JP2001097927A - アダマンタン誘導体及びその製造法 - Google Patents

アダマンタン誘導体及びその製造法

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JP2001097927A
JP2001097927A JP27540499A JP27540499A JP2001097927A JP 2001097927 A JP2001097927 A JP 2001097927A JP 27540499 A JP27540499 A JP 27540499A JP 27540499 A JP27540499 A JP 27540499A JP 2001097927 A JP2001097927 A JP 2001097927A
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adamantane
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meth
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Keizo Inoue
慶三 井上
Narihisa Hirai
成尚 平井
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Daicel Corp
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Daicel Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 親水性の高い重合性モノマーとして有用な新
規なアダマンタン誘導体とその製造法を提供する。 【解決手段】 アダマンタン誘導体は、下記式(1) 【化1】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示す。式中に記
載の(メタ)アクリロイルオキシ基はアダマンタン環の
橋頭位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素
原子は置換基を有していてもよい)で表される。この化
合物は、下記式(2) 【化2】 (式中に記載のヒドロキシル基はアダマンタン環の橋頭
位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素原子
は置換基を有していてもよい)で表されるヒドロキシア
ダマンタノン誘導体と、(メタ)アクリル酸又はその反
応性誘導体とを反応させることにより製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光性樹脂などの
機能性高分子のモノマーなどとして有用な新規なアダマ
ンタン誘導体、及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の微細パターンの形成に
は、薄膜を形成した基板上をレジストで被覆し、選択露
光により所望のパターンの潜像を形成した後、現像によ
りレジストパターンを形成し、このパターンをマスクと
してドライエッチングを行い、その後にレジストを除去
することにより所望のパターンを得るリソグラフィ技術
が利用されている。このリソグラフィ技術においては、
露光源として、g線、i線などの紫外線が使用されてい
るが、パターンの微細化に伴い、より短波長の遠紫外
線、真空紫外線、エキシマレーザー光線、電子線、X線
などの放射線が利用されるようになっている。上記のよ
うな短波長の露光源(ArFエキシマレーザーなど)を
用いて微細なパターンを形成するには、用いるレジスト
が露光源の波長において透明性に優れているとともに、
基板に対する密着性に優れ、ドライエッチング耐性を有
し、且つ現像時における現像液溶解性に優れていること
が要求される。近年、このようなレジスト材料としてア
ダマンタン骨格を有する重合性モノマーの重合体が注目
されている。しかし、アダマンタン骨格は、エッチング
耐性に優れるものの、疎水性が高いことから、基板に対
する密着性が低いという欠点を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、親水性の高い重合性モノマーとして有用な新規なア
ダマンタン誘導体とその製造法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討した結果、アダマンタン環にオ
キソ基を有する新規なアダマンタン誘導体を見出し、本
発明を完成した。
【0005】すなわち、本発明は、下記式(1)
【化4】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示す。式中に記
載の(メタ)アクリロイルオキシ基はアダマンタン環の
橋頭位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素
原子は置換基を有していてもよい)で表されるアダマン
タン誘導体を提供する。
【0006】本発明は、また、下記式(2)
【化5】 (式中に記載のヒドロキシル基はアダマンタン環の橋頭
位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素原子
は置換基を有していてもよい)で表されるヒドロキシア
ダマンタノン誘導体と、(メタ)アクリル酸又はその反
応性誘導体とを反応させて、前記式(1)で表される化
合物を得るアダマンタン誘導体の製造法を提供する。
【0007】なお、本明細書では、「アクリル」と「メ
タクリル」とを「(メタ)アクリル」、「アクリロイ
ル」と「メタクリロイル」とを「(メタ)アクリロイ
ル」と総称する場合がある。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の前記式(1)で表される
アダマンタン誘導体において、R1は水素原子又はメチ
ル基を示す。式中に記載の(メタ)アクリロイル基はア
ダマンタン環の橋頭位、すなわち、1位、3位、5位又
は7位に結合している。また、アダマンタン環を構成す
る炭素原子(橋頭位又は橋頭位以外の炭素原子)は1又
は2以上の置換基を有していてもよい。このような置換
基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、
エチル基、イソプロピル基などのC1-4アルキル基、保
護基で保護されていてもよいヒドロキシル基、保護基で
保護されていてもよいカルボキシル基、ハロゲン原子、
オキソ基、ニトロ基などが挙げられる。前記保護基とし
ては、有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。好
ましい置換基には、ヒドロキシル基などが含まれる。な
お、以下の記載において、本発明のアダマンタン誘導体
を製造する際に用いる原料や中間体がアダマンタン環を
有する化合物である場合、該アダマンタン環を構成する
炭素原子は置換基を有していてもよく、このような置換
基として上記の置換基が挙げられる。
【0009】式(1)で表されるアダマンタン誘導体の
代表的な例として、例えば、1−(メタ)アクリロイル
オキシ−4−オキソアダマンタン、1−(メタ)アクリ
ロイルオキシ−2−オキソアダマンタン、1−ヒドロキ
シ−3−(メタ)アクリロイルオキシ−6−オキソアダ
マンタン、1−ヒドロキシ−5−(メタ)アクリロイル
オキシ−6−オキソアダマンタンなどが挙げられる。
【0010】本発明のアダマンタン誘導体は、例えば、
公知化合物である1−(メタ)アクリロイルオキシアダ
マンタンと比較し、親水性が著しく高い。そのため、こ
れをモノマー成分として重合して得られるポリマーの親
水性も大きく向上し、例えばレジスト用樹脂として用い
た場合、アダマンタン環に基づく高い耐エッチング性が
得られるだけでなく、基板に対する密着性を大きく改善
することができる。
【0011】前記式(1)で表されるアダマンタン誘導
体は、例えば、前記式(2)で表されるヒドロキシアダ
マンタノン誘導体と、(メタ)アクリル酸又はその反応
性誘導体とを反応させることにより製造できる。
【0012】式(2)で表されるヒドロキシアダマンタ
ノン誘導体は、例えば、アダマンタノン化合物のアダマ
ンタン環にヒドロキシル基を導入することにより製造で
きる。例えば、アダマンタノン化合物をN−ヒドロキシ
フタルイミド等のN−ヒドロキシイミド系触媒と、必要
に応じてコバルト化合物(例えば、酢酸コバルト、コバ
ルトアセチルアセトナト等)やバナジウム化合物(例え
ば、バナジウムアセチルアセトナト、バナジルアセチル
アセトナト等)などの金属系助触媒の存在下、酸素と接
触させることにより、アダマンタン環にヒドロキシル基
を導入できる。この方法において、N−ヒドロキシイミ
ド系触媒の使用量は、アダマンタノン化合物1モルに対
して、例えば0.0001〜1モル、好ましくは0.0
01〜0.5モル程度である。また、金属系助触媒の使
用量は、アダマンタノン化合物1モルに対して、例えば
0.0001〜0.7モル、好ましくは0.001〜
0.5モル程度である。酸素はアダマンタノン化合物に
対して過剰量用いる場合が多い。反応は、例えば、酢酸
などの有機酸、アセトニトリルなどのニトリル類、ジク
ロロエタンなどのハロゲン化炭化水素などの溶媒中、常
圧又は加圧下、0〜200℃程度、好ましくは30〜1
50℃程度の温度で行われる。反応条件を選択すること
により、アダマンタン環に複数のヒドロキシル基を導入
することができる。また、反応条件により、ヒドロキシ
ル基の導入位置の異なる複数の異性体が生成しうる。
【0013】また、ヒドロキシアダマンタノン化合物
(2)は、アダマンタン化合物と酸素とを、前記N−ヒ
ドロキシイミド系触媒と強酸(例えば、ハロゲン化水
素、硫酸など)と、必要に応じて前記金属系助触媒の存
在下で反応させることにより製造することもできる。前
記強酸の使用量は、アダマンタン化合物1モルに対し
て、例えば0.00001〜1モル、好ましくは0.0
005〜0.7モル程度である。他の反応条件は前記の
ヒドロキシル基導入反応と同様である。この反応におい
ても、反応条件により、複数のヒドロキシル基を有する
化合物や、ヒドロキシル基とオキソ基の相対的な位置関
係の異なる複数の異性体が生成しうる。
【0014】式(2)で表されるヒドロキシアダマンタ
ノン誘導体と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体
との反応(エステル化反応)は、塩基を用いたり、酸触
媒やエステル交換触媒を用いた慣用の方法により行うこ
とができる。また、式(2)で表されるヒドロキシアダ
マンタノン誘導体と(メタ)アクリル酸ビニル、(メ
タ)アクリル酸2−プロペニルなどの(メタ)アクリル
酸アルケニルエステルとを、周期表第3族元素化合物触
媒(例えば、酢酸サマリウム、トリフルオロメタンスル
ホン酸サマリウム、サマリウム錯体などのサマリウム化
合物等)の存在下で反応(エステル交換反応)させる
と、温和な条件下で効率よく式(1)で表される化合物
を得ることができる。この場合、(メタ)アクリル酸ア
ルケニルの使用量は、ヒドロキシアダマンタノン誘導体
(2)1モルに対して、例えば0.8〜5モル、好まし
くは1〜1.5モル程度である。周期表第3族元素化合
物触媒の使用量は、ヒドロキシアダマンタノン誘導体
(2)1モルに対して、例えば0.001〜1モル、好
ましくは0.01〜0.25モル程度である。この反応
は、反応に不活性な溶媒中、例えば0〜150℃、好ま
しくは25〜120℃程度の温度で行われる。
【0015】上記の方法によれば、式(1)で表される
化合物が高い収率で生成する。また、ヒドロキシアダマ
ンタノン誘導体(2)がアダマンタン環にヒドロキシル
基を複数個有する場合には、(メタ)アクリル酸又はそ
の反応性誘導体の量を調整することにより、1つのヒド
ロキシル基のみがエステル化された化合物を収率よく生
成させることができる。
【0016】こうして生成した式(1)で表される化合
物は、例えば、濾過、濃縮、抽出、蒸留、晶析、再結
晶、カラムクロマトグラフィーなどの慣用の分離手段を
用いることにより分離精製できる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、親水性の高い重合性モ
ノマーとして有用な新規なアダマンタン誘導体が提供さ
れる。この化合物は、フォトレジスト用樹脂組成物を構
成する酸感応性重合体などの感光性樹脂等の原料、精密
化学品の原料などとして有用である。また、本発明の製
造法によれば、該新規なアダマンタン誘導体を効率よく
製造することができる。
【0018】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定
されるものではない。 実施例1 [1−アクリロイルオキシ−4−オキソアダマンタンの
製造]
【化6】 1−ヒドロキシ−4−アダマンタノン1モル、トリエチ
ルアミン2モル及びテトラヒドロフラン3000mlの
混合液に、アクリル酸クロリド1.5モルを約30分か
けて滴下した。滴下終了後、室温で2時間攪拌した。反
応混合液に水を添加した後、酢酸エチルで抽出し、有機
層を濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフ
ィーに付すことにより、標記化合物を得た(収率92
%)。 [スペクトルデータ]1 H−NMR(500MHz,CDCl3) δ:6.3
8(dd,1H),6.22(dd,1H),5.82
(dd,1H),2.71(s,2H),2.60−
2.30(m,7H),2.04(m,4H)
【0019】実施例2 [1−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシ−6−オキ
ソアダマンタンの製造]
【化7】 1−ヒドロキシ−4−アダマンタノン1モル、N−ヒド
ロキシフタルイミド0.1モル、バナジウムアセチルア
セトナト(III)1ミリモル、及び酢酸2.5Lの混合
物を、酸素雰囲気下(1atm)80℃で12時間攪拌
した。反応混合液を濃縮後、シリカゲルカラムクロマト
グラフィーに付し、1,3−ジヒドロキシ−6−アダマ
ンタノンを得た(収率58%)。上記の方法により得ら
れた1,3−ジヒドロキシ−6−アダマンタノン100
ミリモル、アクリル酸100ミリモル、p−トルエンス
ルホン酸10ミリモル及びトルエン150mlの混合液
を、副生する水を留去しながら、還流下、4時間攪拌し
た。反応混合液を濃縮し、濃縮物をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーに付すことにより、標記化合物を得た
(収率80%)。 [スペクトルデータ]1 H−NMR(500MHz,CDCl3) δ:6.3
8(dd,1H),6.23(dd,1H),5.81
(dd,1H),2.74(s,2H),2.62−
1.90(m,10H),1.64(brs,1H)
【0020】物性評価 実施例1で得られた1−アクリロイルオキシ−4−オキ
ソアダマンタン(化合物A)と、実施例2で得られた1
−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシ−6−オキソア
ダマンタン(化合物B)、及び比較例として1−アクリ
ロイルオキシアダマンタン(化合物C)の10重量%水
酸化ナトリウム水溶液に対する溶解量(25℃)を調べ
たところ、化合物Cはほとんど溶解しなかったのに対
し、化合物Aは約300ppm、化合物Bは約2.2重
量%溶解し、実施例の化合物と比較例の化合物の溶解度
に大きな差が見られた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1) 【化1】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示す。式中に記
    載の(メタ)アクリロイルオキシ基はアダマンタン環の
    橋頭位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素
    原子は置換基を有していてもよい)で表されるアダマン
    タン誘導体。
  2. 【請求項2】 下記式(2) 【化2】 (式中に記載のヒドロキシル基はアダマンタン環の橋頭
    位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素原子
    は置換基を有していてもよい)で表されるヒドロキシア
    ダマンタノン誘導体と、(メタ)アクリル酸又はその反
    応性誘導体とを反応させて、下記式(1) 【化3】 (式中、R1は水素原子又はメチル基を示す。式中に記
    載の(メタ)アクリロイルオキシ基はアダマンタン環の
    橋頭位に結合している。アダマンタン環を構成する炭素
    原子は置換基を有していてもよい)で表される化合物を
    得るアダマンタン誘導体の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008050302A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Idemitsu Kosan Co Ltd (メタ)アクリル酸オキソアダマンチルエステル類の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008050302A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Idemitsu Kosan Co Ltd (メタ)アクリル酸オキソアダマンチルエステル類の製造方法

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