングした、例えば複合化した、パラジウム・ナノクラスターを含む粒状物質を生成するようにパラジウム塩をパラジウム・ナノクラスターに転化する
ことを含む。
【００１４】
該方法は、さらに、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を提供することを含み得る。これは、官能性をもたせた試薬に粒状多孔性支持体を反応させて官能性をもたせた多孔性支持体を形成することを含み得、ここに該官能性をもたせた試薬は結合基と粒状多孔性支持体に接着することができる接着基とを含む。結合基は、例えば、ウレア基またはチオウレア基とし得る。官能性をもたせた粒状多孔性支持体は、メソ多孔性珪質フォームを含み得る。
【００１５】
本発明は、第２の態様の方法によって製造した場合の粒状物質も提供する。
【００１６】
本発明の第３の態様において、ハロゲン化アリールおよびアリールボロン酸を本発明に係る粒状物質に曝すことを含むSuzukiカップリング反応を行う方法を提供する。
【００１７】
本発明の第４の態様において、ハロゲン化アリールまたはハロゲン化アリールおよびオレフィンを本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、Heckカップリング反応を行う方法を提供する。
【００１８】
本発明の第５の態様において、水素供与種の存在下でカルボニル化合物を本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、カルボニル化合物を水素化する方法を提供する。水素供与種はギ酸塩、例えば、ギ酸アンモニウム、またはモノ−、ジ−、トリ−またはテトラ−アルキルアンモニウムホルメートとし得る。水素供与種はイソプロパノールまたは幾つか他の好適なアルコール、例えば、２−ブタノールとし得る。この場合、塩基も存在させ得る。
【００１９】
本発明の第６の態様において、水素ガスの存在下でオレフィンを本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、オレフィンを水素化する方法を提供する。
【００２０】
本発明の第７の態様において、第１級アミンおよび水素ガスの存在下でカルボニル化合物を本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、カルボニル化合物を還元的にアミノ化する方法を提供する。カルボニル化合物はアルデヒドまたはケトンとし得る。
【００２１】
本発明の第８の態様において、ギ酸塩の存在下でエポキシドまたはジオールを本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、エポキシドまたはジオールを水素化分解する方法を提供する。
【００２２】
本発明の第３ないし第８の態様において、触媒は前の反応から再循環し得る。これらの態様のいずれにおいても、方法はレギオ特異的、立体特異的または両方とし得る。反応は高い化学効率で行い得る。反応は触媒からの低いパラジウム浸出で行い得る。
【００２３】
本発明の第９の態様において、炭素−炭素カップリング反応または還元を行うための触媒としての、本発明に係る粒状物質の使用を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、パラジウム種、例えばパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質に関する。クラスターは以下のように定義される（http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Cluster+chemistry）：
「クラスター化合物は、直的的かつ実質的な金属−金属結合が存在する２またはそれを超える一群の金属原子を含む」（D. M. P. Mingos, David J WalesによるIntroductionないしcluster chemistry, 1990 ISBN 0-13-479049-9)）と定義されており、F.A.Cottonはそれを多面体カゴ構造を有するものと記載している（CottonおよびWilkinson, Advanced Inorganic Chemistry - A Comprehensive Text, 3rd Edition, p31）。したがって、ナノクラスターは、ナノメートルスケールの寸法を有するクラスターと考えることができる。
【００２５】
粒状物質は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝すことによって調製し得、ここに該官能性もたせた粒状多孔性支持体はパラジウム種に結合することができる結合基を含む。粒状物質は粒状触媒とし得る。それは異種触媒とし得る。それは支持された触媒とし得る。それは支持されたパラジウム触媒とし得る。
【００２６】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、メソ多孔性とし得る。支持体および粒状物質は、独立して、比較的大きな小孔（メソ細孔）が比較的小さなウィンドウによって連結した構造を有し得る。比較的大きな小孔は約５ないし約１００の平均直径を有し得る。比較的小さなウィンドウは約２ないし約５０ｎｍの平均直径を有する。多孔性支持体は、例えば、メソ多孔性珪質フォームとし得る。それは、両方とも出典明示して本明細書の一部とみなすＷＯ／２００６／１３５３３９（メソ多孔性フォーム粒子）および／またはHan, Y., Lee, S. S., Ying, J. Y. Chem. Mater. 2006, 18, 643によるまたはそれらに従って製造したメソ多孔性フォームとし得る。
【００２７】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、規則的な形状、例えば球形の固形フォームの粒子とし得る。平均孔径（例えば、小孔孔径）は約５ｎｍよりも大きい、または約１０ｎｍよりも大きいものとし得る。それは約５ないし約１００ｎｍまたは約５ないし５０ｎｍ、５ないし２０、１０ないし１００、５０ないし１００、２０ないし５０、２０ないし３０、２０ないし２５、２ないし２２、２５ないし３０、２７ないし３０、２７ないし２９、または１０ないし５０ｎｍとし得る。孔径は約５、１０、１５、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５または１００ｎｍとし得る。粒子は異なる孔径の分布を有し得る。異なる孔径は約５ないし約１００ｎｍとし得る。
【００２８】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、約１ないし１００ミクロン、または約５ないし１００、１０ないし１００、２０ないし１００、５０ないし１００、２ないし約５０、２０ないし５０、１０ないし５０、２ないし４０、１ないし５０、１ないし１０、１ないし５、１ないし２、２ないし２０、２ないし１０、３ないし８、４ないし７、４ないし６、５ないし２０、１０ないし２０、２ないし１０または５ないし１０ミクロンの平均粒子直径を有し得、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０または１００ミクロン、または１マイクロ未満または１００ミクロンを超えるものとし得る。それは狭い粒径分布を有し得る。平均粒径から１０％を超えて異なる（平均粒径よりも大きいまたは小さい）粒径を有する約５０％未満の粒子が存在し得、平均粒径から１０％を超えて異なる粒径を有する約４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５％未満の粒子が存在し得、平均粒径から１０％を超えて異なる粒径を有する約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０％の粒子が存在し得る。粒子は球形となり得、または卵形、長円形、立方晶系、長斜方系、斜方晶系または平行六面体形（例えば、矩形平行六面体）のような幾つかの他の形状となり得る。
【００２９】
メソ細孔のサイズおよびウィンドウのサイズの比は、約１０：１ないし約１.５：１、または約１０：１ないし２：１、１０：１ないし５：１、５：１ないし１.５：１、３：１ないし１.５：１、５：１ないし３：１または８：１ないし４：１、および約１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４.５：１、４：１、３.５：１、３：１、２.５：１、２：１または１.５：１、または幾つかの他の比とし得る。粒子は幾つかの他の構造を有し得る。ウィンドウのサイズ（すなわち、ウィンドウの孔径）は、約２ｎｍよりも大きい、５ｎｍよりも大きい、または約１０ｎｍよりも大きいものとし得る。それは約２ないし約５０ｎｍまたは約２ないし２０、２ないし１０、５ないし５０、５ないし２０、１０ないし２０、１０ないし１５、１０ないし１２、１５ないし２０、１５ないし１８、１５ないし１７、１０ないし１００、５０ないし１００または１０ないし５０ｎｍとし得る。ウィンドウのサイズは、約２、３、４、５、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０ｎｍとし得る。粒子は異なるウィンドウのサイズの分布を有し得る。異なるウィンドウのサイズは約２ないし約５０ｎｍとし得る。
【００３０】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、約０.５ないし約５ｃｍ３／ｇ、または約０.５ないし４、０.５ないし３、０.５ないし２、１ないし５、２ないし５、３ないし５、１ないし３、１ないし２、２ないし３、１.５ないし２、１.５ないし１.７、２ないし２.５、２.２ないし２.４または２ないし２.４、および約０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.１、２.２、２.３、２.４、２.５、２.６、２.７、２.８、２.９、３、３.５、４、４.５または５ｃｍ３／ｇの、または約５ｃｍ３／ｇを超える細孔容積を有し得る。粒子は、約１００ないし約１０００ｃｍ３／ｇ、または約１００ないし５００、１００ないし２００、２００ないし１０００、５００ないし１０００、２００ないし８００、２００ないし５００、５００ないし８００、５００ないし７００、５００ないし６００、５５０ないし６００、５５０ないし５７０、６００ないし８００、６５０ないし７５０、６７０ないし７３０または６９０ないし７１０ｍ２／ｇの比表面積、および約１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、６９０、７００、７１０、７２０、７３０、７５０、７５０、８００、８５０、９００、９５０または１０００ｍ２／ｇの比表面積、または約１００未満または約１０００ｍ２／ｇを超える比表面積を有し得る。
【００３１】
多孔性支持体は金属酸化物支持体とし得る。金属酸化物はシリカとし得る。それはアルミナとし得る。それはジルコニアとし得る。それはチタニアとし得る。それはアルミニウム、ケイ素、チタンおよびジルコニウムのいずれか２または３、またはそれら全てを含む混合酸化物とし得る。
【００３２】
多孔性支持体は、連結基および結合基を含むカップリング基によってパラジウム種にカップリングし得、ここに該結合基は該種にカップリングする。結合基は非−チオール含有基とし得る。それは、非−硫黄含有基とし得る。結合基は、例えば、ウレア基、チオウレア基、アミン基、アルコール基、チオール基、イミダゾール基または幾つかの他の複素環基あるいはこれらのいずれか２またはそれを超える組み合わせを含み得る。結合基はイオン性液体、窒素、酸素および／または硫黄含有ポリマーまたはデンドリマーに基づき得る。連結基は多孔性支持体に接着する接着基を有し得る。接着基はシリル基とし得る。結合基は、１の連結基または２の連結基によって多孔性支持体にカップリングし得る。連結基はアルキル鎖を含み得る。アルキル鎖は約１ないし１２の炭素原子長とし得、または約１ないし８、１ないし６、１ないし４、２ないし１２、６ないし１２または２ないし６の炭素原子長、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の炭素原子長とし得る。好適なカップリング基には、-Si(CH2)3NHCONH2、-Si(CH2)3NHCSNH2、-Si(CH2)3NHCONH(CH2)3Si-および-Si(CH2)3NHCSNH(CH2)3Si-を含む。
【００３３】
粒状物質は親水性とし得る。それは親油性とし得る。多孔性基体および官能性をもたせた多孔性基体の各々は、独立して、親水性となり得、または各々、独立して、疎水性となり得る。粒状物質の疎水性度は、その性能を改善または最適化するために、および／または有機溶媒とのその和合性を改善するために調整し得る。粒状物質は、その小孔表面上に疎水基を有し得る。疎水基は、例えば、トリアルキルシリル基、ジアルキルシランジイル基または幾つかの他の疎水基とし得る。好適な基には、トリメチルシリル、トリエチルシリルおよびトリフェニルシリルが含まれる。粒状物質はカップリング基以外にその小孔表面に疎水基を有しなくてもよい。それはその小孔表面上にシラノール基を有し得る。
【００３４】
パラジウム種は触媒的に活性なパラジウム種とし得る。それは、高効率な触媒的に活性なパラジウム種とし得る。それは、水素化または水素化分解について触媒的に活性とし得る。それは、SuzukiまたはHeck反応について、または水素化、水素化分解または他の還元反応について触媒的に活性となり得る。パラジウム種はPd（０）種とし得る。それはパラジウム原子を含み得、またはそれはパラジウム・クラスター、例えばパラジウム・ナノクラスターを含み得、あるいはそれはパラジウム原子およびパラジウム・クラスターの両方を含み得る。パラジウム・ナノクラスターは触媒的に活性なナノクラスターとし得る。パラジウム・ナノクラスターは、約１ないし約１０ｎｍ、または約１ないし５、１ないし２、２ないし１０、５ないし１０、２ないし８、２ないし６、２ないし３または４ないし６ｎｍ、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０ｎｍの平均直径を有し得る。ナノクラスターは支持体上に均一に分散し得る。それは、支持体の小孔表面に均一に分散し得る。パラジウム・ナノクラスターは球形とし得る。それは擬似球形とし得る。それはほぼ球形とし得る。それは多面体とし得る。それは配位によって結合基にカップリングし得、すなわちそれは結合基に配位し得る。結合基はパラジウム種の配位子とし得る。粒状物質は、支持体１ｇ当たり約０.１ないし約２ｍｍｏｌのパラジウム、または支持体１ｇ当たり約０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.１ないし０.２、０.２ないし２、０.５ないし２、１ないし２、０.５ないし１.５または０.５ないし１ｍｍｏｌのパラジウム、例えば、支持体１ｇ当たり約０.１、０.１５、０.２、０.２５、０.３、０.３５、０.４、０.４５、０.５、０.５５、０.６、０.６５、０.７、０.７５、０.８、０.８５、０.９、０.９５、１、１.０５、１.１、１.１５、１.２、１.２５、１.３、１.３５、１.４、１.４５、１.５、１.５５、１.６、１.６５、１.７、１.７５、１.８、１.８５、１.９、１.９５または２ｍｍｏｌのパラジウムのパラジウム負荷を有し得る。
【００３５】
したがって、１の形態において、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性シリカを含む粒状物質を提供する。
【００３６】
もう１の形態において、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００３７】
もう１の形態において、パラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基によってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００３８】
もう１の形態において、ウレア基を含む結合基によってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００３９】
もう１の形態において、チオウレア基を含む結合基によってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００４０】
本発明は、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を製造する方法も提供し、かかる方法は：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム種を結合することができる結合基を含み；ついで、
−粒状物質を生成するように、パラジウム塩をパラジウム種に転化すること
を含む。
【００４１】
パラジウム塩をパラジウム種に転化する工程は、パラジウム塩を還元することを含み得る。パラジウム塩はＰｄ（ＩＩ）塩とし得る。したがって、転化する工程は、Ｐｄ（ＩＩ）をＰｄ（０）に還元することを含み得る。還元することは、パラジウム塩を還元剤に曝すことを含み得る。それは、それを酸化可能な種に曝すことを含み得る。還元剤（または酸化可能な種）は、アルコール、好ましくは第１級または第２級アルコール、例えばメタノールとし得る。
【００４２】
官能性をもたせた粒状多孔性支持体は、その小孔の表面にカップリングした、前記したようなカップリング基を有する、前記した粒状多孔性支持体を含み得る。粒状多孔性支持体上のカップリング基の負荷は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体１ｇ当たり約０.５ないし約５ｍｍｏｌ、または約０.５ないし２、０.５ないし１、１ないし５、２ないし５、１ないし３または１.５ないし２.５ｍｍｏｌ／ｇ、例えば約０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.１、２.２、２.３、２.４、２.５、３、３.５、４、４.５または５ｍｍｏｌ／ｇとし得る。パラジウム塩はＰｄ（ＩＩ）塩、例えば、塩化パラジウム、酢酸パラジウムまたは幾つかの他の好適な塩とし得る。パラジウム塩の溶液は、有機溶媒中の溶液とし得る。有機溶媒は無水とし得る。それは、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジブロモメタン、ブロモホルム、四塩化炭素、トルエン、アセトン、クロロベンゼン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチルまたは幾つかの他の好適な溶媒とし得る。曝すことは、担体中の官能性をもたせた粒状支持体の懸濁液に、パラジウム塩またはその溶液を添加することを含み得る。担体は、パラジウム塩用の溶媒とし得る。それは、パラジウム塩用の非−溶媒とし得る。曝すことは、パラジウム塩をパラジウム種に転化する、例えば、官能性をもたせた粒状支持体上にパラジウム・クラスターを形成するのに十分な時間および十分な温度とし得る。それは、約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。それは、約４０ないし約１００℃、または約４０ないし８０、４０ないし６０、６０ないし１００、８０ないし１００、５０ないし８０または５０ないし７０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００℃の温度とし得る。温度は、担体の沸点以下とし得る。それは、無水条件下で行い得る。それは低酸素条件下で行い得る。それは、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素下、または脱気条件下で行い得る。反応の間、反応混合物は攪拌ないし振盪し得、またはそれは無攪拌および無振盪とし得る。
【００４３】
したがって、１の形態において、方法は、所望により加熱しながらでもよいが、無水担体中の官能性をもたせた多孔性支持体の懸濁液を無水溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に曝し、それによってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成することを含み、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含む。
【００４４】
幾つかの形態において、粒状物質はその小孔表面に疎水基を有する。これを行うために、それから粒状物質が生成する多孔性支持体は、その小孔表面に疎水基を有し得る。したがって、方法は、粒状物質または多孔性支持体を疏水化することを含み得る。それは、粒状物質の小孔表面または多孔性支持体の小孔表面に疎水基を接着することを含み得る。それは、例えば、トリアルキルシリル基、ジアルキルシリル基または幾つかの他の疎水基を粒状物質または多孔性支持体の小孔表面に付加することを含み得る。これは、多孔性支持体を疎水化剤で処理することを含み得る。疎水化剤は、例えば、（Ｒ３Ｓｉ）２Ｏ、（Ｒ３Ｓｉ）２ＮＨ、Ｒ３ＳｉＸ、Ｒ２ＳｉＸ２またはＲＳｉＸ３を含み得、ここにＲはアルキル（例えば、メチル、エチル、プロピルほか）またはアリール（例えば、フェニル）基であり、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＯＡｃほかのような好適な遊離基である。通常使用される疎水化剤には、ヘキサメチルジシラザン、塩化トリメチルシリルおよびジクロロジメチルシランが含まれる。疎水化の工程は、カップリング基を接着させて官能性をもたせた多孔性支持体を形成する前に行い得る。それは、カップリング基を接着させて官能性をもたせた多孔性支持体を形成した後に行い得るが、パラジウム・マイクロクラスターを形成する前に行い得る。それは、パラジウム種の形成の後に行い得る。
【００４５】
パラジウム種を形成した後、粒状物質は反応混合物から分離し得る。分離は、濾過、遠心、沈澱、デカンテーションまたはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。その場合、粒状物質は洗浄し得る。洗浄は、有機溶媒、例えばパラジウム塩を溶解するために用いる溶媒、または官能性をもたせた粒状多孔性支持体を懸濁するために用いる担体、または幾つかの他の溶媒を用い得る。それは１回洗浄し得る。それは１回を超えて洗浄し得、そこで洗浄液は同一の溶媒または異なる溶媒を用い得る。粒状物質は乾燥し得る。乾燥は、粒状物質を加熱する、その上および／またはそれを通してガスを通す、粒状物質に真空または部分真空を適用する、またはこれらの幾つかの組み合わせを含み得る。
【００４６】
したがって、もう１の形態において、方法は：
ｉ）担体中の官能性をもたせた粒状多孔性支持体の懸濁液を、溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に十分な時間および十分な温度曝して、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成し、
ｉｉ）粒状物質を分離し、
ｉｉｉ）粒状物質を洗浄し、ついで
ｉｖ）粒状物質を乾燥する
ことを含み、該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含む。
【００４７】
方法は、さらに、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を提供することを含み得る。これは、粒状多孔性支持体を官能性をもたせる試薬に反応させて、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成することを含み得、ここに該官能性をもたせる試薬は結合基および粒状多孔性支持体に接着することができる接着基を含む。結合基は、例えば、ウレア基またはチオウレア基とし得る。官能性をもたせた粒状多孔性支持体は、メソ多孔性珪質フォームを含み得る。
【００４８】
以前に記載したように、好適な粒状多孔性支持体はメソ多孔性珪質フォームであり、これは公知の方法によって調製し得る。該支持体は使用する前に乾燥し得る。乾燥には、好適な温度にて好適な時間加熱することが含まれ得る。時間は、例えば約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。温度は、約７０ないし約２００℃、または約７０ないし１５０、７０ないし１００、１００ないし２００、１５０ないし２００、１００ないし１５０、８０ないし１２０または９０ないし１１０℃、例えば、約７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０または２００℃とし得る。ついで、支持体は、乾燥環境中、例えば乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥窒素、乾燥二酸化炭素ほか中で冷却し得る。あるいは、またはさらに、支持体は無水溶媒、例えば無水エーテル、無水ＴＨＦ、無水トルエンまたは幾つかの他の無水溶媒に曝すことによって乾燥し得る。これらの溶媒を無水にする方法は、文献においてよく知られている。
【００４９】
ついで、支持体は担体と合して懸濁液を形成し得る。担体は、先に記載したような有機溶媒とし得る。ついで、所望により溶液であってもよい官能性をもたせる試薬を懸濁液に添加し得る。官能性をもたせる試薬は、支持体１ｇ当たり約１ないし５ｍｍｏｌの比で添加し得るが、この比は支持体の性質に依存し得る。比は、支持体１ｇ当たり約１ないし４、１ないし３、２ないし５、３ないし５、２ないし４または２ないし３ｍｍｏｌ、例えば、約１、１.５、２、２.１、２.２、２.３、２.４、２.５、３、３.４、４、４.５または５ｍｍｏｌ／ｇとし得る。官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体がパラジウム種に結合またはカップリングすることができる結合基を含むようにすべきである。好適な官能性をもたせる試薬には、（RO)3Si(CH2)3NHCONH2、(RO)3Si(CH2)3NHCSNH2、(RO)3Si(CH2)3NHCONH(CH2)3Si(OR)3および（RO)3Si(CH2)3NHCSNH(CH2)3Si(OR)3が含まれ、式中、Ｒはアルキル基、例えば、Ｃ１ないしＣ６のアルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピルほか）またはアリール基（例えば、フェニル）であるが、他の好適な試薬は当業者であれば容易に理解できるであろう。懸濁液中での支持体と試薬との反応は、試薬と支持体とを反応させるのに十分な温度にて十分な時間とし得る。試薬は、支持体の小孔の表面上の官能基（例えば、Ｓｉ−ＯＨ基）と反応し得る。時間は、例えば約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。温度は、約４０ないし約１００℃、または約４０ないし８０、４０ないし６０、６０ないし１００、８０ないし１００、５０ないし８０または５０ないし７０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００℃とし得る。反応は無水条件下で行い得る。それは低酸素条件下で行い得る。それは、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素下で行い得、あるいは脱気条件下で行い得る。反応の間、反応混合物は攪拌ないし振盪し得、あるいは無攪拌または無振盪とし得る。
【００５０】
官能性をもたせる試薬と支持体とを反応させた後、得られた反応性をもたせた支持体を反応混合物から分離し得る。分離は、濾過、遠心、静置、デカンテーションまたはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。ついで、官能性をもたせた支持体を洗浄し得る。洗浄は有機溶媒を用いて行い得る。それは１回洗浄し得る。それは１回を超えて洗浄し得、そこでは洗浄液は同一または異なる溶媒を使用し得る。好適な溶媒には、トルエン、エタノール、アセトン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、アセトンまたは他の有機溶媒、またはそれらの組み合わせが含まれる。官能性をもたせた支持体は乾燥し得る。乾燥には、加熱、官能性をもたせた支持体の上および／または中にガスを通す、真空または部分真空を官能性をもたせた支持体に適用する、またはこれらの幾つかの組み合わせを含み得る。乾燥させる前に、官能性をもたせた支持体は溶媒、例えばエタノール、イソプロパノールほかのようなアルコール中で加熱し得る。この工程は、不純物を除去するために、支持体を洗浄するように作用し得る。加熱は、約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２５ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。それは約４０ないし約８０℃、または４０ないし６０、６０ないし８０または５０ないし７０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０または８０℃とし得る。
【００５１】
したがって、さらなる形態において、本発明の方法は：
ｉ）粒状多孔性支持体の懸濁液を官能性をもたせる試薬に曝して官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成し；ついで
ｉｉ）パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成するのに十分な時間および十分な温度にて、官能性をもたせた粒状多孔性支持体の懸濁液を溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に曝す
ことを含み、ここに該官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体がパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含むようなものである。
【００５２】
もう１の形態において、方法は：
ｉ）粒状多孔性支持体の懸濁液を官能性をもたせる試薬に曝して、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成し；
ｉｉ）官能性をもたせた粒状多孔性支持体の懸濁液を、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成するのに十分な時間および十分な温度で溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に曝し；
ｉｉｉ）粒状物質を分離し；
ｉｖ）粒状物質を洗浄し；ついで
ｖ）粒状物質を乾燥する
ことを含み、ここに該官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体がパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含むようなものである。
【００５３】
もう１の形態において、方法は：
ｉ）メソ多孔性珪質フォーム（ＭＣＦ）の懸濁液を官能性をもたせる試薬に曝して官能性をもたせたＭＣＦを形成し；
ｉｉ）官能性をもたせたＭＣＦの懸濁液を、パラジウム・ナノクラスターにカップリングしたＭＣＦを含む粒状物質を形成するのに十分な時間および十分な温度で酢酸パラジウム（ＩＩ）の溶液に曝し；
ｉｉｉ）粒状物質を分離し；
ｉｖ）粒状物質を洗浄し；ついで
ｖ）粒状物質を乾燥する
ことを含み、ここに該官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせたＭＣＦがパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含むようなものである。
【００５４】
本発明の粒状物質は触媒として使用し得る。それは、パラジウム種、例えばパラジウム・ナノクラスターによって触媒することができる反応を触媒し得る。したがって、本発明は、種々の化学反応を触媒するために本発明の粒状物質を使用する方法も提供する。触媒は、個々の反応について後記するように、高い化学効率で行い得る。これらの粒状物質によって触媒し得る好適な反応には、炭素−炭素結合形成および水素化が含まれる。例には、アリールハロゲン化物およびアリールボロン酸のSuzukiカップリング反応、アリールハロゲン化物およびオレフィンのHeckカップリング反応、カルボニル化合物の水素移動反応、オレフィンの水素化、還元的アミノ化、水素化分解ほかが含まれる。本発明の粒状物質（以下、「触媒」という）によって触媒される場合のこれらの反応についての典型的な反応は以下のとおりである：
Suzuki反応：アリールハロゲン化物（例えば、臭化物またはヨウ化物）、アリールボロン酸および触媒を行うのに十分な時間、溶媒中で加熱する。アリールボロン酸に対するアリールハロゲン化物のモル比は、官能基に基づいて約１：１ないし約１：２である。したがって、アリール二ハロゲン化物をアリールモノハロゲン化物と反応させる場合、１：１のモル比は１モルのアリール二ハロゲン化物および２モルのアリールモノハロゲン化物を必要とするであろう。アリールボロン酸に対するアリールハロゲン化物のモル比は約１：１ないし１：１.５、１：１.５ないし１：２または１：１.１ないし１：１.３、例えば、約１：１、１：１.０５、１：１.１、１：１.１５、１：１.２、１：１.２５、１：１.３、１：１.３５、１：１.４、１：１.４５または１：１.５とし得る。触媒は、アリールハロゲン化物に対して約０.１ないし約１０モル％のレベルで存在し得る。本明細書においては、アリールハロゲン化物に対して１ｍｏｌ％の触媒を、アリールハロゲン化物中の１００ｍｏｌのハロゲン化物当たり触媒中の１モルのパラジウム種と定義する。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応混合物は、塩基、例えば炭酸塩、例えば、炭酸ナトリウムも含み得る。これは、約１：１ないし約２：１、または約１：１ないし１.５：１、１.５：１ないし２：１または１.３：１ないし１.７：１、例えば、約１：１、１.１：１、１.２：１、１.３：１、１.４：１、１.５：１、１.６：１、１.７：１、１.８：１、１.９：１または２：１のアリールハロゲン化物に対するモル比で存在し得る。反応は、溶媒、例えば、水性溶媒中で行い得る。溶媒はアルコール／水混合物、例えば、エタノール水とし得る。それは、不活性雰囲気、例えば、アルゴン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素またはそれらの２またはそれを超える混合物中で行い得る。反応は、約４０ないし約１００℃、または約４０ないし８０、４０ないし６０、６０ないし１００、８０ないし１００、５０ないし８０または７０ないし９０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００℃の温度で行い得る。反応時間は約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。反応はマイクロ波条件下で行い得る。この場合、反応時間を短縮し得る。マイクロ波条件下では、反応時間は約１ないし約６０分、または約１ないし３０、１ないし２０、１ないし１０、１ないし５、５ないし３０、１０ないし３０、２０ないし３０、５ないし２０または５ないし１５分、例えば、約５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０または６０分とし得る。好適なマイクロ波源はCEM Discover(登録商標）マイクロ波反応系である。マイクロ波照射の強度は、約０ないし約１００Ｗ、または約１ないし１００、５ないし１００触媒は、つづく、１０ないし１００、２０ないし１００、５０ないし１００、０ないし５０、０ないし２０、０ないし１０、０ないし５、０ないし２、１ないし５０、１ないし２０、１ないし１０、１ないし５、１ないし２、５ないし５０、１０ないし５０、２０ないし５０、５ないし２０、１０ないし２０または５ないし１０、例えば、約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５または１００Ｗとし得る。この反応からの収率は通常高く、アリールハロゲン化物に基づいて約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％とし得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５５】
Heck反応：アリールハロゲン化物（例えば、臭化物またはヨウ化物）またはアリールトリフレート（すなわち、トリフルオロメタンスルホネート）、オレフィン、塩基および触媒を溶媒中で反応を達成するのに十分な時間加熱する。オレフィンは活性化オレフィンとし得る。それは電子欠乏オレフィンとし得る。それはα,β−不飽和酸、エステルまたはアミドとし得る。オレフィンに対するアリールハロゲン化物（またはアリールトリフレート）のモル比は、官能基に基づいて約１：１ないし約１：２とし得る。アリールボロン酸に対するアリールハロゲン化物のモル比は、約１：１ないし１：１.５、１：１.５ないし１：２または１：１.１ないし１：１.３、例えば、約１：１、１：１.０５、１：１.１、１：１.１５、１：１.２、１：１.２５、１：１.３、１.３５、１：１.４、１：１.４５または１：１.５とし得る。触媒は、アリールハロゲン化物に対して、約０.１ないし約１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。塩基はアミンとし得る。それは第四級アミンとし得る。それはトリアルキルアミンとし得る。それは、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミンまたは幾つかの他の好適な塩基とし得る。それは、約１：１ないし約１：３、または約１：１ないし１：２、１：２ないし１：３または１：１.５ないし１：１：２.５、例えば、約１：１、１：１.５、１：２、１：２.５または１：３のアリールハロゲン化物またはトリフレートのモル比で存在し得る。反応は、反応は溶媒中、例えば有機溶媒中で行い得る。溶媒は、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素または幾つかの他の好適な溶媒とし得る。反応は不活性な雰囲気中、例えば、アルゴン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素またはそれらのいずれか２またはそれを超えるものの混合物中で行い得る。それは、７０ないし約１５０℃の温度で行い得るが、温度が溶媒の沸点を超えてはならない。温度は焼く７０ないし１００、１００ないし１５０、８０ないし１３０または９０ないし１１０℃、例えば、約７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０または１５０℃とし得る。反応は、望ましい転化を得るのに十分な時間行うべきである。反応時間は約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応も先に記載した条件を用いたマイクロ波照射の使用によって促進し得る。この反応からの収率は通常高く、アリールハロゲン化物に基づいて約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％となり得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５６】
水素移動反応：カルボニル化合物および水素供与種、例えば、ギ酸塩を触媒存在下で反応させてアルコールを形成する。カルボニル化合物はケトンとし得る。それはケトンとし得る。それはアリールアルキルケトンとし得る。アリール基はヘテロアリール基、メタロセニル基または幾つかの他の型の芳香族基とし得る。アルキルは、直鎖、分岐鎖、環状またはこれらの幾つかの他の組み合わせとし得る。それは、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピルまたは幾つかの他のアルキル基とし得る。アリール基およびアルキル基は、独立して、置換型であっても非置換型であってもよい。ギ酸塩はアミンギ酸塩とし得る。アミンは、アンモニア（それによって、アミン塩はギ酸アンモニウムである）、またはアルキル、ジアルキルもしくはトリアルキルアンモニウム塩とし得る。好適なギ酸塩には、ギ酸トリエチルアンモニウムおよびトリメチルアンモニウムが含まれる。ギ酸塩は、約１：１のモル比でギ酸とアミン（またはアンモニア）との反応によって、イン・サイチュ（in situ）でまたは別々に生成し得る。あるいは、水素供与種は、アルコールまたは幾つかの他の水素供与体とし得る。この場合、反応は、塩基性条件下、例えば、固形の水酸化物塩の存在下で行い得る。触媒は、カルボニル化合物に対して約１ないし約５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約１ないし２５、１ないし１０、１ないし５、５ないし５０、１０ないし５０、２５ないし５０、５ないし２０または５ないし１５ｍｏｌ％、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応は室温または幾つか他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、１５ないし２０、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。カルボニル化合物に対するギ酸塩の比は、約２：１ないし約１０：１、例えば、約２：１ないし５：１、５：１ないし１０：１または３：１ないし７：１、例えば、約２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１または１０：１とし得る。反応は、望ましい転化を達成するのに十分な時間行い得る。典型的な反応時間は、約１ないし約３６時間である。通常、反応時間は、ギ酸アルキルアンモニウムを用いる場合よりもギ酸アンモニウムを用いる場合はより短い。反応時間は、約１ないし２４、１ないし１２、１ないし６、１ないし３、６ないし１２、１２ないし１８、１８ないし２４、２４ないし３６、６ないし３６、１２ないし３６または１８ないし３６時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３または３６時間とし得る。反応はマイクロ波下で行い得る。この場合、反応時間を短縮し得る。マイクロ波条件下では、反応時間は、約１ないし３０分、または約１ないし２０、１ないし１０、１ないし５、５ないし３０、１０ないし３０、２０ないし３０、５ないし２０または５ないし１５分、例えば、約５、１０、１５、２０、２５または３０分とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応も先に記載した条件を用いたマイクロ波照射の使用によって促進し得る。この反応からの収率は通常高く、アリールハロゲン化物に基づいて約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％となり得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５７】
水素化：触媒存在下で、オレフィンを水素雰囲気に付す。オレフィンは電子に富むオレフィンとし得る。それは電子が少ないオレフィンとし得る。触媒は、オレフィンに対して約０.１ないし約１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。水素圧は約３０ないし１５０ｐｓｉ、または約３０ないし５０、５０ないし１５０、１００ないし１５０、５０ないし１００または８０ないし１２０ｐｓｉ、例えば、約３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０または１５０ｐｓｉとし得る。水素は不活性ガス、例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウムと混合し得ることは理解されよう。この場合、前記した圧力は、水素の分圧を表す。オレフィンは溶液中に存在させ得る。溶媒は、使用する反応条件下で水素化されないものとし得る。溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、クロロホルム、トルエンまたはそれらの組み合わせ、または幾つかの他の好適な溶媒とし得る。反応は室温で行い得、または幾つかの他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、１５ないし２０、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。反応時間は、約１ないし２４、１ないし１２、１ないし６、１ないし３、６ないし１２、１２ないし１８、１８ないし２４、２４ないし３６、６ないし３６、１２ないし３６または１８ないし３６時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３または３６時間とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応も先に記載した条件を用いたマイクロ波照射の使用によって促進し得る。この反応からの収率は典型的に高く、約９０ないし約１００％、または約９０ないし９５、９５ないし１００、９８ないし１００、９９ないし１００％、例えば、約９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.６、９９.７、９９.８、９９.９または１００％となり得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５８】
還元的アミノ化：触媒存在下の水素雰囲気下にて、アミンおよびカルボニル化合物を反応させて置換型アミンを生成する。カルボニル化合物はアルデヒドまたはケトンとし得る。アミン出発物質は、芳香族アミンまたは複素環式芳香族アミンとし得、あるいはそれは脂肪族（例えば、直鎖型、分岐鎖型および脂環式の）アミンとし得る。それはアニリンとし得る。それは第１級アミンとし得る。カルボニル化合物はアルキルカルボニル化合物、例えば、Ｃ１ないしＣ２０の直鎖型、分岐鎖型または環状のアルデヒドとし得る。カルボニル化合物に対するアミンの比は、約１：２ないし２：１、または１：２ないし１：１、１：１ないし２：１、１：１.５ないし１.５：１、１：１.２ないし１.２：１、１：１.１ないし１.１：１または１：１.０５ないし１.０５：１、例えば、約１：１、１：１.０１、１：１.０２、１：１.０３、１：１.０４、１：１.０５、１：１.１、１：１.１５、１：１.２、１：１.２５、１：１.３、１：１.３５、１：１.４、１：１.４５、１：１.５、１：１.６、１：１.７、１：１.８、１：１.９、１：２、１.０１：１、１.０２：１、１.０３：１、１.０４：１、１.０５：１、１.１：１、１.１５：１、１.２：１、１.２５：１、１.３：１、１.３５：１、１.４：１、１.４５：１、１.５：１、１.６：１、１.７：１、１.８：１、１.９：１または２：１とし得る。触媒は、カルボニル化合物に対して約０.１ないし約１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応は、室温、または幾つか他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。反応時間は、許容し得る転化を達成するのに十分とし得る。反応時間は、約１ないし約１２、または約１ないし６、１ないし３、３ないし１２、６ないし１２または６ないし９時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２時間とし得る。水素圧は、約２０ないし約６０ｐｓｉ、または約２０ないし４０、４０ないし６０または３０ないし５０ｐｓｉ、例えば、約２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０ｐｓｉとし得る。水素を不活性ガス、例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウムと混合し得ることは理解される。この場合、前記した圧力は水素の分圧を表す。反応は溶液で行い得る。溶媒は、使用する反応条件下で水素化し得ないものとすることができる。溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、クロロホルム、トルエンまたはそれらの組み合わせ、または幾つかの他の好適な溶媒とし得る。この反応からの収率は典型的に高い。それは、約９０ないし約１００％、または約９０ないし９５、９５ないし１００、９８ないし１００または９９ないし１００％、例えば、約９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.６、９９.７、９９.８、９９.９または１００％とし得る。触媒は、つづく反応のために再使用し得る。
【００５９】
水素化分解：エポキシドまたはジオール（例えば、1,2−またはビシナルジオール）およびギ酸塩を触媒存在下で反応させて、アルコールを形成する。ギ酸塩はアミンギ酸塩とし得る。アミンは、アンモニア（それによって、アミン塩はギ酸アンモニウムである）またはアルキル、ジアルキルまたはトリアルキルアンモニウム塩とし得る。好適なギ酸塩には、ギ酸トリエチルアンモニウムおよびトリメチルアンモニウムが含まれる。ギ酸塩は、約１：１のモル比でギ酸とアミン（またはアンモニア）とを反応させることによって、イン・サイチュ（in situ）または別々に生成し得る。触媒は、カルボニル化合物に対して約１ないし約５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約１ないし２５、１ないし１０、１ないし５、５ないし５０、１０ないし５０、２５ないし５０、５ないし２０または５ないし１５ｍｏｌ％、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応は、室温、または幾つかの他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、１５ないし２０、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。カルボニル化合物に対するギ酸塩の比は、約２：１ないし約１０：１、例えば、約２：１ないし５：１、５：１ないし１０：１または３：１ないし７：１、例えば、約２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１または１０：１とし得る。反応は、望ましい転化を達成するのに十分な時間行い得る。典型的な反応時間は、約１ないし約３６時間である。反応時間は、約１ないし２４、１ないし１２、１ないし６、１ないし３、６ないし１２、１２ないし１８、１８ないし２４、２４ないし３６、６ないし３６、１２ないし３６または１８ないし３６時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３または３６時間とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応はマイクロ波照射の使用によっても促進し得る。この反応からの収率は通常高く、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％となり得る。触媒は、つづく反応のために再使用し得る。反応は、出発物質中のいずれかの不斉中心の配置の保留で進行し得る。配置の保留は、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００、９９ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.９または１００％とし得る。触媒は、つづく反応のために再使用し得る。
【００６０】
本発明の粒状物質は、触媒活性の損失なしに、または活性の実質的な損失なしに触媒として使用し得る。それは、触媒のつづく使用の間の活性の損失が、同一の反応条件下の生成物の収率に基づいて、約５％未満、または約４、３、２、１、０.５、０.２または０.１％未満になるように行い得る。したがって、粒状物質は、つづく反応において触媒として再使用し得る。それは、１ないし２０回再使用し得、または２０回を超えて再使用し得る。それは、例えば、約１ないし１０，１ないし５、５ないし２０、１０ないし２０または５ないし１０時（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０回）再使用し得る。したがって、特定の反応において触媒として使用する粒状物質は、先の反応から再循環し得る。粒状物質を用いて、レギオ特異的、立体特異的またはその両方である反応を触媒し得る。立体化学の保留は、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００、９９ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.９または１００％とし得る。レギオ特異性は、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００、９９ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.９または１００％とし得る。反応は、触媒からのパラジウムの無視し得る溶脱で行い得る。溶脱は、各反応について約１％未満、または約０.５、０.２、０.１、０.０５、０.０２または０.０１％未満とし得る。
【００６１】
したがって、要約すると、本願は、カップリングおよび水素化反応における、支持化したパラジウムの合成および触媒適用を記載する。パラジウムは、パラジウム・ナノクラスターの形態で存在し得る。それは、医薬およびファインケミカル合成ならびに他の適用のための支持化したパラジウム・ナノクラスターの調製および触媒適用を記載する。例えば、ウレアおよびチオウレア配位子は、珪質メソ多孔性フォーム（MCF）支持体の表面に効率的に固定化した。酢酸パラジウムを６０℃で加熱してパラジウムに還元し、得られた名のクラスターをウレアまたはチオウレア配位子によって固定化した。ナノクラスターのサイズは、反応条件によって容易に制御した。この異種の触媒は、Ｃ−Ｃカップリング反応（Heck、SuzukiおよびSonogashiraカップリング反応のような）および還元反応（ケトンの水素移動、オレフィンの水素化、アミンおよびアルデヒドの還元的アミノ化、およびエポキシドの水素化分解）に向けて首尾よく適用した。それは、温和な条件下ででグリーン溶媒中の反応を触媒し得、活性および選択性の損失なしに簡単に再循環し得た。
【００６２】
ＭＣＦ−支持化Ｐｄナノクラスターは高い触媒活性を示した。ＭＣＦの表面シラノール基はトリメチルシリル（ＴＭＳ）基で非キャップ化、部分的な前−キャップ化または完全キャップ化して触媒効率を操作し得た。本発明の粒状物質を調製することにおいて、表面上のシラノール基は、支持体にパラジウム種をカップリングする前、その間またはした後から選択される時点に、例えば、ＴＭＳ基で少なくとも部分的にキャップし得る。ＭＣＦ−支持化したＰｄナノクラスターは、優れた活性、選択性および再循環性でもってＣ−Ｃカップリング反応（Suzuki、SonogashiraおよびHeckカップリング反応）および水素化（水素移動、水素分子を用いた低圧での水素化、水素化分解および還元的アミノ化）を首尾よく触媒した。反応は、グリーン溶媒中の環境的に優しいホスフィンを含まない条件下でも行った。それは、マイクロ波下で促進し得、幾つかの場合においては優れた収率で短時間（５−１０分）で完了した。ＭＣＦ−支持化Ｐｄナノクラスターは、その非膨潤特性、高表面積およびＭＣＦ支持体の超大型の小孔ならびにウレアまたはチオウレア配位子による安定化に起因して、市販されているポリマーまたは炭素−支持触媒と比較して遙かに活性であった。
【００６３】
ポリマー−、炭素−またはシリカ−支持およびマイクロエマルション−鋳型Ｐｄ触媒は以前に報告されている。しかしながら、活性および選択性の損失なしに高い触媒効率および優れた再循環性を示すＭＣＦ−支持化Ｐｄナノクラスターについては全く報告されていない。
【００６４】
本発明者らは、ＭＣＦ−支持化Ｐｄ種が有機化学におけるいずれかまたはすべての型のパラジウム−触媒化転化に適用し得ると考えている。金属ナノクラスターを固定化する同様のアプローチも、広範な種々のファインケミカルおよび医薬ほかの合成用の新規な金属酸化物（例えば、シリカ）−支持化金属触媒を誘導化することに向けて広範に適用し得る。かかる新規な触媒は、高い活性、選択性および安定性を付与し得る。それは、再使用するために簡単に再循環し得、温和な反応条件下の連続反応およびグリーン（すなわち、環境に優しい）溶媒に利用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
ここで、本発明の好ましい形態を例示の目的のみで、添付する図面に参照して説明する：
【図１】図１は本発明において記載した支持化パラジウム・ナノクラスターの製造の図表示を示す。
【図２】図２は４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真を示す。
【図２ａ】図２ａは２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＴＥＭ写真を示す。
【図３】図３は２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）写真を示す。
【図４】図４はＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す。
【図５】図５は４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＮ２吸着−脱着等温曲線を示す。
【図６】図６は２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＮ２吸着−脱着等温曲線である。
【図７】図７は室温にてアセトフェノンの水素移動を１０回行う前（ａ）及び行った後（ｂ）の２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＸＲＤパターンを示す。
【図８】図８は（黒塗り三角）２−３ｎｍおよび（黒塗り四角）４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含む（黒塗り菱形）１０％Ｐｄ／ＣおよびＰｄ／ウレア−ＭＣＦ上のヨードベンゼンおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリング（第１回実験）を示すグラフである。
【図９】図９は室温でのアセトフェノンの水素移動を１０回行った後の（ａ）４−６ｎｍおよび（ｂ）２−４ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＴＥＭ写真を示す。
【図１０】図１０は２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む（ａ）１０％Ｐｄ／Ｃおよび（ｂ）１０ｍｏｌ％の５％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦに対するアセトフェノンの水素移動の濾液の写真を示す：（ａ）中の茶色は１０％Ｐｄ／Ｃからの顕著なＰｄ溶脱を示す。ＩＣＰ−ＭＳ分析は、第１回実験で負荷したほぼ９０％のＰｄが１０％ Ｐｄ／Ｃから溶脱したこと、一方１０回実験後でも５％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦからは１.２５％の合計の負荷したＰｄしか溶脱しなかったことを示している。
【図１１】図１１はアセトフェノンの（ａ）異種水素移動、およびヨードベンゼンとフェニルボロン酸の（ａ）同種および（ｃ）異種Suzukiカップリングからの反応混合物の写真を示す。
【図１２】図１２は珪質ＭＣＦ支持体のメソ細孔内の高い分散を示すＰｄおよびＳｉマッピングを示す。
【００６６】
図１は本発明の粒状物質を製造する方法を示す。図１において、構造（１０）はメソ多孔性珪質フォームの粒子の部分を示す。固形物（２０）はその表面にシラノールを有するシリカを示す。比較的大きな小孔（３０）は、比較的小さなウィンドウ（４０）によって連結されている。小孔（３０）は典型的に直径で約２０ないし５０ｎｍであり、ウィンドウ（４０）は典型的に直径で約５ないし１０ｎｍであるが、これらの大きさはかなり変化し得る。方法の工程（ａ）は、メソ多孔性珪質フォームを、部分構造（５０）を有し、小孔（３０）の表面が連結基（６０）および結合基（７０）、例えば、ウレア基を含む基によって官能化された、官能性をもたせた支持体に転化することを含む。結合基（７０）はパラジウム・ナノクラスターと錯化などして結合することができる。図１では単一の基のみ示すが、ウィンドウおよび小孔の両方の表面が接着した多くのかかる基を有することは理解されるであろう。それは、粒子の外側表面にも存在し得る。これらの基の接着は、結合基（７０）および接着基、例えば、トリメチルシリル基が連結基に接着した好適な官能性をもたせる試薬の溶液と反応させることによって行い得る。図１の工程（ｂ）では、官能性をもたせた支持体は、パラジウム・ナノクラスター（９０）の形成およびその官能化した支持体（５０）への複合化および結合によって本発明の粒状物質（８０）に転化する。これを行うために、官能性をもたせた支持体（５０）をパラジウム塩、例えば、Ｐｄ(ＯＡｃ）２の溶液に曝し、Ｐｄ（ＩＩ）をＰｄ（０）に還元するように加熱してパラジウム・ナノクラスター（９０）を形成する。これら形状として、それは、小孔およびウィンドウの壁に、そしておそらくは外側表面にも接着したパラジウム・ナノクラスター（９０）を有する粒状物質（８０）を形成するように結合基（７０）と錯化する。
【００６７】
本発明の実験においては、パラジウムをウレア配位子の使用を介して珪質メソ多孔性フォームに固定化した（反応図式１を参照されたい）。
【００６８】
【化１】
【００６９】
支持体としてＭＣＦを選択した。なぜなら、それは９−２２ｎｍのウィンドウによって連結された超大きな孔様の小孔（２４−４２ｎｍ）を含む三次元の内部連結した小孔構造を有するからである。水中油型のマイクロエマルションによって鋳型化したＭＣＦは５００−８００ｍ２／ｇの高い表面積および高いシラノールの表面濃度も有する。ウレア基は、(CH3O)3Si(CH2)3NHCONH2または(CH3O)3Si(CH2)3NHCONH(CH2)3Si(OCH3)をトルエン中の５５０℃−か焼ＭＣＦと８０℃にて２４時間反応させることによって球形ＭＣＦ微粒子の小孔表面に導入した。得られたウレア−ＭＣＦ中のウレア配位子の負荷は、元素分析によって１.８ｍｍｏｌ／ｇであると決定された。Ｐｄ（ＯＡｃ）２（１.５ｍｍｏｌ）を酢酸エチルに溶解し、ウレア−ＭＣＦ（１ｇ）に導入した。混合物を室温にて３０分間攪拌し、ついで６０℃に２４時間加熱した。最初に暗茶色の酢酸パラジウム溶液は元素パラジウムまで還元し、ウレア配位子を介してＭＣＦ支持体に沈澱した。上清は反応後に透明であり、これは、ＭＣＦ上のＰｄの完全な固定化を示している。Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦを濾過し、洗浄し、乾燥した。
【００７０】
ウレア−ＭＣＦ上に沈澱したＰｄナノクラスターは４−６ｎｍの範囲の大きさ分布を有し、支持体に均一に分散した。ナノクラスターの大きさは、合成の間のＰｄ（ＯＡｃ）２濃度を変化することによっても制御し得た。例えば、Ｐｄ（ＯＡｃ）２の量を半分に減少した場合、同様の手法は２−３ｎｍの粒子の形成を生じる（図２ａ）。走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（図３）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（図１２）によるＳｉおよびＰｄマッピングは、ＭＣＦのメソ細孔内に分散したＰｄ粒子の均一性を示した。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（図４）および窒素吸着−脱着等温曲線（図５および６）は、ＭＣＦ支持体の均一な超大きな小孔がＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒に保持されていることを示した。Ｘ線回折（ＸＲＤ）実験は、Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒におけるＰｄナノクラスターの超微細な粒サイズ（２−３ｎｍ）および高分散を確認した（図７（ａ））。
【００７１】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦの触媒活性を、塩基としてＮａ２ＣＯ３を用いる、エタノール／水混合物（９：１の体積比）中のヨードアニソールおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリング反応について調べた（表１）。２４時間後、カップリング生成物を９９％収率で単離した（表１、エントリー１）。２−３ｎｍおよび４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒を、ヨードベンゼンおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリングについて、２−３ｎｍｎｏＰｄナノクラスターを含む市販の１０％ Ｐｄ／Ｃ触媒（Sigma-Aldrich）と比較した。２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦは、市販の１０％ Ｐｄ／Ｃ触媒および４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒より性能が優れていた（図８）。Ｐｄ溶脱は反応物の上清を分析することによって調べた。同様の反応条件下でのブランク実験では５日後でさえ、ウレア−ＭＣＦ支持体からのＰｄの溶脱は認められなかった。溶媒を８０℃の１：１の体積比のエタノール／水混合物に変えた場合にSuzuki反応がより迅速に進行し、典型的な均一系反応条件下での２４時間の代わりに６時間で９８％の収率が得られた。
【００７２】
【表１】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ、１ｍｍｏｌのアリールハロゲン化物、１.２５ｍｍｏｌのアリールボロン酸、１.５ｍｍｏｌの炭酸ナトリウム、５ｍｌのエタノール／水混合物（体積比＝９：１）、８０℃、アルゴン雰囲気。ｂ単離収率。
ｃマイクロ波条件下。ｄ生成物の収量を消失することなく５回再循環。
ｅ用いたエタノール／水混合物の体積比＝１：１。
【００７３】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒は、ヨードアレンのHeckカップリングについても優れた収率を提供した（表２）。それは活性および選択性におけるいずれの著しい損失なしに再循環した。
【００７４】
【表２】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ、１ｍｍｏｌのアリールハロゲン化物、１.２５ｍｍｏｌのオレフィン、２ｍｍｏｌのトリエチルアミン、５ｍｌのトルエン、１００℃、アルゴン雰囲気。ｂ単離収率。ｃ活性および選択性を損なうことなく５回再循環。
【００７５】
優れた収率がＰｄ／ウレア−ＭＣＦ上での種々のケトンの水素移動について達成された。典型的には、ケトンの水素移動は、室温にて、酢酸エチル中の水素源として１０ｍｏｌ％の５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒および５当量のギ酸／トリエチルアミン混合物を用いて行った。不均一系触媒は、反応性および選択性を損なうことなく、簡単に回収され、数回再循環した（表３）。アセトフェノンの水素移動を１０回行った後（表３、エントリー１）、Ｐｄナノクラスターはウレア−ＭＣＦ上に高度に分散したままで（表９）、触媒は活性における無視し得る損失を示した。Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンはＰｄ（０）ピークからなる。Scherrerの方法によるピークの広がり分析は、平均パラジウム・クリスタライトのサイズが１０回の実験後に２−３ｎｍ（図７（ａ））から４−５ｎｍ（図７（ｂ））に僅かに成長したことを示した。図１０（ｂ）は、反応系の濾液が透明であることを示し；ＩＣＰ−ＭＳは５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦに負荷されているＰｄの合計１.２５％のみが１０回の実験後に溶脱したことを確認した。それに対して、１０％ Ｐｄ／Ｃを含有する反応系の濾液は、１回の実験後でさえ負荷したＰｄのほぼ９０％が溶脱したことに起因して、茶色であった（図１０（ａ））。興味深いことに、種々のケトンの水素移動をギ酸／トリエチルアミン混合物の代わりの水素源としてギ酸アンモニウムを用いて６０℃の水中で行った場合、反応は迅速に完了し（すなわち、２４時間の代わりに２時間）、優れた収率の対応するアルコールを与えた。
【００７６】
【表３−１】
【００７７】
【表３−２】
ａ反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１０ｍｏｌ％の５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１ｍｍｏｌのケトン、５ｍｍｏｌのギ酸：トリエチルアミン（１：１）、５ｍｌの酢酸エチル、２５℃。b単離した収率。c活性および選択性における損失なしに１０回再循環した。dマイクロ波条件下。e水素源としてギ酸アンモニウムを、６０℃の溶媒として水を使用した。
【００７８】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦは、低圧（３気圧）下で、イタコン酸ジメチル（表４、エントリー１）のような活性化オレフィンの水素化についても調べた（表４）。水素化した生成物、１−メチル−ジメチルコハク酸が９９.９％収率で得られ、触媒は１０回の実験で活性の損失なしに首尾よく再循環および再使用した。種々のオレフィンについて優れた収率および触媒再循環性で水素化も進行した（表４）。
【００７９】
【表４】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％のＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１ｍｍｏｌのオレフィン、４０ｐｓｉまたは１００ｐｓｉの水素（各々、エントリー１−６および７−８について）、５ｍｌのメタノール／エタノール、２５℃。b単離した収率。c生成物の収率における損失なしに１０回再循環した。
【００８０】
次に、アルデヒドおよびアミンの還元的アミノ化についてのＰｄ／ウレア−ＭＣＦの触媒活性を調べた。この反応は医薬および特殊化学産業において第二級アミンを生成するのに非常に重要である。対応するアミンの優れた転化および収率が温和な条件下で達成され、触媒は反応性および選択性における顕著な損失なしに１０回再循環した（表５）。
【００８１】
【表５】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％のＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１.０１ｍｍｏｌのアニリン、１.０ｍｍｏｌのアルデヒド、４０ｐｓｉの水素、５ｍｌのメタノール、２５℃。bガスクロマトグラフィー（ＧＣ）収率。c活性および選択性における損失なしに１０回再循環した。
【００８２】
対応するアルコールへのエポキシドの還元的開環が、有機合成における強力なツールとして出現している。この反応の実践的、経済的かつ環境に優しい方法を開発することは非常に興味深い。Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒の効率性および安定性を、基質としてｔｒａｎｓ−スチルベン酸化物を用いて調べた（表６、エントリー４）。注意深いことには、水素化分解反応が１０回の連続する実験で優れた収率でもって完了した。触媒は単純な濾過で回収し得、活性の損失なしに再使用し得た。ついで、種々のベンジルエポキシドを同一の水素化分解条件に付し、優れた収率のホモベンジル性アルコールを一貫して得た。この触媒系の範囲をさらに拡大するために、本発明者らは抗炎症アリールプロピオン酸の合成に使用するキラル・エポキシドの水素化分解に注意を向けた。キラルなアルファ−メチルスチレン酸化物の水素化分解は、優れた収率で配置の保持を有する対応する末端アルコールを生成した（表６、エントリー８）。
【００８３】
【表６】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１０ｍｏｌ％のＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１ｍｍｏｌのエポキシドまたはジオール、５ｍｍｏｌのギ酸アンモニウム、５ｍｌの酢酸エチル、２５℃。b単離した収率。c活性および選択性における損失なしに１０回再循環した。ｄ配置の保持。
【００８４】
水素移動、水素化、水素化分解および還元的アミノ化の場合、１０回の再循環後の合計Ｐｄ溶脱は、触媒に負荷した合計Ｐｄの＜１.５％であることが誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）により決定された。HeckおよびSuzukiカップリング反応の場合、５回の再循環後に溶脱した合計ＰｄはＩＣＰ−ＭＳによって測定して＜５％であった。図１１はＰｄ／ウレア−ＭＣＦを含有する不均一系
反応系の上清が非常に透明であったことを図示している。Ｐｄの無視し得る溶脱が観察され、この新規な触媒は簡単に単離および再循環し得た。
【００８５】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦは、マイクロ波の援助でもってカップリング反応および水素移動についてなおより迅速な反応速度を提供することが見出された。低周波および短い反応時間で優れた転化が達成された。例えば、ヨードベンゼンおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリングにおいて９９％の転化率が１０分で達成された（表１、エントリー１）。マイクロ波下のアセトフェノンの水素移動については、１５分で８５％の収率の対応するアルコールが達成された（表３、エントリー１）。それに対して、室温における通常の反応条件下では８７％の収率が２４時間で得られた。
【００８６】
結論として、活性Ｐｄナノクラスターが、ウレア修飾ＭＣＦ上で高い収率でもって簡単に調製し得た。それはＰｄ（ＯＡｃ）２の還元によって形成され、ＭＣＦ表面上のウレア配位子によって安定化された。ＭＣＦの超大型の小孔は、バルキーな基質を含む反応を促進した。得られたＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒は、水素移動、水素化およびＣ−Ｃカップリング反応について優れた活性を示し、市販の１０％ Ｐｄ／Ｃまたはポリマー支持Ｐｄ−Encatよりも優れていた。本明細書に記載する支持された金属触媒の容易な合成および新規な設計は、広く適用して、化学合成における広範な種々の触媒反応のための修飾ＭＣＦ上に支持された金属性ナノクラスターを誘導し得る。本発明者らは、現在、他のＰｄ−触媒した反応を調べ、種々の触媒適用のためにＭＣＦ上に他の金属（例えば、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｕ、ＩｔおよびＩｎ）を固定化している。
【００８７】
実験セクション
すべての化学薬品はAldrich社から購入し、さらに精製することなく受領したままで使用した。１Ｈおよび１３Ｃ核磁気共鳴（NMR）スペクトル（Bruker 400MHz分光器）、フーリエ変換赤外（FTIR）分光（MTEC 300光音響ディテクターを備えたDigilab FTS7000 FTIR分光器）、XRD（Philips XPert PRO X線回折システム）、Ｎ２吸着−脱着分析（Micrometrics ASAP 2020Mシステム）、元素分析（Exeter Analytical CE440 CHN分析器）、透過型電子顕微鏡（TEM）および走査型透過電子顕微鏡（STEM）（FEI Tecnai G20, 200kV）、走査型電子顕微鏡（SEM）（JOEL JSM−6700F）およびICP-MS（Flan DRCII、PerkinElmer SCIEX）を触媒特徴付けのために行った。触媒反応からの生成物はGC（Agilent 6890N）によって分析した。
【００８８】
ウレア−ＭＣＦの合成
報告された方法に従って合成した球形ＭＣＦ微粒子（１ｇ）を１００℃にて２４時間乾燥し、アルゴン下で室温まで冷却した。乾燥トルエン（２０ｍｌ）をＭＣＦに添加した。次に、トルエン（２ｍｌ）中のトリエトキシシリルプロピルウレア（２.２ｍｍｏｌ）の溶液を導入した。その混合物をアルゴン下で１０分間攪拌し、ついで８０℃にて２４時間加熱した。それを室温まで冷却し、濾過し、トルエン、エタノール、アセトンおよびジクロロメタンで数回洗浄して未反応前駆体を除去した。得られた物質をエタノールに懸濁し、６０℃にて一晩加熱し、濾過し、洗浄し、ついで乾燥した。元素分析は、ＭＣＦ １ｇ当たり１.８０ｍｍｏｌのウレアの負荷を示した。
【００８９】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦの合成
ウレア−ＭＣＦ（１ｇ）を乾燥トルエン（２０ｍｌ）に懸濁し、ＣＨ２Ｃｌ２（２ｍｌ）中の酢酸パラジウム（要件により１.１０または０.５５ｍｍｏｌ）の溶液を滴下した。その混合物を、アルゴン下で上清が無色になるまで（２４時間）６０℃にて加熱した。ついで、それを室温まで冷却し、濾過し、洗浄し、ついで乾燥して暗茶色がかった黒色固形物、Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦを得た。元素分析は、ウレア−ＭＣＦ １グラム当たり１.０１ｍｍｏｌまたは０.５５ｍｍｏｌのＰｄ負荷を示し、５重量％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦおよび１０重量％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦに対応する。
【００９０】
Suzukiカップリング反応の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、アリールハロゲン化物（１ｍｍｏｌ）、アリールボロン酸（１.２５ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（１.５ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）、エタノール（４.５ｍｌ）および水（０.５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で１０分間攪拌し、ついで８０℃にて望ましい時間加熱した。その反応をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を室温に冷却し、焼結ガラス漏斗を通して濾過し、水（５×５ｍｌ）およびエタノール（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は５回再循環した。
【００９１】
Heckカップリング反応の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、アリールハロゲン化物（１ｍｍｏｌ）、オレフィン（１.２５ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（２ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）およびトルエン（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で１０分間攪拌し、ついで１００℃にて望ましい時間加熱した。その反応をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を室温に冷却し、焼結ガラス漏斗を通して濾過し、トルエン（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は５回再循環した。
【００９２】
ケトンの水素移動の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、ケトン（１ｍｍｏｌ）、ギ酸／トリエチルアミン混合物（１：１）またはギ酸アンモニウム（５ｍｍｏｌ）、触媒（１０ｍｏｌ％の５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ）および酢酸エチルまたは水（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で２４時間攪拌し、反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、酢酸エチル（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【００９３】
オレフィンの水素化の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、オレフィン（１ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）およびメタノール／エタノール（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を４０−１００ｐｓｉの水素で圧縮し、室温で６時間攪拌した。反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、メタノール（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【００９４】
水素下でのアルデヒドの還元的アミノ化の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、アルデヒド（１.０ｍｍｏｌ）、第一級アミン（１.０１ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）およびメタノール（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を４０ｐｓｉの水素で圧縮し、室温で６時間攪拌した。反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、メタノール（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【００９５】
エポキシドおよびジオールの水素化分解の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、エポキシドまたはジオール（１ｍｍｏｌ）、ギ酸アンモニウム（５ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）および酢酸エチル（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で２４時間攪拌し、反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、酢酸エチル（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【技術分野】
【０００１】
本発明はパラジウム触媒、それを製造する方法およびそれを使用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬産業は、製造した有効医薬成分（ＡＰＩ)１ｋｇ毎について２５−１００ｋｇまたはそれを超える廃棄物を生成している。産業の先端実践者によれば、ＡＰＩと同時生成される潜在的廃棄物は５億〜２０億ｋｇ／年の範囲にある。したがって、＄１／ｋｇの通常の廃棄費用でも、廃棄物の減少に関連する潜在的な節約は医薬産業の年間売上げ（２００３年でＵＳ＄５０００億）と比較して著しいであろう。大部分の医薬合成には、生成物から分離することが困難である同種の触媒の使用が含まれる。得られる生成物の金属不純物混入は、医薬産業に重大な関心を引き起こしている。
【０００３】
異種の触媒はより安定、安価で、かつ、生成物から分離することが容易となり得る。しかしながら、その活性および選択性は同種の触媒のものと比較して低い場合がある。したがって、効率的な異種の触媒を開発することに向けた増大する努力が向けられている。支持体に固定化されている同種触媒は、簡単な回収および再使用を許容し、廃棄物生成および有毒化学物質の使用を最小限化し、これはグリーン化学製法の開発において最も大きな関心事である。
【０００４】
パラジウム−触媒反応はその高い効率性、選択性および可能な変換物の多様性に起因して有機合成において重用なツールになってきている。パラジウムベースの触媒はカップリングおよび水素化反応において顕著な有用性を示している。しかしながら、その高い活性にもかかわらず、同種パラジウムベースの触媒は産業的な方法における適用を妨害する低い安定性および高い費用に苦しめられている。重金属としてのパラジウムも、医薬生成物の不純物混入として非常に望ましくない。従来のパラジウムベースの触媒に関連するこれらの要求を克服するために、異種および異種化した触媒が開発されている。パラジウムは、触媒適用のために炭素、ゼオライト、ケイ酸塩およびポリマーのような材料に支持されている。これらの支持されたパラジウム触媒は容易な回収を許容するが、パラジウムの浸出は重大な問題のまま残されている。加えて、現在までのところ、ポリマー−またはシリカ−支持Ｐｄナノ粒子は触媒適用において低い化学効率しか示されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明の目的
１またはそれを超える上記の欠点を実質的に克服するかまたは少なくとも緩和することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を提供する。パラジウム種はＰｄ（０）とし得る。パラジウム種はパラジウム原子を含み得る。パラジウム種はパラジウム・クラスター、例えば、パラジウム・ナノクラスターを含み得る。
【０００７】
１の形態において、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を提供する。
【０００８】
多孔性支持体は、金属酸化物支持体とし得る。金属酸化物はシリカとし得る。多孔性支持体および粒状物質は、独立して、メソ多孔性とし得る。支持体および粒状物質は、独立して、比較的大きな小孔が比較的小さなウィンドウによって連結された構造を有し得る。比較的大きな小孔は、約５ないし約１００ｎｍの平均直径を有し得る。比較的小さなウィンドウは、約２ないし約５０ｎｍの平均直径を有し得る。多孔性支持体は、例えば、メソ多孔性珪質フォームとし得る。パラジウム種は、粒状多孔性支持体の小孔の壁にカップリングし得る。
【０００９】
多孔性支持体はパラジウム種に複合化し得る。多孔性支持体は、連結基および結合基を含むカップリング基によってパラジウム種にカップリングし得、ここに該結合基はパラジウム種にカップリングする。幾つかの形態において、結合基はチオール基を含まない。幾つかの形態において、結合基は硫黄を含まない。結合基は、例えば、ウレア基またはチオウレア基とし得る。
【００１０】
パラジウム・ナノクラスターは、約１ないし約１０ｎｍの平均直径を有し得る。粒状物質は、約１ないし約１００ミクロンの平均粒径を有し得る。それは、約０.１ないし２ｍｍｏｌパラジウム／ｇ支持体のパラジウム負荷を有し得る。
【００１１】
本発明の第２の態様において、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を製造する方法を提供し、かかる方法は：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム種に結合することができる結合基を含み；ついで
−粒状物質を生成するように、パラジウム塩をパラジウム種に転化する
ことを含む。
【００１２】
パラジウム塩はパラジウム（ＩＩ）塩とし得る。パラジウム種のパラジウムはＰｄ（０）とし得る。パラジウム種はパラジウム原子を含み得る。パラジウム種はパラジウム・クラスター、例えばパラジウム・ナノクラスターを含み得る。多孔性支持体は、パラジウム種に複合化し得る。該方法は、パラジウム種を支持体にカップリングする工程を含み得る。これは、パラジウム塩をパラジウム種に転化した後に行い得、またはパラジウム塩をパラジウム種に転化すると同時に行い得る。カップリングの工程は、パラジウム種を支持体に複合化することを含み得る。
【００１３】
１の形態において、該方法は：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含み；ついで
−支持体にカップリングした、例えば複合化した、パラジウム・ナノクラスターを含む粒状物質を生成するようにパラジウム塩をパラジウム・ナノクラスターに転化する
ことを含む。
【００１４】
該方法は、さらに、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を提供することを含み得る。これは、官能性をもたせた試薬に粒状多孔性支持体を反応させて官能性をもたせた多孔性支持体を形成することを含み得、ここに該官能性をもたせた試薬は結合基と粒状多孔性支持体に接着することができる接着基とを含む。結合基は、例えば、ウレア基またはチオウレア基とし得る。官能性をもたせた粒状多孔性支持体は、メソ多孔性珪質フォームを含み得る。
【００１５】
本発明は、第２の態様の方法によって製造した場合の粒状物質も提供する。
【００１６】
本発明の第３の態様において、ハロゲン化アリールおよびアリールボロン酸を本発明に係る粒状物質に曝すことを含むSuzukiカップリング反応を行う方法を提供する。
【００１７】
本発明の第４の態様において、ハロゲン化アリールまたはハロゲン化アリールおよびオレフィンを本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、Heckカップリング反応を行う方法を提供する。
【００１８】
本発明の第５の態様において、水素供与種の存在下でカルボニル化合物を本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、カルボニル化合物を水素化する方法を提供する。水素供与種はギ酸塩、例えば、ギ酸アンモニウム、またはモノ−、ジ−、トリ−またはテトラ−アルキルアンモニウムホルメートとし得る。水素供与種はイソプロパノールまたは幾つか他の好適なアルコール、例えば、２−ブタノールとし得る。この場合、塩基も存在させ得る。
【００１９】
本発明の第６の態様において、水素ガスの存在下でオレフィンを本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、オレフィンを水素化する方法を提供する。
【００２０】
本発明の第７の態様において、第１級アミンおよび水素ガスの存在下でカルボニル化合物を本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、カルボニル化合物を還元的にアミノ化する方法を提供する。カルボニル化合物はアルデヒドまたはケトンとし得る。
【００２１】
本発明の第８の態様において、ギ酸塩の存在下でエポキシドまたはジオールを本発明に係る粒状物質に曝すことを含む、エポキシドまたはジオールを水素化分解する方法を提供する。
【００２２】
本発明の第３ないし第８の態様において、触媒は前の反応から再循環し得る。これらの態様のいずれにおいても、方法はレギオ特異的、立体特異的または両方とし得る。反応は高い化学効率で行い得る。反応は触媒からの低いパラジウム浸出で行い得る。
【００２３】
本発明の第９の態様において、炭素−炭素カップリング反応または還元を行うための触媒としての、本発明に係る粒状物質の使用を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、パラジウム種、例えばパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質に関する。クラスターは以下のように定義される（http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Cluster+chemistry）：
「クラスター化合物は、直的的かつ実質的な金属−金属結合が存在する２またはそれを超える一群の金属原子を含む」（D. M. P. Mingos, David J WalesによるIntroductionないしcluster chemistry, 1990 ISBN 0-13-479049-9)）と定義されており、F.A.Cottonはそれを多面体カゴ構造を有するものと記載している（CottonおよびWilkinson, Advanced Inorganic Chemistry - A Comprehensive Text, 3rd Edition, p31）。したがって、ナノクラスターは、ナノメートルスケールの寸法を有するクラスターと考えることができる。
【００２５】
粒状物質は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝すことによって調製し得、ここに該官能性もたせた粒状多孔性支持体はパラジウム種に結合することができる結合基を含む。粒状物質は粒状触媒とし得る。それは異種触媒とし得る。それは支持された触媒とし得る。それは支持されたパラジウム触媒とし得る。
【００２６】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、メソ多孔性とし得る。支持体および粒状物質は、独立して、比較的大きな小孔（メソ細孔）が比較的小さなウィンドウによって連結した構造を有し得る。比較的大きな小孔は約５ないし約１００の平均直径を有し得る。比較的小さなウィンドウは約２ないし約５０ｎｍの平均直径を有する。多孔性支持体は、例えば、メソ多孔性珪質フォームとし得る。それは、両方とも出典明示して本明細書の一部とみなすＷＯ／２００６／１３５３３９（メソ多孔性フォーム粒子）および／またはHan, Y., Lee, S. S., Ying, J. Y. Chem. Mater. 2006, 18, 643によるまたはそれらに従って製造したメソ多孔性フォームとし得る。
【００２７】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、規則的な形状、例えば球形の固形フォームの粒子とし得る。平均孔径（例えば、小孔孔径）は約５ｎｍよりも大きい、または約１０ｎｍよりも大きいものとし得る。それは約５ないし約１００ｎｍまたは約５ないし５０ｎｍ、５ないし２０、１０ないし１００、５０ないし１００、２０ないし５０、２０ないし３０、２０ないし２５、２ないし２２、２５ないし３０、２７ないし３０、２７ないし２９、または１０ないし５０ｎｍとし得る。孔径は約５、１０、１５、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５または１００ｎｍとし得る。粒子は異なる孔径の分布を有し得る。異なる孔径は約５ないし約１００ｎｍとし得る。
【００２８】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、約１ないし１００ミクロン、または約５ないし１００、１０ないし１００、２０ないし１００、５０ないし１００、２ないし約５０、２０ないし５０、１０ないし５０、２ないし４０、１ないし５０、１ないし１０、１ないし５、１ないし２、２ないし２０、２ないし１０、３ないし８、４ないし７、４ないし６、５ないし２０、１０ないし２０、２ないし１０または５ないし１０ミクロンの平均粒子直径を有し得、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０または１００ミクロン、または１マイクロ未満または１００ミクロンを超えるものとし得る。それは狭い粒径分布を有し得る。平均粒径から１０％を超えて異なる（平均粒径よりも大きいまたは小さい）粒径を有する約５０％未満の粒子が存在し得、平均粒径から１０％を超えて異なる粒径を有する約４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５％未満の粒子が存在し得、平均粒径から１０％を超えて異なる粒径を有する約１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０％の粒子が存在し得る。粒子は球形となり得、または卵形、長円形、立方晶系、長斜方系、斜方晶系または平行六面体形（例えば、矩形平行六面体）のような幾つかの他の形状となり得る。
【００２９】
メソ細孔のサイズおよびウィンドウのサイズの比は、約１０：１ないし約１.５：１、または約１０：１ないし２：１、１０：１ないし５：１、５：１ないし１.５：１、３：１ないし１.５：１、５：１ないし３：１または８：１ないし４：１、および約１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４.５：１、４：１、３.５：１、３：１、２.５：１、２：１または１.５：１、または幾つかの他の比とし得る。粒子は幾つかの他の構造を有し得る。ウィンドウのサイズ（すなわち、ウィンドウの孔径）は、約２ｎｍよりも大きい、５ｎｍよりも大きい、または約１０ｎｍよりも大きいものとし得る。それは約２ないし約５０ｎｍまたは約２ないし２０、２ないし１０、５ないし５０、５ないし２０、１０ないし２０、１０ないし１５、１０ないし１２、１５ないし２０、１５ないし１８、１５ないし１７、１０ないし１００、５０ないし１００または１０ないし５０ｎｍとし得る。ウィンドウのサイズは、約２、３、４、５、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０ｎｍとし得る。粒子は異なるウィンドウのサイズの分布を有し得る。異なるウィンドウのサイズは約２ないし約５０ｎｍとし得る。
【００３０】
粒状支持体、粒状物質および官能性をもたせた粒状支持体の粒子は、独立して、約０.５ないし約５ｃｍ３／ｇ、または約０.５ないし４、０.５ないし３、０.５ないし２、１ないし５、２ないし５、３ないし５、１ないし３、１ないし２、２ないし３、１.５ないし２、１.５ないし１.７、２ないし２.５、２.２ないし２.４または２ないし２.４、および約０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.１、２.２、２.３、２.４、２.５、２.６、２.７、２.８、２.９、３、３.５、４、４.５または５ｃｍ３／ｇの、または約５ｃｍ３／ｇを超える細孔容積を有し得る。粒子は、約１００ないし約１０００ｃｍ３／ｇ、または約１００ないし５００、１００ないし２００、２００ないし１０００、５００ないし１０００、２００ないし８００、２００ないし５００、５００ないし８００、５００ないし７００、５００ないし６００、５５０ないし６００、５５０ないし５７０、６００ないし８００、６５０ないし７５０、６７０ないし７３０または６９０ないし７１０ｍ２／ｇの比表面積、および約１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、６９０、７００、７１０、７２０、７３０、７５０、７５０、８００、８５０、９００、９５０または１０００ｍ２／ｇの比表面積、または約１００未満または約１０００ｍ２／ｇを超える比表面積を有し得る。
【００３１】
多孔性支持体は金属酸化物支持体とし得る。金属酸化物はシリカとし得る。それはアルミナとし得る。それはジルコニアとし得る。それはチタニアとし得る。それはアルミニウム、ケイ素、チタンおよびジルコニウムのいずれか２または３、またはそれら全てを含む混合酸化物とし得る。
【００３２】
多孔性支持体は、連結基および結合基を含むカップリング基によってパラジウム種にカップリングし得、ここに該結合基は該種にカップリングする。結合基は非−チオール含有基とし得る。それは、非−硫黄含有基とし得る。結合基は、例えば、ウレア基、チオウレア基、アミン基、アルコール基、チオール基、イミダゾール基または幾つかの他の複素環基あるいはこれらのいずれか２またはそれを超える組み合わせを含み得る。結合基はイオン性液体、窒素、酸素および／または硫黄含有ポリマーまたはデンドリマーに基づき得る。連結基は多孔性支持体に接着する接着基を有し得る。接着基はシリル基とし得る。結合基は、１の連結基または２の連結基によって多孔性支持体にカップリングし得る。連結基はアルキル鎖を含み得る。アルキル鎖は約１ないし１２の炭素原子長とし得、または約１ないし８、１ないし６、１ないし４、２ないし１２、６ないし１２または２ないし６の炭素原子長、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の炭素原子長とし得る。好適なカップリング基には、-Si(CH2)3NHCONH2、-Si(CH2)3NHCSNH2、-Si(CH2)3NHCONH(CH2)3Si-および-Si(CH2)3NHCSNH(CH2)3Si-を含む。
【００３３】
粒状物質は親水性とし得る。それは親油性とし得る。多孔性基体および官能性をもたせた多孔性基体の各々は、独立して、親水性となり得、または各々、独立して、疎水性となり得る。粒状物質の疎水性度は、その性能を改善または最適化するために、および／または有機溶媒とのその和合性を改善するために調整し得る。粒状物質は、その小孔表面上に疎水基を有し得る。疎水基は、例えば、トリアルキルシリル基、ジアルキルシランジイル基または幾つかの他の疎水基とし得る。好適な基には、トリメチルシリル、トリエチルシリルおよびトリフェニルシリルが含まれる。粒状物質はカップリング基以外にその小孔表面に疎水基を有しなくてもよい。それはその小孔表面上にシラノール基を有し得る。
【００３４】
パラジウム種は触媒的に活性なパラジウム種とし得る。それは、高効率な触媒的に活性なパラジウム種とし得る。それは、水素化または水素化分解について触媒的に活性とし得る。それは、SuzukiまたはHeck反応について、または水素化、水素化分解または他の還元反応について触媒的に活性となり得る。パラジウム種はPd（０）種とし得る。それはパラジウム原子を含み得、またはそれはパラジウム・クラスター、例えばパラジウム・ナノクラスターを含み得、あるいはそれはパラジウム原子およびパラジウム・クラスターの両方を含み得る。パラジウム・ナノクラスターは触媒的に活性なナノクラスターとし得る。パラジウム・ナノクラスターは、約１ないし約１０ｎｍ、または約１ないし５、１ないし２、２ないし１０、５ないし１０、２ないし８、２ないし６、２ないし３または４ないし６ｎｍ、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０ｎｍの平均直径を有し得る。ナノクラスターは支持体上に均一に分散し得る。それは、支持体の小孔表面に均一に分散し得る。パラジウム・ナノクラスターは球形とし得る。それは擬似球形とし得る。それはほぼ球形とし得る。それは多面体とし得る。それは配位によって結合基にカップリングし得、すなわちそれは結合基に配位し得る。結合基はパラジウム種の配位子とし得る。粒状物質は、支持体１ｇ当たり約０.１ないし約２ｍｍｏｌのパラジウム、または支持体１ｇ当たり約０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.１ないし０.２、０.２ないし２、０.５ないし２、１ないし２、０.５ないし１.５または０.５ないし１ｍｍｏｌのパラジウム、例えば、支持体１ｇ当たり約０.１、０.１５、０.２、０.２５、０.３、０.３５、０.４、０.４５、０.５、０.５５、０.６、０.６５、０.７、０.７５、０.８、０.８５、０.９、０.９５、１、１.０５、１.１、１.１５、１.２、１.２５、１.３、１.３５、１.４、１.４５、１.５、１.５５、１.６、１.６５、１.７、１.７５、１.８、１.８５、１.９、１.９５または２ｍｍｏｌのパラジウムのパラジウム負荷を有し得る。
【００３５】
したがって、１の形態において、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性シリカを含む粒状物質を提供する。
【００３６】
もう１の形態において、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００３７】
もう１の形態において、パラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基によってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００３８】
もう１の形態において、ウレア基を含む結合基によってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００３９】
もう１の形態において、チオウレア基を含む結合基によってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状ＭＣＦを含む粒状物質を提供する。
【００４０】
本発明は、パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を製造する方法も提供し、かかる方法は：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム種を結合することができる結合基を含み；ついで、
−粒状物質を生成するように、パラジウム塩をパラジウム種に転化すること
を含む。
【００４１】
パラジウム塩をパラジウム種に転化する工程は、パラジウム塩を還元することを含み得る。パラジウム塩はＰｄ（ＩＩ）塩とし得る。したがって、転化する工程は、Ｐｄ（ＩＩ）をＰｄ（０）に還元することを含み得る。還元することは、パラジウム塩を還元剤に曝すことを含み得る。それは、それを酸化可能な種に曝すことを含み得る。還元剤（または酸化可能な種）は、アルコール、好ましくは第１級または第２級アルコール、例えばメタノールとし得る。
【００４２】
官能性をもたせた粒状多孔性支持体は、その小孔の表面にカップリングした、前記したようなカップリング基を有する、前記した粒状多孔性支持体を含み得る。粒状多孔性支持体上のカップリング基の負荷は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体１ｇ当たり約０.５ないし約５ｍｍｏｌ、または約０.５ないし２、０.５ないし１、１ないし５、２ないし５、１ないし３または１.５ないし２.５ｍｍｏｌ／ｇ、例えば約０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.１、２.２、２.３、２.４、２.５、３、３.５、４、４.５または５ｍｍｏｌ／ｇとし得る。パラジウム塩はＰｄ（ＩＩ）塩、例えば、塩化パラジウム、酢酸パラジウムまたは幾つかの他の好適な塩とし得る。パラジウム塩の溶液は、有機溶媒中の溶液とし得る。有機溶媒は無水とし得る。それは、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジブロモメタン、ブロモホルム、四塩化炭素、トルエン、アセトン、クロロベンゼン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチルまたは幾つかの他の好適な溶媒とし得る。曝すことは、担体中の官能性をもたせた粒状支持体の懸濁液に、パラジウム塩またはその溶液を添加することを含み得る。担体は、パラジウム塩用の溶媒とし得る。それは、パラジウム塩用の非−溶媒とし得る。曝すことは、パラジウム塩をパラジウム種に転化する、例えば、官能性をもたせた粒状支持体上にパラジウム・クラスターを形成するのに十分な時間および十分な温度とし得る。それは、約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。それは、約４０ないし約１００℃、または約４０ないし８０、４０ないし６０、６０ないし１００、８０ないし１００、５０ないし８０または５０ないし７０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００℃の温度とし得る。温度は、担体の沸点以下とし得る。それは、無水条件下で行い得る。それは低酸素条件下で行い得る。それは、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素下、または脱気条件下で行い得る。反応の間、反応混合物は攪拌ないし振盪し得、またはそれは無攪拌および無振盪とし得る。
【００４３】
したがって、１の形態において、方法は、所望により加熱しながらでもよいが、無水担体中の官能性をもたせた多孔性支持体の懸濁液を無水溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に曝し、それによってパラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成することを含み、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含む。
【００４４】
幾つかの形態において、粒状物質はその小孔表面に疎水基を有する。これを行うために、それから粒状物質が生成する多孔性支持体は、その小孔表面に疎水基を有し得る。したがって、方法は、粒状物質または多孔性支持体を疏水化することを含み得る。それは、粒状物質の小孔表面または多孔性支持体の小孔表面に疎水基を接着することを含み得る。それは、例えば、トリアルキルシリル基、ジアルキルシリル基または幾つかの他の疎水基を粒状物質または多孔性支持体の小孔表面に付加することを含み得る。これは、多孔性支持体を疎水化剤で処理することを含み得る。疎水化剤は、例えば、（Ｒ３Ｓｉ）２Ｏ、（Ｒ３Ｓｉ）２ＮＨ、Ｒ３ＳｉＸ、Ｒ２ＳｉＸ２またはＲＳｉＸ３を含み得、ここにＲはアルキル（例えば、メチル、エチル、プロピルほか）またはアリール（例えば、フェニル）基であり、ＸはＣｌ、Ｂｒ、ＯＡｃほかのような好適な遊離基である。通常使用される疎水化剤には、ヘキサメチルジシラザン、塩化トリメチルシリルおよびジクロロジメチルシランが含まれる。疎水化の工程は、カップリング基を接着させて官能性をもたせた多孔性支持体を形成する前に行い得る。それは、カップリング基を接着させて官能性をもたせた多孔性支持体を形成した後に行い得るが、パラジウム・マイクロクラスターを形成する前に行い得る。それは、パラジウム種の形成の後に行い得る。
【００４５】
パラジウム種を形成した後、粒状物質は反応混合物から分離し得る。分離は、濾過、遠心、沈澱、デカンテーションまたはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。その場合、粒状物質は洗浄し得る。洗浄は、有機溶媒、例えばパラジウム塩を溶解するために用いる溶媒、または官能性をもたせた粒状多孔性支持体を懸濁するために用いる担体、または幾つかの他の溶媒を用い得る。それは１回洗浄し得る。それは１回を超えて洗浄し得、そこで洗浄液は同一の溶媒または異なる溶媒を用い得る。粒状物質は乾燥し得る。乾燥は、粒状物質を加熱する、その上および／またはそれを通してガスを通す、粒状物質に真空または部分真空を適用する、またはこれらの幾つかの組み合わせを含み得る。
【００４６】
したがって、もう１の形態において、方法は：
ｉ）担体中の官能性をもたせた粒状多孔性支持体の懸濁液を、溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に十分な時間および十分な温度曝して、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成し、
ｉｉ）粒状物質を分離し、
ｉｉｉ）粒状物質を洗浄し、ついで
ｉｖ）粒状物質を乾燥する
ことを含み、該官能性をもたせた粒状多孔性支持体はパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含む。
【００４７】
方法は、さらに、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を提供することを含み得る。これは、粒状多孔性支持体を官能性をもたせる試薬に反応させて、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成することを含み得、ここに該官能性をもたせる試薬は結合基および粒状多孔性支持体に接着することができる接着基を含む。結合基は、例えば、ウレア基またはチオウレア基とし得る。官能性をもたせた粒状多孔性支持体は、メソ多孔性珪質フォームを含み得る。
【００４８】
以前に記載したように、好適な粒状多孔性支持体はメソ多孔性珪質フォームであり、これは公知の方法によって調製し得る。該支持体は使用する前に乾燥し得る。乾燥には、好適な温度にて好適な時間加熱することが含まれ得る。時間は、例えば約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。温度は、約７０ないし約２００℃、または約７０ないし１５０、７０ないし１００、１００ないし２００、１５０ないし２００、１００ないし１５０、８０ないし１２０または９０ないし１１０℃、例えば、約７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０または２００℃とし得る。ついで、支持体は、乾燥環境中、例えば乾燥アルゴン、乾燥ヘリウム、乾燥窒素、乾燥二酸化炭素ほか中で冷却し得る。あるいは、またはさらに、支持体は無水溶媒、例えば無水エーテル、無水ＴＨＦ、無水トルエンまたは幾つかの他の無水溶媒に曝すことによって乾燥し得る。これらの溶媒を無水にする方法は、文献においてよく知られている。
【００４９】
ついで、支持体は担体と合して懸濁液を形成し得る。担体は、先に記載したような有機溶媒とし得る。ついで、所望により溶液であってもよい官能性をもたせる試薬を懸濁液に添加し得る。官能性をもたせる試薬は、支持体１ｇ当たり約１ないし５ｍｍｏｌの比で添加し得るが、この比は支持体の性質に依存し得る。比は、支持体１ｇ当たり約１ないし４、１ないし３、２ないし５、３ないし５、２ないし４または２ないし３ｍｍｏｌ、例えば、約１、１.５、２、２.１、２.２、２.３、２.４、２.５、３、３.４、４、４.５または５ｍｍｏｌ／ｇとし得る。官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体がパラジウム種に結合またはカップリングすることができる結合基を含むようにすべきである。好適な官能性をもたせる試薬には、（RO)3Si(CH2)3NHCONH2、(RO)3Si(CH2)3NHCSNH2、(RO)3Si(CH2)3NHCONH(CH2)3Si(OR)3および（RO)3Si(CH2)3NHCSNH(CH2)3Si(OR)3が含まれ、式中、Ｒはアルキル基、例えば、Ｃ１ないしＣ６のアルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピルほか）またはアリール基（例えば、フェニル）であるが、他の好適な試薬は当業者であれば容易に理解できるであろう。懸濁液中での支持体と試薬との反応は、試薬と支持体とを反応させるのに十分な温度にて十分な時間とし得る。試薬は、支持体の小孔の表面上の官能基（例えば、Ｓｉ−ＯＨ基）と反応し得る。時間は、例えば約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。温度は、約４０ないし約１００℃、または約４０ないし８０、４０ないし６０、６０ないし１００、８０ないし１００、５０ないし８０または５０ないし７０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００℃とし得る。反応は無水条件下で行い得る。それは低酸素条件下で行い得る。それは、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素下で行い得、あるいは脱気条件下で行い得る。反応の間、反応混合物は攪拌ないし振盪し得、あるいは無攪拌または無振盪とし得る。
【００５０】
官能性をもたせる試薬と支持体とを反応させた後、得られた反応性をもたせた支持体を反応混合物から分離し得る。分離は、濾過、遠心、静置、デカンテーションまたはそれらのいずれかの組み合わせを含み得る。ついで、官能性をもたせた支持体を洗浄し得る。洗浄は有機溶媒を用いて行い得る。それは１回洗浄し得る。それは１回を超えて洗浄し得、そこでは洗浄液は同一または異なる溶媒を使用し得る。好適な溶媒には、トルエン、エタノール、アセトン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、アセトンまたは他の有機溶媒、またはそれらの組み合わせが含まれる。官能性をもたせた支持体は乾燥し得る。乾燥には、加熱、官能性をもたせた支持体の上および／または中にガスを通す、真空または部分真空を官能性をもたせた支持体に適用する、またはこれらの幾つかの組み合わせを含み得る。乾燥させる前に、官能性をもたせた支持体は溶媒、例えばエタノール、イソプロパノールほかのようなアルコール中で加熱し得る。この工程は、不純物を除去するために、支持体を洗浄するように作用し得る。加熱は、約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２５ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。それは約４０ないし約８０℃、または４０ないし６０、６０ないし８０または５０ないし７０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０または８０℃とし得る。
【００５１】
したがって、さらなる形態において、本発明の方法は：
ｉ）粒状多孔性支持体の懸濁液を官能性をもたせる試薬に曝して官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成し；ついで
ｉｉ）パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成するのに十分な時間および十分な温度にて、官能性をもたせた粒状多孔性支持体の懸濁液を溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に曝す
ことを含み、ここに該官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体がパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含むようなものである。
【００５２】
もう１の形態において、方法は：
ｉ）粒状多孔性支持体の懸濁液を官能性をもたせる試薬に曝して、官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成し；
ｉｉ）官能性をもたせた粒状多孔性支持体の懸濁液を、パラジウム・ナノクラスターにカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を形成するのに十分な時間および十分な温度で溶媒中のパラジウム（ＩＩ）塩の溶液に曝し；
ｉｉｉ）粒状物質を分離し；
ｉｖ）粒状物質を洗浄し；ついで
ｖ）粒状物質を乾燥する
ことを含み、ここに該官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせた粒状多孔性支持体がパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含むようなものである。
【００５３】
もう１の形態において、方法は：
ｉ）メソ多孔性珪質フォーム（ＭＣＦ）の懸濁液を官能性をもたせる試薬に曝して官能性をもたせたＭＣＦを形成し；
ｉｉ）官能性をもたせたＭＣＦの懸濁液を、パラジウム・ナノクラスターにカップリングしたＭＣＦを含む粒状物質を形成するのに十分な時間および十分な温度で酢酸パラジウム（ＩＩ）の溶液に曝し；
ｉｉｉ）粒状物質を分離し；
ｉｖ）粒状物質を洗浄し；ついで
ｖ）粒状物質を乾燥する
ことを含み、ここに該官能性をもたせる試薬は、官能性をもたせたＭＣＦがパラジウム・ナノクラスターを結合することができる結合基を含むようなものである。
【００５４】
本発明の粒状物質は触媒として使用し得る。それは、パラジウム種、例えばパラジウム・ナノクラスターによって触媒することができる反応を触媒し得る。したがって、本発明は、種々の化学反応を触媒するために本発明の粒状物質を使用する方法も提供する。触媒は、個々の反応について後記するように、高い化学効率で行い得る。これらの粒状物質によって触媒し得る好適な反応には、炭素−炭素結合形成および水素化が含まれる。例には、アリールハロゲン化物およびアリールボロン酸のSuzukiカップリング反応、アリールハロゲン化物およびオレフィンのHeckカップリング反応、カルボニル化合物の水素移動反応、オレフィンの水素化、還元的アミノ化、水素化分解ほかが含まれる。本発明の粒状物質（以下、「触媒」という）によって触媒される場合のこれらの反応についての典型的な反応は以下のとおりである：
Suzuki反応：アリールハロゲン化物（例えば、臭化物またはヨウ化物）、アリールボロン酸および触媒を行うのに十分な時間、溶媒中で加熱する。アリールボロン酸に対するアリールハロゲン化物のモル比は、官能基に基づいて約１：１ないし約１：２である。したがって、アリール二ハロゲン化物をアリールモノハロゲン化物と反応させる場合、１：１のモル比は１モルのアリール二ハロゲン化物および２モルのアリールモノハロゲン化物を必要とするであろう。アリールボロン酸に対するアリールハロゲン化物のモル比は約１：１ないし１：１.５、１：１.５ないし１：２または１：１.１ないし１：１.３、例えば、約１：１、１：１.０５、１：１.１、１：１.１５、１：１.２、１：１.２５、１：１.３、１：１.３５、１：１.４、１：１.４５または１：１.５とし得る。触媒は、アリールハロゲン化物に対して約０.１ないし約１０モル％のレベルで存在し得る。本明細書においては、アリールハロゲン化物に対して１ｍｏｌ％の触媒を、アリールハロゲン化物中の１００ｍｏｌのハロゲン化物当たり触媒中の１モルのパラジウム種と定義する。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応混合物は、塩基、例えば炭酸塩、例えば、炭酸ナトリウムも含み得る。これは、約１：１ないし約２：１、または約１：１ないし１.５：１、１.５：１ないし２：１または１.３：１ないし１.７：１、例えば、約１：１、１.１：１、１.２：１、１.３：１、１.４：１、１.５：１、１.６：１、１.７：１、１.８：１、１.９：１または２：１のアリールハロゲン化物に対するモル比で存在し得る。反応は、溶媒、例えば、水性溶媒中で行い得る。溶媒はアルコール／水混合物、例えば、エタノール水とし得る。それは、不活性雰囲気、例えば、アルゴン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素またはそれらの２またはそれを超える混合物中で行い得る。反応は、約４０ないし約１００℃、または約４０ないし８０、４０ないし６０、６０ないし１００、８０ないし１００、５０ないし８０または７０ないし９０℃、例えば、約４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００℃の温度で行い得る。反応時間は約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。反応はマイクロ波条件下で行い得る。この場合、反応時間を短縮し得る。マイクロ波条件下では、反応時間は約１ないし約６０分、または約１ないし３０、１ないし２０、１ないし１０、１ないし５、５ないし３０、１０ないし３０、２０ないし３０、５ないし２０または５ないし１５分、例えば、約５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０または６０分とし得る。好適なマイクロ波源はCEM Discover(登録商標）マイクロ波反応系である。マイクロ波照射の強度は、約０ないし約１００Ｗ、または約１ないし１００、５ないし１００触媒は、つづく、１０ないし１００、２０ないし１００、５０ないし１００、０ないし５０、０ないし２０、０ないし１０、０ないし５、０ないし２、１ないし５０、１ないし２０、１ないし１０、１ないし５、１ないし２、５ないし５０、１０ないし５０、２０ないし５０、５ないし２０、１０ないし２０または５ないし１０、例えば、約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５または１００Ｗとし得る。この反応からの収率は通常高く、アリールハロゲン化物に基づいて約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％とし得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５５】
Heck反応：アリールハロゲン化物（例えば、臭化物またはヨウ化物）またはアリールトリフレート（すなわち、トリフルオロメタンスルホネート）、オレフィン、塩基および触媒を溶媒中で反応を達成するのに十分な時間加熱する。オレフィンは活性化オレフィンとし得る。それは電子欠乏オレフィンとし得る。それはα,β−不飽和酸、エステルまたはアミドとし得る。オレフィンに対するアリールハロゲン化物（またはアリールトリフレート）のモル比は、官能基に基づいて約１：１ないし約１：２とし得る。アリールボロン酸に対するアリールハロゲン化物のモル比は、約１：１ないし１：１.５、１：１.５ないし１：２または１：１.１ないし１：１.３、例えば、約１：１、１：１.０５、１：１.１、１：１.１５、１：１.２、１：１.２５、１：１.３、１.３５、１：１.４、１：１.４５または１：１.５とし得る。触媒は、アリールハロゲン化物に対して、約０.１ないし約１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。塩基はアミンとし得る。それは第四級アミンとし得る。それはトリアルキルアミンとし得る。それは、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミンまたは幾つかの他の好適な塩基とし得る。それは、約１：１ないし約１：３、または約１：１ないし１：２、１：２ないし１：３または１：１.５ないし１：１：２.５、例えば、約１：１、１：１.５、１：２、１：２.５または１：３のアリールハロゲン化物またはトリフレートのモル比で存在し得る。反応は、反応は溶媒中、例えば有機溶媒中で行い得る。溶媒は、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素または幾つかの他の好適な溶媒とし得る。反応は不活性な雰囲気中、例えば、アルゴン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素またはそれらのいずれか２またはそれを超えるものの混合物中で行い得る。それは、７０ないし約１５０℃の温度で行い得るが、温度が溶媒の沸点を超えてはならない。温度は焼く７０ないし１００、１００ないし１５０、８０ないし１３０または９０ないし１１０℃、例えば、約７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０または１５０℃とし得る。反応は、望ましい転化を得るのに十分な時間行うべきである。反応時間は約６ないし約６０時間、または約６ないし４８、６ないし３６、６ないし２４、６ないし１８、１２ないし６０、１２ないし３６、２４ないし６０、４８ないし６０、１８ないし３０または２０ないし２５時間、例えば、約６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３９、４２、４５、４８、５１、５４、５７または６０時間とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応も先に記載した条件を用いたマイクロ波照射の使用によって促進し得る。この反応からの収率は通常高く、アリールハロゲン化物に基づいて約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％となり得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５６】
水素移動反応：カルボニル化合物および水素供与種、例えば、ギ酸塩を触媒存在下で反応させてアルコールを形成する。カルボニル化合物はケトンとし得る。それはケトンとし得る。それはアリールアルキルケトンとし得る。アリール基はヘテロアリール基、メタロセニル基または幾つかの他の型の芳香族基とし得る。アルキルは、直鎖、分岐鎖、環状またはこれらの幾つかの他の組み合わせとし得る。それは、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピルまたは幾つかの他のアルキル基とし得る。アリール基およびアルキル基は、独立して、置換型であっても非置換型であってもよい。ギ酸塩はアミンギ酸塩とし得る。アミンは、アンモニア（それによって、アミン塩はギ酸アンモニウムである）、またはアルキル、ジアルキルもしくはトリアルキルアンモニウム塩とし得る。好適なギ酸塩には、ギ酸トリエチルアンモニウムおよびトリメチルアンモニウムが含まれる。ギ酸塩は、約１：１のモル比でギ酸とアミン（またはアンモニア）との反応によって、イン・サイチュ（in situ）でまたは別々に生成し得る。あるいは、水素供与種は、アルコールまたは幾つかの他の水素供与体とし得る。この場合、反応は、塩基性条件下、例えば、固形の水酸化物塩の存在下で行い得る。触媒は、カルボニル化合物に対して約１ないし約５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約１ないし２５、１ないし１０、１ないし５、５ないし５０、１０ないし５０、２５ないし５０、５ないし２０または５ないし１５ｍｏｌ％、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応は室温または幾つか他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、１５ないし２０、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。カルボニル化合物に対するギ酸塩の比は、約２：１ないし約１０：１、例えば、約２：１ないし５：１、５：１ないし１０：１または３：１ないし７：１、例えば、約２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１または１０：１とし得る。反応は、望ましい転化を達成するのに十分な時間行い得る。典型的な反応時間は、約１ないし約３６時間である。通常、反応時間は、ギ酸アルキルアンモニウムを用いる場合よりもギ酸アンモニウムを用いる場合はより短い。反応時間は、約１ないし２４、１ないし１２、１ないし６、１ないし３、６ないし１２、１２ないし１８、１８ないし２４、２４ないし３６、６ないし３６、１２ないし３６または１８ないし３６時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３または３６時間とし得る。反応はマイクロ波下で行い得る。この場合、反応時間を短縮し得る。マイクロ波条件下では、反応時間は、約１ないし３０分、または約１ないし２０、１ないし１０、１ないし５、５ないし３０、１０ないし３０、２０ないし３０、５ないし２０または５ないし１５分、例えば、約５、１０、１５、２０、２５または３０分とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応も先に記載した条件を用いたマイクロ波照射の使用によって促進し得る。この反応からの収率は通常高く、アリールハロゲン化物に基づいて約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％となり得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５７】
水素化：触媒存在下で、オレフィンを水素雰囲気に付す。オレフィンは電子に富むオレフィンとし得る。それは電子が少ないオレフィンとし得る。触媒は、オレフィンに対して約０.１ないし約１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。水素圧は約３０ないし１５０ｐｓｉ、または約３０ないし５０、５０ないし１５０、１００ないし１５０、５０ないし１００または８０ないし１２０ｐｓｉ、例えば、約３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０または１５０ｐｓｉとし得る。水素は不活性ガス、例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウムと混合し得ることは理解されよう。この場合、前記した圧力は、水素の分圧を表す。オレフィンは溶液中に存在させ得る。溶媒は、使用する反応条件下で水素化されないものとし得る。溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、クロロホルム、トルエンまたはそれらの組み合わせ、または幾つかの他の好適な溶媒とし得る。反応は室温で行い得、または幾つかの他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、１５ないし２０、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。反応時間は、約１ないし２４、１ないし１２、１ないし６、１ないし３、６ないし１２、１２ないし１８、１８ないし２４、２４ないし３６、６ないし３６、１２ないし３６または１８ないし３６時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３または３６時間とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応も先に記載した条件を用いたマイクロ波照射の使用によって促進し得る。この反応からの収率は典型的に高く、約９０ないし約１００％、または約９０ないし９５、９５ないし１００、９８ないし１００、９９ないし１００％、例えば、約９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.６、９９.７、９９.８、９９.９または１００％となり得る。触媒はつづく反応のために再使用し得る。
【００５８】
還元的アミノ化：触媒存在下の水素雰囲気下にて、アミンおよびカルボニル化合物を反応させて置換型アミンを生成する。カルボニル化合物はアルデヒドまたはケトンとし得る。アミン出発物質は、芳香族アミンまたは複素環式芳香族アミンとし得、あるいはそれは脂肪族（例えば、直鎖型、分岐鎖型および脂環式の）アミンとし得る。それはアニリンとし得る。それは第１級アミンとし得る。カルボニル化合物はアルキルカルボニル化合物、例えば、Ｃ１ないしＣ２０の直鎖型、分岐鎖型または環状のアルデヒドとし得る。カルボニル化合物に対するアミンの比は、約１：２ないし２：１、または１：２ないし１：１、１：１ないし２：１、１：１.５ないし１.５：１、１：１.２ないし１.２：１、１：１.１ないし１.１：１または１：１.０５ないし１.０５：１、例えば、約１：１、１：１.０１、１：１.０２、１：１.０３、１：１.０４、１：１.０５、１：１.１、１：１.１５、１：１.２、１：１.２５、１：１.３、１：１.３５、１：１.４、１：１.４５、１：１.５、１：１.６、１：１.７、１：１.８、１：１.９、１：２、１.０１：１、１.０２：１、１.０３：１、１.０４：１、１.０５：１、１.１：１、１.１５：１、１.２：１、１.２５：１、１.３：１、１.３５：１、１.４：１、１.４５：１、１.５：１、１.６：１、１.７：１、１.８：１、１.９：１または２：１とし得る。触媒は、カルボニル化合物に対して約０.１ないし約１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約０.１ないし５、０.１ないし２、０.１ないし１、０.１ないし０.５、０.５ないし１０、１ないし１０、２ないし１０、５ないし１０、０.５ないし５、０.５ないし２または１ないし５ｍｏｌ％、例えば、約０.１、０.２、０.３、０.４、０.５、０.６、０.７、０.８、０.９、１、１.１、１.２、１.３、１.４、１.５、１.６、１.７、１.８、１.９、２、２.５、３、３.５、４、４.５、５、６、７、８、９または１０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応は、室温、または幾つか他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。反応時間は、許容し得る転化を達成するのに十分とし得る。反応時間は、約１ないし約１２、または約１ないし６、１ないし３、３ないし１２、６ないし１２または６ないし９時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２時間とし得る。水素圧は、約２０ないし約６０ｐｓｉ、または約２０ないし４０、４０ないし６０または３０ないし５０ｐｓｉ、例えば、約２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５または６０ｐｓｉとし得る。水素を不活性ガス、例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウムと混合し得ることは理解される。この場合、前記した圧力は水素の分圧を表す。反応は溶液で行い得る。溶媒は、使用する反応条件下で水素化し得ないものとすることができる。溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、クロロホルム、トルエンまたはそれらの組み合わせ、または幾つかの他の好適な溶媒とし得る。この反応からの収率は典型的に高い。それは、約９０ないし約１００％、または約９０ないし９５、９５ないし１００、９８ないし１００または９９ないし１００％、例えば、約９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.６、９９.７、９９.８、９９.９または１００％とし得る。触媒は、つづく反応のために再使用し得る。
【００５９】
水素化分解：エポキシドまたはジオール（例えば、1,2−またはビシナルジオール）およびギ酸塩を触媒存在下で反応させて、アルコールを形成する。ギ酸塩はアミンギ酸塩とし得る。アミンは、アンモニア（それによって、アミン塩はギ酸アンモニウムである）またはアルキル、ジアルキルまたはトリアルキルアンモニウム塩とし得る。好適なギ酸塩には、ギ酸トリエチルアンモニウムおよびトリメチルアンモニウムが含まれる。ギ酸塩は、約１：１のモル比でギ酸とアミン（またはアンモニア）とを反応させることによって、イン・サイチュ（in situ）または別々に生成し得る。触媒は、カルボニル化合物に対して約１ないし約５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。触媒は、約１ないし２５、１ないし１０、１ないし５、５ないし５０、１０ないし５０、２５ないし５０、５ないし２０または５ないし１５ｍｏｌ％、例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５または５０ｍｏｌ％のレベルで存在し得る。反応は、室温、または幾つかの他の常温、例えば、約１５ないし約３０℃、または約１５ないし２５、１５ないし２０、２０ないし３０または１５ないし２５℃、例えば、約１５、２０、２５または３０℃で行い得る。カルボニル化合物に対するギ酸塩の比は、約２：１ないし約１０：１、例えば、約２：１ないし５：１、５：１ないし１０：１または３：１ないし７：１、例えば、約２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１または１０：１とし得る。反応は、望ましい転化を達成するのに十分な時間行い得る。典型的な反応時間は、約１ないし約３６時間である。反応時間は、約１ないし２４、１ないし１２、１ないし６、１ないし３、６ないし１２、１２ないし１８、１８ないし２４、２４ないし３６、６ないし３６、１２ないし３６または１８ないし３６時間、例えば、約１、２、３、４、５、６、９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３または３６時間とし得る。Suzuki反応について前記したように、この反応はマイクロ波照射の使用によっても促進し得る。この反応からの収率は通常高く、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９または１００％となり得る。触媒は、つづく反応のために再使用し得る。反応は、出発物質中のいずれかの不斉中心の配置の保留で進行し得る。配置の保留は、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００、９９ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.９または１００％とし得る。触媒は、つづく反応のために再使用し得る。
【００６０】
本発明の粒状物質は、触媒活性の損失なしに、または活性の実質的な損失なしに触媒として使用し得る。それは、触媒のつづく使用の間の活性の損失が、同一の反応条件下の生成物の収率に基づいて、約５％未満、または約４、３、２、１、０.５、０.２または０.１％未満になるように行い得る。したがって、粒状物質は、つづく反応において触媒として再使用し得る。それは、１ないし２０回再使用し得、または２０回を超えて再使用し得る。それは、例えば、約１ないし１０，１ないし５、５ないし２０、１０ないし２０または５ないし１０時（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０回）再使用し得る。したがって、特定の反応において触媒として使用する粒状物質は、先の反応から再循環し得る。粒状物質を用いて、レギオ特異的、立体特異的またはその両方である反応を触媒し得る。立体化学の保留は、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００、９９ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.９または１００％とし得る。レギオ特異性は、約８０ないし約１００％、または約８０ないし９５、８０ないし９０、９０ないし１００、９５ないし１００、９９ないし１００または９０ないし９５％、例えば、約８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９.５、９９.９または１００％とし得る。反応は、触媒からのパラジウムの無視し得る溶脱で行い得る。溶脱は、各反応について約１％未満、または約０.５、０.２、０.１、０.０５、０.０２または０.０１％未満とし得る。
【００６１】
したがって、要約すると、本願は、カップリングおよび水素化反応における、支持化したパラジウムの合成および触媒適用を記載する。パラジウムは、パラジウム・ナノクラスターの形態で存在し得る。それは、医薬およびファインケミカル合成ならびに他の適用のための支持化したパラジウム・ナノクラスターの調製および触媒適用を記載する。例えば、ウレアおよびチオウレア配位子は、珪質メソ多孔性フォーム（MCF）支持体の表面に効率的に固定化した。酢酸パラジウムを６０℃で加熱してパラジウムに還元し、得られた名のクラスターをウレアまたはチオウレア配位子によって固定化した。ナノクラスターのサイズは、反応条件によって容易に制御した。この異種の触媒は、Ｃ−Ｃカップリング反応（Heck、SuzukiおよびSonogashiraカップリング反応のような）および還元反応（ケトンの水素移動、オレフィンの水素化、アミンおよびアルデヒドの還元的アミノ化、およびエポキシドの水素化分解）に向けて首尾よく適用した。それは、温和な条件下ででグリーン溶媒中の反応を触媒し得、活性および選択性の損失なしに簡単に再循環し得た。
【００６２】
ＭＣＦ−支持化Ｐｄナノクラスターは高い触媒活性を示した。ＭＣＦの表面シラノール基はトリメチルシリル（ＴＭＳ）基で非キャップ化、部分的な前−キャップ化または完全キャップ化して触媒効率を操作し得た。本発明の粒状物質を調製することにおいて、表面上のシラノール基は、支持体にパラジウム種をカップリングする前、その間またはした後から選択される時点に、例えば、ＴＭＳ基で少なくとも部分的にキャップし得る。ＭＣＦ−支持化したＰｄナノクラスターは、優れた活性、選択性および再循環性でもってＣ−Ｃカップリング反応（Suzuki、SonogashiraおよびHeckカップリング反応）および水素化（水素移動、水素分子を用いた低圧での水素化、水素化分解および還元的アミノ化）を首尾よく触媒した。反応は、グリーン溶媒中の環境的に優しいホスフィンを含まない条件下でも行った。それは、マイクロ波下で促進し得、幾つかの場合においては優れた収率で短時間（５−１０分）で完了した。ＭＣＦ−支持化Ｐｄナノクラスターは、その非膨潤特性、高表面積およびＭＣＦ支持体の超大型の小孔ならびにウレアまたはチオウレア配位子による安定化に起因して、市販されているポリマーまたは炭素−支持触媒と比較して遙かに活性であった。
【００６３】
ポリマー−、炭素−またはシリカ−支持およびマイクロエマルション−鋳型Ｐｄ触媒は以前に報告されている。しかしながら、活性および選択性の損失なしに高い触媒効率および優れた再循環性を示すＭＣＦ−支持化Ｐｄナノクラスターについては全く報告されていない。
【００６４】
本発明者らは、ＭＣＦ−支持化Ｐｄ種が有機化学におけるいずれかまたはすべての型のパラジウム−触媒化転化に適用し得ると考えている。金属ナノクラスターを固定化する同様のアプローチも、広範な種々のファインケミカルおよび医薬ほかの合成用の新規な金属酸化物（例えば、シリカ）−支持化金属触媒を誘導化することに向けて広範に適用し得る。かかる新規な触媒は、高い活性、選択性および安定性を付与し得る。それは、再使用するために簡単に再循環し得、温和な反応条件下の連続反応およびグリーン（すなわち、環境に優しい）溶媒に利用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
ここで、本発明の好ましい形態を例示の目的のみで、添付する図面に参照して説明する：
【図１】図１は本発明において記載した支持化パラジウム・ナノクラスターの製造の図表示を示す。
【図２】図２は４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真を示す。
【図２ａ】図２ａは２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＴＥＭ写真を示す。
【図３】図３は２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）写真を示す。
【図４】図４はＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す。
【図５】図５は４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＮ２吸着−脱着等温曲線を示す。
【図６】図６は２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＮ２吸着−脱着等温曲線である。
【図７】図７は室温にてアセトフェノンの水素移動を１０回行う前（ａ）及び行った後（ｂ）の２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＸＲＤパターンを示す。
【図８】図８は（黒塗り三角）２−３ｎｍおよび（黒塗り四角）４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含む（黒塗り菱形）１０％Ｐｄ／ＣおよびＰｄ／ウレア−ＭＣＦ上のヨードベンゼンおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリング（第１回実験）を示すグラフである。
【図９】図９は室温でのアセトフェノンの水素移動を１０回行った後の（ａ）４−６ｎｍおよび（ｂ）２−４ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦのＴＥＭ写真を示す。
【図１０】図１０は２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む（ａ）１０％Ｐｄ／Ｃおよび（ｂ）１０ｍｏｌ％の５％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦに対するアセトフェノンの水素移動の濾液の写真を示す：（ａ）中の茶色は１０％Ｐｄ／Ｃからの顕著なＰｄ溶脱を示す。ＩＣＰ−ＭＳ分析は、第１回実験で負荷したほぼ９０％のＰｄが１０％ Ｐｄ／Ｃから溶脱したこと、一方１０回実験後でも５％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦからは１.２５％の合計の負荷したＰｄしか溶脱しなかったことを示している。
【図１１】図１１はアセトフェノンの（ａ）異種水素移動、およびヨードベンゼンとフェニルボロン酸の（ａ）同種および（ｃ）異種Suzukiカップリングからの反応混合物の写真を示す。
【図１２】図１２は珪質ＭＣＦ支持体のメソ細孔内の高い分散を示すＰｄおよびＳｉマッピングを示す。
【００６６】
図１は本発明の粒状物質を製造する方法を示す。図１において、構造（１０）はメソ多孔性珪質フォームの粒子の部分を示す。固形物（２０）はその表面にシラノールを有するシリカを示す。比較的大きな小孔（３０）は、比較的小さなウィンドウ（４０）によって連結されている。小孔（３０）は典型的に直径で約２０ないし５０ｎｍであり、ウィンドウ（４０）は典型的に直径で約５ないし１０ｎｍであるが、これらの大きさはかなり変化し得る。方法の工程（ａ）は、メソ多孔性珪質フォームを、部分構造（５０）を有し、小孔（３０）の表面が連結基（６０）および結合基（７０）、例えば、ウレア基を含む基によって官能化された、官能性をもたせた支持体に転化することを含む。結合基（７０）はパラジウム・ナノクラスターと錯化などして結合することができる。図１では単一の基のみ示すが、ウィンドウおよび小孔の両方の表面が接着した多くのかかる基を有することは理解されるであろう。それは、粒子の外側表面にも存在し得る。これらの基の接着は、結合基（７０）および接着基、例えば、トリメチルシリル基が連結基に接着した好適な官能性をもたせる試薬の溶液と反応させることによって行い得る。図１の工程（ｂ）では、官能性をもたせた支持体は、パラジウム・ナノクラスター（９０）の形成およびその官能化した支持体（５０）への複合化および結合によって本発明の粒状物質（８０）に転化する。これを行うために、官能性をもたせた支持体（５０）をパラジウム塩、例えば、Ｐｄ(ＯＡｃ）２の溶液に曝し、Ｐｄ（ＩＩ）をＰｄ（０）に還元するように加熱してパラジウム・ナノクラスター（９０）を形成する。これら形状として、それは、小孔およびウィンドウの壁に、そしておそらくは外側表面にも接着したパラジウム・ナノクラスター（９０）を有する粒状物質（８０）を形成するように結合基（７０）と錯化する。
【００６７】
本発明の実験においては、パラジウムをウレア配位子の使用を介して珪質メソ多孔性フォームに固定化した（反応図式１を参照されたい）。
【００６８】
【化１】
【００６９】
支持体としてＭＣＦを選択した。なぜなら、それは９−２２ｎｍのウィンドウによって連結された超大きな孔様の小孔（２４−４２ｎｍ）を含む三次元の内部連結した小孔構造を有するからである。水中油型のマイクロエマルションによって鋳型化したＭＣＦは５００−８００ｍ２／ｇの高い表面積および高いシラノールの表面濃度も有する。ウレア基は、(CH3O)3Si(CH2)3NHCONH2または(CH3O)3Si(CH2)3NHCONH(CH2)3Si(OCH3)をトルエン中の５５０℃−か焼ＭＣＦと８０℃にて２４時間反応させることによって球形ＭＣＦ微粒子の小孔表面に導入した。得られたウレア−ＭＣＦ中のウレア配位子の負荷は、元素分析によって１.８ｍｍｏｌ／ｇであると決定された。Ｐｄ（ＯＡｃ）２（１.５ｍｍｏｌ）を酢酸エチルに溶解し、ウレア−ＭＣＦ（１ｇ）に導入した。混合物を室温にて３０分間攪拌し、ついで６０℃に２４時間加熱した。最初に暗茶色の酢酸パラジウム溶液は元素パラジウムまで還元し、ウレア配位子を介してＭＣＦ支持体に沈澱した。上清は反応後に透明であり、これは、ＭＣＦ上のＰｄの完全な固定化を示している。Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦを濾過し、洗浄し、乾燥した。
【００７０】
ウレア−ＭＣＦ上に沈澱したＰｄナノクラスターは４−６ｎｍの範囲の大きさ分布を有し、支持体に均一に分散した。ナノクラスターの大きさは、合成の間のＰｄ（ＯＡｃ）２濃度を変化することによっても制御し得た。例えば、Ｐｄ（ＯＡｃ）２の量を半分に減少した場合、同様の手法は２−３ｎｍの粒子の形成を生じる（図２ａ）。走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（図３）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（図１２）によるＳｉおよびＰｄマッピングは、ＭＣＦのメソ細孔内に分散したＰｄ粒子の均一性を示した。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（図４）および窒素吸着−脱着等温曲線（図５および６）は、ＭＣＦ支持体の均一な超大きな小孔がＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒に保持されていることを示した。Ｘ線回折（ＸＲＤ）実験は、Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒におけるＰｄナノクラスターの超微細な粒サイズ（２−３ｎｍ）および高分散を確認した（図７（ａ））。
【００７１】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦの触媒活性を、塩基としてＮａ２ＣＯ３を用いる、エタノール／水混合物（９：１の体積比）中のヨードアニソールおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリング反応について調べた（表１）。２４時間後、カップリング生成物を９９％収率で単離した（表１、エントリー１）。２−３ｎｍおよび４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒を、ヨードベンゼンおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリングについて、２−３ｎｍｎｏＰｄナノクラスターを含む市販の１０％ Ｐｄ／Ｃ触媒（Sigma-Aldrich）と比較した。２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦは、市販の１０％ Ｐｄ／Ｃ触媒および４−６ｎｍのＰｄナノクラスターを含むＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒より性能が優れていた（図８）。Ｐｄ溶脱は反応物の上清を分析することによって調べた。同様の反応条件下でのブランク実験では５日後でさえ、ウレア−ＭＣＦ支持体からのＰｄの溶脱は認められなかった。溶媒を８０℃の１：１の体積比のエタノール／水混合物に変えた場合にSuzuki反応がより迅速に進行し、典型的な均一系反応条件下での２４時間の代わりに６時間で９８％の収率が得られた。
【００７２】
【表１】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ、１ｍｍｏｌのアリールハロゲン化物、１.２５ｍｍｏｌのアリールボロン酸、１.５ｍｍｏｌの炭酸ナトリウム、５ｍｌのエタノール／水混合物（体積比＝９：１）、８０℃、アルゴン雰囲気。ｂ単離収率。
ｃマイクロ波条件下。ｄ生成物の収量を消失することなく５回再循環。
ｅ用いたエタノール／水混合物の体積比＝１：１。
【００７３】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒は、ヨードアレンのHeckカップリングについても優れた収率を提供した（表２）。それは活性および選択性におけるいずれの著しい損失なしに再循環した。
【００７４】
【表２】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ、１ｍｍｏｌのアリールハロゲン化物、１.２５ｍｍｏｌのオレフィン、２ｍｍｏｌのトリエチルアミン、５ｍｌのトルエン、１００℃、アルゴン雰囲気。ｂ単離収率。ｃ活性および選択性を損なうことなく５回再循環。
【００７５】
優れた収率がＰｄ／ウレア−ＭＣＦ上での種々のケトンの水素移動について達成された。典型的には、ケトンの水素移動は、室温にて、酢酸エチル中の水素源として１０ｍｏｌ％の５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒および５当量のギ酸／トリエチルアミン混合物を用いて行った。不均一系触媒は、反応性および選択性を損なうことなく、簡単に回収され、数回再循環した（表３）。アセトフェノンの水素移動を１０回行った後（表３、エントリー１）、Ｐｄナノクラスターはウレア−ＭＣＦ上に高度に分散したままで（表９）、触媒は活性における無視し得る損失を示した。Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンはＰｄ（０）ピークからなる。Scherrerの方法によるピークの広がり分析は、平均パラジウム・クリスタライトのサイズが１０回の実験後に２−３ｎｍ（図７（ａ））から４−５ｎｍ（図７（ｂ））に僅かに成長したことを示した。図１０（ｂ）は、反応系の濾液が透明であることを示し；ＩＣＰ−ＭＳは５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦに負荷されているＰｄの合計１.２５％のみが１０回の実験後に溶脱したことを確認した。それに対して、１０％ Ｐｄ／Ｃを含有する反応系の濾液は、１回の実験後でさえ負荷したＰｄのほぼ９０％が溶脱したことに起因して、茶色であった（図１０（ａ））。興味深いことに、種々のケトンの水素移動をギ酸／トリエチルアミン混合物の代わりの水素源としてギ酸アンモニウムを用いて６０℃の水中で行った場合、反応は迅速に完了し（すなわち、２４時間の代わりに２時間）、優れた収率の対応するアルコールを与えた。
【００７６】
【表３−１】
【００７７】
【表３−２】
ａ反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１０ｍｏｌ％の５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１ｍｍｏｌのケトン、５ｍｍｏｌのギ酸：トリエチルアミン（１：１）、５ｍｌの酢酸エチル、２５℃。b単離した収率。c活性および選択性における損失なしに１０回再循環した。dマイクロ波条件下。e水素源としてギ酸アンモニウムを、６０℃の溶媒として水を使用した。
【００７８】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦは、低圧（３気圧）下で、イタコン酸ジメチル（表４、エントリー１）のような活性化オレフィンの水素化についても調べた（表４）。水素化した生成物、１−メチル−ジメチルコハク酸が９９.９％収率で得られ、触媒は１０回の実験で活性の損失なしに首尾よく再循環および再使用した。種々のオレフィンについて優れた収率および触媒再循環性で水素化も進行した（表４）。
【００７９】
【表４】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％のＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１ｍｍｏｌのオレフィン、４０ｐｓｉまたは１００ｐｓｉの水素（各々、エントリー１−６および７−８について）、５ｍｌのメタノール／エタノール、２５℃。b単離した収率。c生成物の収率における損失なしに１０回再循環した。
【００８０】
次に、アルデヒドおよびアミンの還元的アミノ化についてのＰｄ／ウレア−ＭＣＦの触媒活性を調べた。この反応は医薬および特殊化学産業において第二級アミンを生成するのに非常に重要である。対応するアミンの優れた転化および収率が温和な条件下で達成され、触媒は反応性および選択性における顕著な損失なしに１０回再循環した（表５）。
【００８１】
【表５】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１ｍｏｌ％のＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１.０１ｍｍｏｌのアニリン、１.０ｍｍｏｌのアルデヒド、４０ｐｓｉの水素、５ｍｌのメタノール、２５℃。bガスクロマトグラフィー（ＧＣ）収率。c活性および選択性における損失なしに１０回再循環した。
【００８２】
対応するアルコールへのエポキシドの還元的開環が、有機合成における強力なツールとして出現している。この反応の実践的、経済的かつ環境に優しい方法を開発することは非常に興味深い。Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒の効率性および安定性を、基質としてｔｒａｎｓ−スチルベン酸化物を用いて調べた（表６、エントリー４）。注意深いことには、水素化分解反応が１０回の連続する実験で優れた収率でもって完了した。触媒は単純な濾過で回収し得、活性の損失なしに再使用し得た。ついで、種々のベンジルエポキシドを同一の水素化分解条件に付し、優れた収率のホモベンジル性アルコールを一貫して得た。この触媒系の範囲をさらに拡大するために、本発明者らは抗炎症アリールプロピオン酸の合成に使用するキラル・エポキシドの水素化分解に注意を向けた。キラルなアルファ−メチルスチレン酸化物の水素化分解は、優れた収率で配置の保持を有する対応する末端アルコールを生成した（表６、エントリー８）。
【００８３】
【表６】
a反応条件：２−３ｎｍのＰｄナノクラスターを含む１０ｍｏｌ％のＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒、１ｍｍｏｌのエポキシドまたはジオール、５ｍｍｏｌのギ酸アンモニウム、５ｍｌの酢酸エチル、２５℃。b単離した収率。c活性および選択性における損失なしに１０回再循環した。ｄ配置の保持。
【００８４】
水素移動、水素化、水素化分解および還元的アミノ化の場合、１０回の再循環後の合計Ｐｄ溶脱は、触媒に負荷した合計Ｐｄの＜１.５％であることが誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）により決定された。HeckおよびSuzukiカップリング反応の場合、５回の再循環後に溶脱した合計ＰｄはＩＣＰ−ＭＳによって測定して＜５％であった。図１１はＰｄ／ウレア−ＭＣＦを含有する不均一系
反応系の上清が非常に透明であったことを図示している。Ｐｄの無視し得る溶脱が観察され、この新規な触媒は簡単に単離および再循環し得た。
【００８５】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦは、マイクロ波の援助でもってカップリング反応および水素移動についてなおより迅速な反応速度を提供することが見出された。低周波および短い反応時間で優れた転化が達成された。例えば、ヨードベンゼンおよびフェニルボロン酸のSuzukiカップリングにおいて９９％の転化率が１０分で達成された（表１、エントリー１）。マイクロ波下のアセトフェノンの水素移動については、１５分で８５％の収率の対応するアルコールが達成された（表３、エントリー１）。それに対して、室温における通常の反応条件下では８７％の収率が２４時間で得られた。
【００８６】
結論として、活性Ｐｄナノクラスターが、ウレア修飾ＭＣＦ上で高い収率でもって簡単に調製し得た。それはＰｄ（ＯＡｃ）２の還元によって形成され、ＭＣＦ表面上のウレア配位子によって安定化された。ＭＣＦの超大型の小孔は、バルキーな基質を含む反応を促進した。得られたＰｄ／ウレア−ＭＣＦ触媒は、水素移動、水素化およびＣ−Ｃカップリング反応について優れた活性を示し、市販の１０％ Ｐｄ／Ｃまたはポリマー支持Ｐｄ−Encatよりも優れていた。本明細書に記載する支持された金属触媒の容易な合成および新規な設計は、広く適用して、化学合成における広範な種々の触媒反応のための修飾ＭＣＦ上に支持された金属性ナノクラスターを誘導し得る。本発明者らは、現在、他のＰｄ−触媒した反応を調べ、種々の触媒適用のためにＭＣＦ上に他の金属（例えば、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｃｕ、ＩｔおよびＩｎ）を固定化している。
【００８７】
実験セクション
すべての化学薬品はAldrich社から購入し、さらに精製することなく受領したままで使用した。１Ｈおよび１３Ｃ核磁気共鳴（NMR）スペクトル（Bruker 400MHz分光器）、フーリエ変換赤外（FTIR）分光（MTEC 300光音響ディテクターを備えたDigilab FTS7000 FTIR分光器）、XRD（Philips XPert PRO X線回折システム）、Ｎ２吸着−脱着分析（Micrometrics ASAP 2020Mシステム）、元素分析（Exeter Analytical CE440 CHN分析器）、透過型電子顕微鏡（TEM）および走査型透過電子顕微鏡（STEM）（FEI Tecnai G20, 200kV）、走査型電子顕微鏡（SEM）（JOEL JSM−6700F）およびICP-MS（Flan DRCII、PerkinElmer SCIEX）を触媒特徴付けのために行った。触媒反応からの生成物はGC（Agilent 6890N）によって分析した。
【００８８】
ウレア−ＭＣＦの合成
報告された方法に従って合成した球形ＭＣＦ微粒子（１ｇ）を１００℃にて２４時間乾燥し、アルゴン下で室温まで冷却した。乾燥トルエン（２０ｍｌ）をＭＣＦに添加した。次に、トルエン（２ｍｌ）中のトリエトキシシリルプロピルウレア（２.２ｍｍｏｌ）の溶液を導入した。その混合物をアルゴン下で１０分間攪拌し、ついで８０℃にて２４時間加熱した。それを室温まで冷却し、濾過し、トルエン、エタノール、アセトンおよびジクロロメタンで数回洗浄して未反応前駆体を除去した。得られた物質をエタノールに懸濁し、６０℃にて一晩加熱し、濾過し、洗浄し、ついで乾燥した。元素分析は、ＭＣＦ １ｇ当たり１.８０ｍｍｏｌのウレアの負荷を示した。
【００８９】
Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦの合成
ウレア−ＭＣＦ（１ｇ）を乾燥トルエン（２０ｍｌ）に懸濁し、ＣＨ２Ｃｌ２（２ｍｌ）中の酢酸パラジウム（要件により１.１０または０.５５ｍｍｏｌ）の溶液を滴下した。その混合物を、アルゴン下で上清が無色になるまで（２４時間）６０℃にて加熱した。ついで、それを室温まで冷却し、濾過し、洗浄し、ついで乾燥して暗茶色がかった黒色固形物、Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦを得た。元素分析は、ウレア−ＭＣＦ １グラム当たり１.０１ｍｍｏｌまたは０.５５ｍｍｏｌのＰｄ負荷を示し、５重量％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦおよび１０重量％Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦに対応する。
【００９０】
Suzukiカップリング反応の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、アリールハロゲン化物（１ｍｍｏｌ）、アリールボロン酸（１.２５ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（１.５ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）、エタノール（４.５ｍｌ）および水（０.５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で１０分間攪拌し、ついで８０℃にて望ましい時間加熱した。その反応をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を室温に冷却し、焼結ガラス漏斗を通して濾過し、水（５×５ｍｌ）およびエタノール（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は５回再循環した。
【００９１】
Heckカップリング反応の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、アリールハロゲン化物（１ｍｍｏｌ）、オレフィン（１.２５ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（２ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）およびトルエン（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で１０分間攪拌し、ついで１００℃にて望ましい時間加熱した。その反応をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を室温に冷却し、焼結ガラス漏斗を通して濾過し、トルエン（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は５回再循環した。
【００９２】
ケトンの水素移動の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、ケトン（１ｍｍｏｌ）、ギ酸／トリエチルアミン混合物（１：１）またはギ酸アンモニウム（５ｍｍｏｌ）、触媒（１０ｍｏｌ％の５％ Ｐｄ／ウレア−ＭＣＦ）および酢酸エチルまたは水（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で２４時間攪拌し、反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、酢酸エチル（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【００９３】
オレフィンの水素化の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、オレフィン（１ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）およびメタノール／エタノール（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を４０−１００ｐｓｉの水素で圧縮し、室温で６時間攪拌した。反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、メタノール（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【００９４】
水素下でのアルデヒドの還元的アミノ化の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、アルデヒド（１.０ｍｍｏｌ）、第一級アミン（１.０１ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）およびメタノール（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を４０ｐｓｉの水素で圧縮し、室温で６時間攪拌した。反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、メタノール（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【００９５】
エポキシドおよびジオールの水素化分解の一般的方法
オーブン乾燥した反応バイアルに、アルゴン下にて、エポキシドまたはジオール（１ｍｍｏｌ）、ギ酸アンモニウム（５ｍｍｏｌ）、触媒（１ｍｏｌ％）および酢酸エチル（５ｍｌ）を満たした。得られた反応混合物を室温で２４時間攪拌し、反応の進行をＧＣによってモニターした。反応が完了した後に、その混合物を焼結ガラス漏斗を通して濾過し、酢酸エチル（５×５ｍｌ）で洗浄し、真空下で乾燥した。触媒は１０回再循環した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質。
【請求項２】
該パラジウム種がパラジウム・ナノ粒子を含む請求項１記載の粒状物質。
【請求項３】
該多孔性支持体が金属酸化物支持体である請求項１または２記載の粒状物質。
【請求項４】
該金属酸化物がシリカである請求項３記載の粒状物質。
【請求項５】
該多孔性支持体がメソ多孔性である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項６】
中で比較的大きな小孔が比較的小さなウィンドウによって連結された構造を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項７】
該比較的大きな小孔が約５ないし約１００ｎｍの平均直径を有し、該比較的小さなウィンドウが約２ないし約５０ｎｍの平均直径を有する請求項６記載の粒状物質。
【請求項８】
該多孔性支持体がメソ多孔性珪質フォームである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項９】
該多孔性支持体が、連結基および結合基を含むカップリング基によってパラジウム種にカップリングしており、該結合基が該パラジウム種にカップリングしている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１０】
該結合基がチオール基を含まない請求項９記載の粒状物質。
【請求項１１】
該結合基がウレア基またはチオウレア基である請求項９または１０記載の粒状物質。
【請求項１２】
該パラジウム種がパラジウム・ナノクラスターを含み、該ナノクラスターが約１ないし約１０ｎｍの平均直径を有する請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１３】
約１ないし約１００ミクロンの平均粒径を有する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１４】
支持体１グラム当たり約０.１ないし２ｍｍｏｌのパラジウムのパラジウム負荷を有する請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１５】
パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を製造する方法であって：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体は該パラジウム種を結合することができる結合基を含み；ついで
−該粒状物質を生成するように、該パラジウム塩を該パラジウム種に転化する
ことを含む該方法。
【請求項１６】
さらに、粒状多孔性支持体を、官能性をもたせる試薬に反応させて官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成することを含み、ここに該官能性をもたせる試薬が結合基、および該粒状多孔性支持体に接着することができる接着基を含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
該結合基がウレア基またはチオウレア基である請求項１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
該官能性をもたせた粒状多孔性支持体がメソ多孔性珪質フォームを含む請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１５ないし１８のいずれか１項に記載の方法によって製造した粒状物質。
【請求項２０】
アリールハロゲン化物およびアリールボロン酸を、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含むSuzukiカップリング反応を行う方法。
【請求項２１】
アリールハロゲン化物またはアリールトリフレートおよびオレフィンを、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含むHeckカップリング反応を行う方法。
【請求項２２】
カルボニル化合物を、水素供与種の存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該カルボニル化合物を水素化する方法。
【請求項２３】
オレフィンを、水素ガスの存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該オレフィンを水素化する方法。
【請求項２４】
カルボニル化合物を、第一級アミンおよび水素ガスの存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該カルボニル化合物を還元的にアミノ化する方法。
【請求項２５】
エポキシドまたはジオールを、ギ酸塩の存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該エポキシドまたはジオールを水素化する方法。
【請求項２６】
該曝す間に、該反応混合物をマイクロ波照射に曝すことを含む請求項２０ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
該触媒を以前の反応から再循環する請求項１９ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
レギオ特異的、立体特異的またはその両方である請求項１９ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
炭素−炭素カップリング反応または還元を行うための触媒としての、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質の使用。
【請求項１】
パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質。
【請求項２】
該パラジウム種がパラジウム・ナノ粒子を含む請求項１記載の粒状物質。
【請求項３】
該多孔性支持体が金属酸化物支持体である請求項１または２記載の粒状物質。
【請求項４】
該金属酸化物がシリカである請求項３記載の粒状物質。
【請求項５】
該多孔性支持体がメソ多孔性である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項６】
中で比較的大きな小孔が比較的小さなウィンドウによって連結された構造を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項７】
該比較的大きな小孔が約５ないし約１００ｎｍの平均直径を有し、該比較的小さなウィンドウが約２ないし約５０ｎｍの平均直径を有する請求項６記載の粒状物質。
【請求項８】
該多孔性支持体がメソ多孔性珪質フォームである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項９】
該多孔性支持体が、連結基および結合基を含むカップリング基によってパラジウム種にカップリングしており、該結合基が該パラジウム種にカップリングしている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１０】
該結合基がチオール基を含まない請求項９記載の粒状物質。
【請求項１１】
該結合基がウレア基またはチオウレア基である請求項９または１０記載の粒状物質。
【請求項１２】
該パラジウム種がパラジウム・ナノクラスターを含み、該ナノクラスターが約１ないし約１０ｎｍの平均直径を有する請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１３】
約１ないし約１００ミクロンの平均粒径を有する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１４】
支持体１グラム当たり約０.１ないし２ｍｍｏｌのパラジウムのパラジウム負荷を有する請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の粒状物質。
【請求項１５】
パラジウム種にカップリングした粒状多孔性支持体を含む粒状物質を製造する方法であって：
−官能性をもたせた粒状多孔性支持体をパラジウム塩の溶液に曝し、ここに該官能性をもたせた粒状多孔性支持体は該パラジウム種を結合することができる結合基を含み；ついで
−該粒状物質を生成するように、該パラジウム塩を該パラジウム種に転化する
ことを含む該方法。
【請求項１６】
さらに、粒状多孔性支持体を、官能性をもたせる試薬に反応させて官能性をもたせた粒状多孔性支持体を形成することを含み、ここに該官能性をもたせる試薬が結合基、および該粒状多孔性支持体に接着することができる接着基を含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
該結合基がウレア基またはチオウレア基である請求項１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
該官能性をもたせた粒状多孔性支持体がメソ多孔性珪質フォームを含む請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１５ないし１８のいずれか１項に記載の方法によって製造した粒状物質。
【請求項２０】
アリールハロゲン化物およびアリールボロン酸を、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含むSuzukiカップリング反応を行う方法。
【請求項２１】
アリールハロゲン化物またはアリールトリフレートおよびオレフィンを、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含むHeckカップリング反応を行う方法。
【請求項２２】
カルボニル化合物を、水素供与種の存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該カルボニル化合物を水素化する方法。
【請求項２３】
オレフィンを、水素ガスの存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該オレフィンを水素化する方法。
【請求項２４】
カルボニル化合物を、第一級アミンおよび水素ガスの存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該カルボニル化合物を還元的にアミノ化する方法。
【請求項２５】
エポキシドまたはジオールを、ギ酸塩の存在下にて、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質に曝すことを含む該エポキシドまたはジオールを水素化する方法。
【請求項２６】
該曝す間に、該反応混合物をマイクロ波照射に曝すことを含む請求項２０ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
該触媒を以前の反応から再循環する請求項１９ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
レギオ特異的、立体特異的またはその両方である請求項１９ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
炭素−炭素カップリング反応または還元を行うための触媒としての、請求項１ないし１４または１９のいずれか１項に記載の粒状物質の使用。
【図１】
【図２】
【図２ａ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図２ａ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１０−５２２０７８（Ｐ２０１０−５２２０７８Ａ）
【公表日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５００８８２（Ｐ２０１０−５００８８２）
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＧ２００７／００００７９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１８０９７
【国際公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（５０３２３１８８２）エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ (179)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２３日（２００７．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＧ２００７／００００７９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１８０９７
【国際公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（５０３２３１８８２）エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ (179)
【Ｆターム（参考）】
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