JP2010208990A

JP2010208990A - スルホン化合物の製造方法

Info

Publication number: JP2010208990A
Application number: JP2009056513A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kirihara; 正之桐原; Junya Yamamoto; 純也山本; Takuya Noguchi; 拓也野口; Atsushi Ito; 惇伊藤; Yoshinari Monma; 良成門馬
Original assignee: DNP Fine Chemicals Fukushima Co Ltd
Current assignee: DNP Fine Chemicals Fukushima Co Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】安全な試薬を用いて、簡便かつ高収率、高純度でスルホン化合物を製造する工業的に有利な方法を提供する。
【解決手段】スルフィド化合物を過酸化水素により酸化し、スルホン化合物を製造する方法において、炭化ニオブを反応触媒として用いることを特徴とする下記一般式（２）で示されるスルホン化合物の製造方法であり、反応で使用した炭化タンタルは、反応終了後に回収して繰り返し再利用することができる。

（式中、Ｒ1及びＲ２は、同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基を表す。また、Ｒ1とＲ２が結合して環構造の一部を形成していてもよい。）
【選択図】なし

Description

本発明は、スルフィド化合物の酸化反応によりスルホン化合物を得る工業的に有用な製造方法に関する。

スルホン化合物は、化学的または生物学的に極めて有用な化合物であり、これまでに数多くの合成例が報告されている。その合成法として、スルフィド化合物の酸化による方法が一般的に知られている。酸化反応に用いられる酸化剤としては、過酸化水素、過酢酸、ヒドロペルオキシド、ペルオキソ二硫酸塩、過マンガン酸塩、過ホウ酸ナトリウムなどが挙げられる（非特許文献１〜４）。

酸化剤の中で、過酸化水素は安全に貯蔵することができ、しかも安価に入手することが可能であるためスルフィド化合物からの工業的なスルホン化合物合成には有用であるといえる。更に、過酸化水素は水や種々の有機溶媒への溶解性が高いうえ、反応後は水となることから、汎用性が高く環境面からも好適な酸化剤として多用されている（非特許文献５、６）。

しかし、過酸化水素は酸化力が弱く、スルフィド化合物によっては効率よく酸化することが困難であるという問題があった。このため、スルフィド化合物を過酸化水素と反応させてスルホン化合物を製造する方法として、金属触媒を用いる方法が知られている。該金属触媒として用いられる金属種としては、バナジウム、チタン、モリブデン、テルル、タングステン、セレン、鉄、タンタル、ニオブなどが挙げられる（非特許文献７〜９、特許文献１）。

しかしながら、これら金属触媒を用いる方法では、金属触媒自体に強い人体毒性が認められるものがあり、実用化の観点からすれば必ずしも満足できるものではなかった。更には、これら金属触媒は、高価であるにも関わらず一般的に均一系での反応であるため、反応後回収して再利用することが極めて困難であった。また、一部の金属触媒は、反応中に分解してしまうということも再利用を困難にする要因であり、改良の余地があった。

金属種として毒性の少ないニオブを触媒に用いた例としては、スルフィド化合物を不斉酸化して光学活性なスルホキシド化合物を製造する方法が報告されている（特許文献２）。この方法は、ニオブを中心金属としたサレン系錯体化合物を触媒とし、スルフィド化合物を尿素−過酸化水素付加物で不斉酸化して光学活性なスルホキシド化合物を得るというものである。しかし、この方法は光学活性なスルホキシドを得る目的に開発された技術であり、複雑な構造のキラル錯体を用いているため工業的規模での酸化反応には適さないという問題があった。また、スルフィド化合物からスルホキシド化合物を得るものであり、スルホン化合物を製造するために応用できるものではなかった。

近年になって、毒性の少ないタンタル化合物を触媒として用い、過酸化水素酸化によりスルフィド化合物からスルホキシド化合物またはスルホン化合物を得るという報告がなされている。用いるタンタル触媒としては、五塩化タンタル、ペンタエトキシタンタルという５価のタンタル触媒が挙げられている（特許文献３、非特許文献１０）。しかし、この方法では、五塩化タンタル、ペンタエトキシタンタルは、反応系中で用いる溶媒に溶解しており均一な状態で反応が進行する。そのため、反応終了後にこれらタンタル触媒を回収して再利用することが出来ないという欠点があった。更には、五塩化タンタルやペンタエトキシタンタルは高価な試薬であるということもあり、工業的規模での利用には不利であるという欠点があった。

Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，５４，７９３（１９８１）．ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ，２４，１５０５（１９８３）．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，４５，３６３４（１９８０）．Ｏｒｇ．Ｓｙｎｔｈ．，６４，１５７（１９８５）．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９６１，５３３９．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７１，２２４８（１９４９）．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２８，１１４０（１９６３）．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，１９７８，２９９．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，５０，１７８４（１９８５）．ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ，５０，１１８０（２００９）．特開２００３−３００９５０号公報特開２００４−３２３４４５号公報特開２００８−２３９４９０号公報

従って、本発明の課題は、スルフィド化合物を過酸化水素を酸化剤として用いて対応するスルホン化合物を製造する方法において、毒性の少ない安価でしかも再利用可能な酸化反応触媒を用いることにより、安全かつ効率的にスルホン化合物を得る工業的製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、酸化反応触媒に炭化ニオブを用いることで、スルフィド化合物から効率的にスルホン化合物が得られることを見出した。また、この反応系は完全なる中性条件であり、反応基質の構造中に酸あるいはアルカリに影響を受けやすい官能基が存在していても、本技術を問題なく応用できることを見出した。

炭化ニオブは、超硬合金の原料として用いられるのが一般的であり、高温時の硬度低下が少なく、非常に摩耗しにくいことから、主にドリル、エンドミル、ホブ、フライス、旋盤、ピニオンカッターなど金属加工用切削工具の材料として使用されている。それゆえ、過去に有機合成反応における反応触媒として用いられた前例がない。それは、炭化ニオブが水や有機溶媒に不溶であり、しかも酸、アルカリにも安定であることから反応触媒として作用するという着眼がなかったことを意味する。発明者らは、炭化ニオブのスルフィド化合物に対する酸化触媒活性を見出し、更には炭化ニオブが不均一の状態で触媒として作用しており、反応終了後は反応混合物から分離して再び触媒として利用可能である事実を見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は次の方法により達成された。
一般式（１）で表されるスルフィド化合物を過酸化水素により酸化して、下記一般式（２）で表されるスルホン化合物を製造する方法において、炭化ニオブを触媒に用いることを特徴とするスルホン合物の製造方法。

（一般式（１）において、Ｒ¹及びＲ^２は、同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアラルキル基及び置換基を有していてもよいアルケニル基を表す。また、Ｒ¹とＲ^２が結合して環構造の一部を形成していてもよい。）

（一般式（２）において、Ｒ¹及びＲ^２は、一般式（１）におけるＲ¹及びＲ^２と同義である。）

本発明によれば、過酸化水素によるスルフィド化合物の酸化反応において、毒性ない炭化ニオブを酸化反応の触媒として使用することにより、スルホン化合物を容易に得ることができる。また、所望の反応を終えた後に、使用した炭化ニオブは回収して再利用することが可能で、廃棄物の極めて少ない工業的に有利なスルホン化合物の製造方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳述するが、本発明はこれにより限定されるものではない。

本発明において、用いられるスルフィド化合物は、一般式（１）中のＲ^１およびＲ^２が、同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアラルキル基及び置換基を有していてもよいアルケニル基を表す。また、Ｒ^１とＲ^２が結合して環構造の一部を形成していてもよい。

一般式（１）中のＲ¹およびＲ²が、置換基を有していてもよいアルキル基の場合、その具体的例としては、炭素数１〜３２の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−オクチル、トリデシル等を挙げることができる。それらアルキル基は置換基を有していてもよく、その置換基の具体例としてはハロゲン原子、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、複素環基、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、複素環オキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、シクロアルキルオキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルファモイルオキシ基、アルカンスルホニルオキシ基、アレーンスルホニルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、アニリノ基、複素環アミノ基、カルボンアミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、ウレイド基、スルホンアミド基、スルファモイルアミノ基、イミド基等を挙げることができる。

一般式（１）中のＲ¹およびＲ²が、置換基を有していてもよいアリール基の場合、その具体的例としては、炭素数６〜３２のアリール基であり、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。それらアリール基は置換基を有していてもよく、その置換基の具体例としては前記アルキル基の置換基と同様の基を挙げることができる。

一般式（１）中のＲ¹およびＲ²が、置換基を有していてもよい複素環基の場合、その具体例としては炭素数１〜３２の、５〜８員環の複素環基で、例えば、２−チエニル基、２−ピリジル基、４−ピリジル基、２−フリル基、２−ピリミジニル基、２−ベンゾチアゾリル基、２−ピペラジル基、２−ピペリジル基、１−イミダゾリル基、１−ピラゾリル基、モルホリノ基、２−ベンゾイミダゾリル基、ベンゾトリアゾール−２−イル基等が挙げられる。それら複素環基は置換基を有していてもよく、その置換基の具体例としては前記アルキル基の置換基と同様の基を挙げることができる。

一般式（１）中のＲ¹およびＲ²が、置換基を有していてもよいアラルキル基の場合、前記置換基を有してもよいアルキル基と前記置換基を有してもよいアリール基とから構成されるものが挙げられ、その具体例としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルブチル基等が挙げられる。それらアラルキル基は置換基を有していてもよく、その置換基の具体例としては前記アルキル基の置換基と同様の基を挙げることができる。

一般式（１）中のＲ¹およびＲ²が、置換基を有していてもよいアルケニル基の場合、その具体例としてはエテニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、１−メチルエテニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１−メチル−１−プロペニル基、２−メチル−１−プロペニル基、１−メチル−２−プロペニル基、１−ペンテニル基、２−ペンテニル基、３−ペンテニル基、１−ヘキセニル基、１−デセニル基、２−シクロペンテニル基、２−シクロヘキセニル基等の直鎖状、分枝鎖状または環状のアルケニル基が挙げられる。それらアルケニル基は置換基を有していてもよく、その置換基の具体例としては前記アルキル基の置換基と同様の基を挙げることができる。

本発明において得られるスルホン化合物は、一般式（２）中のＲ¹およびＲ²が、同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアラルキル基及び置換基を有していてもよいアルケニル基を表す。また、Ｒ¹とＲ^２が結合して環構造の一部を形成していてもよい。アルキル基、アリール基、複素環基、アラルキル基及びアルケニル基の具体例としては、前記一般式（１）のスルフィド化合物で挙げたものを同様に挙げることができ、またそれらに有していてもよい置換基としても前記一般式（１）のスルフィド化合物で挙げたものと同様の置換基を挙げることができる。

本発明において用いられる炭化ニオブは、市販されているものを前処理することなくそのまま用いることができる。炭化ニオブの使用量としては、基質であるスルフィド化合物に対して、０．００１〜１．０当量の範囲で用いることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．５当量の範囲である。

本発明において反応に用いられた炭化ニオブは、反応混合物からろ過などの操作により分離して回収し、何度でも再利用することが可能である。炭化ニオブは、それ自体反応によって変性や分解が生じず、しかもほとんどの反応溶媒に不溶でありほぼ完全に回収できることが、本発明における極めて有利な点である。

本発明において用いられる過酸化水素水の濃度は、３〜５０％の濃度が好ましい。ただし、過酸化水素の濃度が高くなるにしたがい爆発の危険性が高まるため、より好ましくは３〜３５％の範囲である。また、過酸化水素の使用量は、基質であるスルフィド化合物に対して、０．９〜３０．０当量の範囲が好ましく、より好ましくは１．０〜２０．０当量の範囲である。

本発明において用いられる反応溶媒は、特に限定されるものではないが、好まし溶媒としては、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、エステル類、ケトン類、ニトリル類、エーテル類、カルボン酸類、ハロゲン系溶媒、アミド系溶媒及び水を挙げることができる。また、先に例示した反応溶媒は、任意の組み合わせによる混合系でも用いることができる。この中で特に好ましい溶媒としては、アルコール類及びニトリル類である。その具体例として、アルコール類としてはメタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、ニトリル類ではアセトニトリル、プロピオニトリルを挙げることができ、それら反応溶媒を用いると特に高い反応成績を得ることができる。

本発明において、反応温度は特に限定されないが、−５０〜１２０℃の範囲が好ましく、−１０〜８０℃の範囲が特に好ましい。

本発明において、反応時間はスルフィド化合物の構造、炭化ニオブの使用量、過酸化水素の使用量ならびに濃度、反応温度などによって様々であり特に限定されるものではないが、1分間〜６０時間の範囲が好ましく、5分間〜４８時間の範囲が特に好ましい。

前記した反応系によって、単純かつ安全な試薬を用いて、工業的にしかも容易に実施可能な方法で、スルフィド化合物から対応するスルホン化合物を極めて効率的に得ることが出来る。

本発明により製造したスルホン化合物は、副生する不純物等が少なく、精製も容易である。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製できることは勿論のこと、反応を終えた反応混合物から、蒸留によってスルホン化合物を取り出すことが可能である。また、反応混合物から炭化ニオブをろ過などの操作で分離して、その後用いた反応溶媒を留去した後、適当な有機溶媒あるいは水に再結晶して取り出すことも可能である。あるいは、反応混合物の状態でスルホン化合物が晶析する場合、固液分離を行い、次いでスルホン化合物を適当な溶媒で溶解させた後、炭化ニオブをろ過などの操作で分離して、その後適当な有機溶媒あるいは水に置き換え再結晶して取り出すこともできる。但し、本発明は前述した蒸留の有無、再結晶の有無、固液分離操作の有無及び用いる装置等に何ら限定されるものではない。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において用いた炭化ニオブは、株式会社高純度化学研究所製のものである。また、ＮＭＲデータは、日本電子株式会社製ＪＮＭ−ＥＸ４００（４００ＭＨｚ）を用いて測定した。マススペクトルデータは、株式会社島津製作所製ＧＣＭＳ−ＱＰ１１００ＥＸを用い、ＥＩ法で測定した。

（実施例１メチルフェニルスルホンの合成）
室温下、チオアニソール１２４．０ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．２ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１８．５ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して２時間４５分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物１５９．７mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、メチルフェニルスルホン１５４．２mg、収率９８．８％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：３．０６（３Ｈ，ｓ），７．５５−７．５９（３Ｈ，ｍ），７．９３−７．９５（２Ｈ，ｍ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：１５６（Ｍ^＋）．

（実施例２アリルフェニルスルホンの合成）
室温下、アリルフェニルスルフィド１５１．２ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をメタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．２ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１２．４ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して３時間１５分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物１８７．２mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、アリルフェニルスルホン１７９．２mg、収率９７．６％で得た。外観は、無色油状物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：３．８０−３．８２（２Ｈ，d，Ｊ＝７．３Ｈz），５．１２−５．３４（２Ｈ，dｄ，Ｊ＝１７．０，１０．２Ｈｚ），５．７４−５．８３（１Ｈ，m），７．５３−７．５７（３Ｈ，ｍ），７．８６−７．８９（２Ｈ，ｍ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：１８３（Ｍ^＋）．

（実施例３ｐ−メトキシフェニルメチルスルホンの合成）
室温下、ｐ−メトキシチオアニソール１５３．９ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．０ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１４．８ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して５時間攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物１８６．０mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ｐ−メトキシフェニルメチルスルホン１８２．７mg、収率９８．２％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：３．０３（３Ｈ，ｓ），３．８９（３Ｈ，ｓ），７．０１−７．０４（２Ｈ，ｄｔ，Ｊ＝８．８Ｈｚ），７．８６−７．９０（２Ｈ，ｄｔ，Ｊ＝９．０Ｈｚ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：１８６（Ｍ^＋）．

（実施例４ｐ−アセチルフェニルメチルスルホンの合成）
室温下、ｐ−（メチルチオ）アセトフェノン１６７．１ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．１ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１２．０ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して２２時間攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物２０７．４mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ｐ−アセチルフェニルメチルスルホン１７１．３mg、収率９０．１％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：２．６７（３Ｈ，ｓ），３．０８（３Ｈ，ｓ），８．０４−８．０６（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ），８．１２−８．１４（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：１９８（Ｍ^＋）．

（実施例５ベンジルフェニルスルホンの合成）
室温下、ベンジルフェニルスルフィド２００．４ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．２ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１２．１ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して４時間攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物２３０．２mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ベンジルフェニルスルホン２２４．０mg、収率９６．０％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：４．３８（２Ｈ，s），７．０７−７．０８（２Ｈ，ｍ），７．２３−７．２９（３Ｈ，ｍ），７．４２−７．４６（２Ｈ，ｍ），７．５９−７．６４（３Ｈ，ｍ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：２３２（Ｍ^＋）．

（実施例６ベンジルメチルスルホンの合成）
室温下、ベンジルメチルスルフィド１３８．１ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．１ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５２０．０ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して１時間４５分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物１７４．０mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ベンジルメチルスルホン１６９．２mg、収率９９．０％で得た。外観は、無色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：２．７４（３Ｈ，ｓ），４．２４（２Ｈ，ｓ），７．４１−７．４５（５Ｈ，ｍ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：１７０（Ｍ^＋）．

（実施例７ジベンジルスルホンの合成）
室温下、ジベンジルスルフィド２１５．７ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．１ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５２１．１ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して1時間４５分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物２６５．２mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ジベンジルスルホン２４０．７mg、収率９７．６％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：４．１９（４Ｈ，s），７．３７−７．４１（１０Ｈ，ｍ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：２４６（Ｍ^＋）．

（実施例８ジフェニルスルホンの合成）
室温下、ジフェニルスルフィド１８６．０ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．１ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１１．０ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して６時間３０分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル５mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物２３０．７mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ジフェニルスルホン２０５．４mg、収率９４．２％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：７．４８−７．５８（６Ｈ，m），７．９０−７．９４（４Ｈ，ｍ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：２１８（Ｍ^＋）．

（実施例９ビス（４−メトキシフェニル）スルホンの合成）
室温下、ビス（４−メトキシフェニル）スルフィド２４６．７ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール２ｍｌに溶解し、炭化ニオブ４．１ｍｇ（０．０４ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１０．０ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して４時間30分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物２８６．７mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、ビス（４−メトキシフェニル）スルホン２６６．４mg、収率９５．８％で得た。外観は、白色固形物であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）δ：３．８３（６Ｈ，ｓ），６．９２−６．９６（４Ｈ，ｄt，Ｊ＝８．８Ｈｚ），７．８２−７．８６（４Ｈ，ｄt，Ｊ＝８．５Ｈｚ）．
ＭＳ（ｍ／ｚ）：２７８（Ｍ^＋）．

（実施例１０メチルフェニルスルホンの合成）
室温下、チオアニソール１２３．１ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール６ｍｌに溶解し、炭化ニオブ１０．５ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水５１８．０ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、室温にて１時間４０分攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物１６０．０mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果、メチルフェニルスルホキシドならびに原料であるチオアニソールは、^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されず、メチルフェニルスルホンの生成率が１００％であった。

（実施例１１メチルフェニルスルホンの合成）
炭化ニオブを８．４ｍｇ（０．０８ｍｍｏｌ）、攪拌時間を3時間とした以外は、実施例１０と同様の操作を行い、粗生成物１５８．５mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果、メチルフェニルスルホキシドならびに原料であるチオアニソールは、^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されず、メチルフェニルスルホンの生成率が１００％であった。

（実施例１２メチルフェニルスルホンの合成）
炭化ニオブを８．４ｍｇ（０．０８ｍｍｏｌ）、反応温度を６０℃、攪拌時間を２時間とした以外は、実施例１０と同様の操作を行い、粗生成物１６０．１mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果、メチルフェニルスルホキシドならびに原料であるチオアニソールは、^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されず、メチルフェニルスルホンの生成率が１００％であった。

（実施例１３メチルフェニルスルホンの合成）
炭化ニオブを６．３ｍｇ（０．０６ｍｍｏｌ）、攪拌時間を５時間とした以外は、実施例１０と同様の操作を行い、粗生成物１５８．０mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果、メチルフェニルスルホキシドならびに原料であるチオアニソールは、^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されず、メチルフェニルスルホンの生成率が１００％であった。

（実施例１４メチルフェニルスルホンの合成）
炭化ニオブを６．３ｍｇ（０．０６ｍｍｏｌ）、反応温度を４５℃、攪拌時間を３時間とした以外は、実施例１０と同様の操作を行い、粗生成物１５８．８mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果、メチルフェニルスルホキシド：メチルフェニルスルホン＝２：９８（モル比基準）であった。なお、原料であるチオアニソールは、^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されなかった。

（実施例１５メチルフェニルスルホンの合成）
炭化ニオブを２．１ｍｇ（０．０２ｍｍｏｌ）、反応温度を６０℃、攪拌時間を７時間とした以外は、実施例１０と同様の操作を行い、粗生成物１５９．１mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果。メチルフェニルスルホキシドならびに原料であるチオアニソールは、^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されず、メチルフェニルスルホンの生成率が１００％であった。

（実施例１６メチルフェニルスルホンの合成、炭化ニオブの分離・回収）
室温下、チオアニソール６２１．０ｍｇ（５．０ｍｍｏｌ）をエタノール１０ｍｌに溶解し、炭化ニオブ２１．０ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を加えた後に、３０％過酸化水素水２５８０．０ｍｇ（２２．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃ に加温して２時間３０分間攪拌を行なった。その後、反応混合物をろ紙を付した桐山ロートでろ過し、ろ紙上に炭化ニオブを分離した。分離ろ別した炭化ニオブは、減圧乾燥した後に重量を計測したところ２１．０mg（回収率１００％）であった。この一連の操作で回収した炭化ニオブは、後記の実施例１７で繰り返し反応に使用した。

一方、炭化ニオブをろ過した後の反応混合物は室温まで冷却し、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液２０mlを加えた。その後、酢酸エチル１５mlで3回抽出した。有機層をプールし、水１０mlで3回、次いで飽和食塩水１０mlで３回洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。その後、酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物７３１．０mgを得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝１：１）により精製し、メチルフェニルスルホン７２０．１mg、収率９２．２％で得た。外観は、白色固形物であった。^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルならびにＭＳスペクトルは、実施例１と完全に一致した。

（実施例１７炭化ニオブの再利用によるメチルフェニルスルホンの合成）
実施例１６で回収した炭化ニオブ２１．０mgを用いて、実施例１６と同様の操作を繰り返し３回行い、メチルフェニルスルホンを得た。それぞれの取得量と収率は以下の通りであった。
再利用１回目取得量６９６．６mg、収率８９．２％
再利用2回目取得量７５１．４mg、収率９６．２％
再利用3回目取得量７５９．２mg 収率９７．２％
なお、上記いずれも^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルならびにＭＳスペクトルは、実施例１のデータと完全に一致した。

（参考例１メチルフェニルスルホンの合成、炭化ニオブ不使用時の反応成績）
室温下、チオアニソール１２３．１ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をエタノール６ｍｌに溶解し、３０％過酸化水素水５１８．０ｍｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、６０℃にて１８時間攪拌を行なった。その後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液６ｍｌを加え、水層と有機層を分離し、酢酸エチル３mlで3回抽出した。有機層をプールし、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。酢酸エチルをロータリーエバポレーターで濃縮し、粗生成物１５８．３mgを得た。得られた粗生成物の^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３）を測定し、メチルフェニルスルホキシドとメチルフェニルスルホンとのプロトン積分強度比から生成比率を算出した。その結果、メチルフェニルスルホキシド：メチルフェニルスルホン＝６：９４（モル比基準）であり、反応１８時間でもスルホン化反応は完結していなかった。なお、原料であるチオアニソールは^１Ｈ−ＮＭＲ上検出されなかった。

化学的または生物学的に極めて有用なスルホン化合物の工業的に有利な製造方法である。

Claims

下記一般式（１）で表されるスルフィド化合物を過酸化水素により酸化して、下記一般式（２）で表されるスルホン化合物を製造する方法において、炭化ニオブを触媒に用いることを特徴とするスルホン化合物の製造方法。

（一般式（１）において、Ｒ¹及びＲ^２は、同一でも異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基を表す。また、Ｒ¹とＲ^２が結合して環構造の一部を形成していてもよい。）

（一般式（２）において、Ｒ¹及びＲ^２は、一般式（１）におけるＲ¹及びＲ^２と同義である。）