JP2001354630A - ノルボルナンt−ブチルエステル化合物及びその製造法 - Google Patents

ノルボルナンt−ブチルエステル化合物及びその製造法

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JP2001354630A
JP2001354630A JP2000176397A JP2000176397A JP2001354630A JP 2001354630 A JP2001354630 A JP 2001354630A JP 2000176397 A JP2000176397 A JP 2000176397A JP 2000176397 A JP2000176397 A JP 2000176397A JP 2001354630 A JP2001354630 A JP 2001354630A
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JP
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butoxycarbonylmethyl
norbornane
acid
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Hideo Suzuki
秀雄 鈴木
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Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済的にコストが安価で、溶解阻止剤と
しての性能が高く(コントラストが明確になる)、かつ
基板との密着性の良好な脂環式溶解阻止化合物を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 本発明は、式[1]で表される表される
2−t−ブトキシカルボニルメチル−3,5,6−トリ
(t−ブトキシカルボニル)ノルボルナン及び式[2]
で表される2−t−ブトキシカルボニルメチル−3−t
−ブトキシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカルボ
ン酸無水物に関する。又、式[3]で表される2−カル
ボキシメチル−3,5,6−トリカルボキシノルボルナ
ン又は式[4]で表される2−カルボキシメチル−3−
カルボキシノルボルナン−5、6−ジカルボン酸無水物
を酸触媒の存在下、イソブテン又はt−ブタノールと反
応させる式[1]及び式[2]で表される前記の化合物
の製造法に関する。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、式[1]及び
[2]
【0002】
【化7】
【0003】で表される2−t−ブトキシカルボニルメ
チル−3,5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノ
ルボルナン及び2−t−ブトキシカルボニルメチル−3
−t−ブトキシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカ
ルボン酸無水物及びそれらの製造法に関する。
【0004】本発明のノルボルナンt−ブチルエステル
化合物は、半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラ
フィー工程に関し、紫外線、遠紫外線、電子線、イオン
ビーム及びX線などの活性光線を用いたリソグラフィ−
に好適なパターン形成材料のアルカリ溶液への溶解抑止
剤等として用いられる。
【0005】
【従来の技術】これまで知られている脂環式溶解抑止剤
としては、下記構造式で表されるコリン酸t-ブチルエ
ステルの記載がある(日本特許:特開平11−8466
3号公報)。しかし、原料のコリン酸はコスト的に高価
であった。
【0006】
【化8】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は経済的
にコストが安価で、パターン形成材料の溶解抑止剤とし
ての性能が高く(コントラストが明確になる)、かつ基
板との密着性が良好な脂環式溶解抑止化合物を提供する
ことにある。
【0008】本発明者らは、安価な原料から脂環式t−
ブチルエステルを得る方法を鋭意検討した。その結果、
ジシクロペンタジエンと3級アルコ−ル中の一酸化炭素
挿入反応によって得られるトリシクロ[5.2.1.0
2,6]デセ−3−エン−8,9−ジカルボン酸無水物の
二重結合を酸化開裂させた後、t−ブチルエステル化す
ることにより目的の2−t−ブトキシカルボニルメチル
−3,5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノルボ
ルナン及び2−t−ブトキシカルボニルメチル−3−t
−ブトキシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカルボ
ン酸無水物が得られることを見出し本発明を完成させ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、式
[1]
【0010】
【化9】
【0011】で表される2−t−ブトキシカルボニルメ
チル−3,5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノ
ルボルナンに関する。
【0012】また、本発明は、[2]
【0013】
【化10】
【0014】で表される2−t−ブトキシカルボニルメ
チル−3−t−ブトキシカルボニルノルボルナン−5,
6−ジカルボン酸無水物に関する。
【0015】また更に、本発明は、式[3]
【0016】
【化11】
【0017】で表される2−カルボキシメチル−3,
5,6−トリカルボキシノルボルナンを酸触媒の存在
下、イソブテン又はt−ブタノールと反応させることを
特徴とする式[1]及び[2]
【0018】
【化12】
【0019】で表される2−t−ブトキシカルボニルメ
チル−3,5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノ
ルボルナン及び2−t−ブトキシカルボニルメチル−3
−t−ブトキシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカ
ルボン酸無水物の製造法に関する。
【0020】更にまた、本発明は、式[4]
【0021】
【化13】
【0022】で表される2−カルボキシメチル−3−カ
ルボキシノルボルナン−5、6−ジカルボン酸無水物を
酸触媒の存在下、イソブテン又はt−ブタノールと反応
させることを特徴とする式[2]
【0023】
【化14】
【0024】で表される2−t−ブトキシカルボニルメ
チル−3−t−ブトキシカルボニルノルボルナン−5,
6−ジカルボン酸無水物の製造法に関する。
【0025】
【発明の実施態様】以下、本発明を詳細に説明する。原
料のトリシクロデカン誘導体は、次の反応スキームで製
造される(特公平5−2674号公報)。
【0026】
【化15】
【0027】ジシクロペンタジエン、t−ブタノールな
どの3級アルコール,アリルアルコール更にエチレング
リコール等のアルコール類および一酸化炭素から、塩化
銅存在下パラジウム触媒によりトリシクロ[5.2.
1.02,6]デセ−3−エン−8,9−ジカルボン酸無
水物(TCDA)が得られる。
【0028】次に、TCDAの二重結合の酸化開裂によ
る2−カルボキシメチル−3−カルボキシノルボルナン
−5、6−ジカルボン酸無水物(NMA)及び2−カル
ボキシメチル−3,5,6−トリカルボキシノルボルナ
ン(TCN)は、次のスキームで製造される(特公平4
−54663号公報)。
【0029】
【化16】
【0030】次に、テトラカルボン酸のTCNとイソブ
テン又はt−ブタノールとの反応について述べる。反応
は、下記のスキームで表される。
【0031】
【化17】
【0032】原料のTCNは、上記反応粗物をそのまま
用いることができる。イソブテン又はt−ブタノール
は、ジカルボン酸に対し1〜20モル倍、経済的には1
〜5モル倍使用することが好ましい。イソブテンは、先
に溶媒を仕込んだ耐圧反応器を−10℃以下に冷却した
ところに、気体又は液体で常圧下仕込むことができる。
【0033】本反応は、酸触媒により促進される。酸触
媒としては、一例を挙げれば、硫酸、塩酸及び燐酸等の
無機鉱酸類、ギ酸、酢酸及びトリフルオロ酢酸等の脂肪
族カルボン酸類、メタンスルホン酸、トリフルオロメタ
ンスルホン酸及びp−トルエンスルホン酸等の有機スル
ホン酸類、リンタングステン酸、シリカタングステン酸
及びリンモリブデン酸等のヘテロポリ酸類及びスカンジ
ウムトリフルオロメタンスルホネートスカンジウム、ト
リフルオロメタンスルホネート及びイッテルビウムトリ
フルオロメタンスルホネート等の希土類金属トリフラー
トに代表されるルイス酸類等が使用することができる。
これらの中で、特には経済的な硫酸及びp−トルエンス
ルホン酸が好ましく、更には硫酸が好ましい。
【0034】その使用量は、基質に対し0.1〜50モ
ル%(ヘテロポリ酸類の場合は1〜50重量%)が好ま
しく、特には0.5〜10モル%(ヘテロポリ酸類の場
合は5〜20重量%)が好ましい。
【0035】イソブテンによるエステル化反応は、溶媒
を使用することが好ましい。その種類としては、例え
ば、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン(EDC)
及び1,1,2−トリクロロエタン等のハロゲン化炭化
水素類、トルエン、キシレン及びジクロロベンゼンなど
の芳香族化合物類、アセトニトリル及びプロピオニトリ
ル等の脂肪族ニトリル類、ジオキサン、1,2−ジメト
キシエタン及びジグライム(ジエチレングリコールジメ
チルエーテル)等のエーテル化合物類等が挙げられる。
これらの中で好ましくは、EDCである。
【0036】t−ブタノールによるエステル化反応で
は、前記溶媒類を使用することもできるが、t−ブタノ
ールを過剰量用いて、余剰量を回収するのが好ましい。
使用量は、基質に対し1〜50重量倍が好ましく、特に
は1〜10重量倍が好ましい。
【0037】反応温度は、−10〜150℃で可能であ
るが、好ましくは、10〜100℃が、特には、30〜
80℃が反応が速くかつ高収率で目的物が得られる。t
−ブタノールによるエステル化反応では、副生する水を
過剰量のt−ブタノールと一緒に留出させながら、また
トルエンなどを加えて共沸させながら、常圧又は減圧下
で反応を進行させることができる。
【0038】更に、本反応は、回分式または連続式で行
なうことができる。反応終了後、余剰イソブテン又はt
−ブタノール及び溶媒を留去し、得られた反応粗物を蒸
留、カラムクロマトグラフィー又は再結晶で精製するこ
とにより、目的のt−ブチルエステル化合物(BBN
A、TBBN)が得られる。次に、NMAのイソブテン
又はt−ブタノールによるt−ブチルエステル化につい
て述べる。反応は、次のスキームで表される。
【0039】
【化18】
【0040】原料のNMAは、前記反応粗物をそのまま
用いることができる。反応条件及び生成物BBNAの精
製は、前記TCNを原料とする場合と同様に行なうこと
ができる。
【0041】以下、実施例により本発明を更に説明する
が、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【0042】
【実施例】実施例1
【0043】
【化19】
【0044】50ml耐圧ガラス反応器に2−カルボキ
シメチル−3,5,6−トリカルボキシノルボルナン
(TCN)3.36g(11.7mmol)、95%硫
酸0.20g(10mol%)及び1,2−ジクロロエ
タン(EDC)20gを仕込み、−10℃に冷却してか
らイソブテン6.6g(118mmol)を吹き込んだ
後密閉した。40℃でマグネチックスターラーにより2
0時間撹拌した。終了後、水20ml、飽和重曹水20
ml、更に水20mlで2回の順に洗浄した後、EDC
溶液を濃縮した。得られた油状物をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィー(展開液:ヘプタン/酢酸エチル=9
/1〜5/1)で精製した。
【0045】その結果、室温で油状物質0.55g
(2.5mmol;収率21.4%)が得られた。この
物質は以下に示す分析結果より2−t−ブトキシカルボ
ニルメチル−3,5,6−トリ(t−ブトキシカルボニ
ル)ノルボルナン(TBBN)であることを確認した。
【0046】MASS(FAB+1,m/e(%)):511(M+1,7),455(12),
399(16),343(25),287(100),269(47),251(55).1 H-NMR(CDCl3,δppm):1.418(s,9H),1.422(s,9H),1.427
(s,9H),1.432(s,9H),2.16(d,J=7.78Hz,1H),2.27(dd,J1=
7.33Hz,J2=14.05Hz,1H),2.35(s,1H),2.67(d,J=2.67Hz,1
H),2.82-2.90(m,2H),3.06(d,J=18.3Hz,3H),3.08(s,1H),
3.23(d,J=9.78Hz,1H),3.32(d,J=9.78Hz,1H).13 C-NMR(CDCl3,δppm):28.10(3本分),28.12(6本分),28.
15(3本分),34.05,36.33,37.11,44.05,44.66,44.99,45.4
6,46.01,80.13,80.19,80.26,80.32,172.16,172.30,172.
33,172.60.
【0047】更に、後留として針状結晶3.15g
(6.2mmol;収率52.8%)が得られた。この
物質は以下に示す分析結果より2−t−ブトキシカルボ
ニルメチル−3−t−ブトキシカルボニルノルボルナン
−5,6−ジカルボン酸無水物(BBNA)であること
を確認した。
【0048】MASS(FAB+1,m/e(%)):381(M+1,20),325(3
5),310(34),269(100),251(75).1 H-NMR(CDCl3,δppm):1.41-1.43(m,1H),1.44(s,9H),1.4
6(s,9H),1.57(d,J=11.0Hz,1H),2.31(dd,J1=7.33Hz,J2=1
5.89Hz,1H),2.58-2.65(m,1H),2.73(dd,J1=8.55Hz,J2=1
5.88Hz,1H),2.77(d,J=2.67Hz,1H),2.96(dd,J1=3.66Hz,J
2=11.0Hz,1H),3.00(d,J=4.28Hz,1H),3.25(d,J=7.33Hz,1
H).13 C-NMR(CDCl3,δppm):28.08(3本分),28.13(3本分),33.
79,35.33,36.88,43.06,43.90,44.63,44.68,45.58,81.1
5,81.56,171.45,171.61,173.22,173.30. mp.171〜172℃. 実施例2
【0049】
【化20】
【0050】実施例1に於て、原料を2−カルボキシメ
チル−3−カルボキシノルボルナン−5,6−ジカルボ
ン酸無水物(NMA)3.14g(11.7mmol)
に変えた他は同様に反応・精製させた後、得られたBB
NAは、3.05g(8.03mmol;収率68.6
%)であった。更に、後留としてNMA0.74g(収
率23.6%)が回収された。
【0051】
【発明の効果】本発明により、新規な2−t−ブトキシ
カルボニルメチル−3,5,6−トリ(t−ブトキシカ
ルボニル)ノルボルナン(TBBN)及び2−t−ブト
キシカルボニルメチル−3−t−ブトキシカルボニルノ
ルボルナン−5,6−ジカルボン酸無水物(BBNA)
を安価な製造法で提供できる。また、得られた脂環式エ
ステル化合物は、優れた性能を有するパターン形成材料
の溶解抑止剤として提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式[1] 【化1】 で表される2−t−ブトキシカルボニルメチル−3,
    5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノルボルナ
    ン。
  2. 【請求項2】 式[2] 【化2】 で表される2−t−ブトキシカルボニルメチル−3−t
    −ブトキシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカルボ
    ン酸無水物。
  3. 【請求項3】 式[3] 【化3】 で表される2−カルボキシメチル−3,5,6−トリカ
    ルボキシノルボルナンを酸触媒の存在下、イソブテン又
    はt−ブタノールと反応させることを特徴とする式
    [1]及び[2] 【化4】 で表される2−t−ブトキシカルボニルメチル−3,
    5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノルボルナン
    及び2−t−ブトキシカルボニルメチル−3−t−ブト
    キシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカルボン酸無
    水物の製造法。
  4. 【請求項4】 式[4] 【化5】 で表される2−カルボキシメチル−3−カルボキシノル
    ボルナン−5、6−ジカルボン酸無水物を酸触媒の存在
    下、イソブテン又はt−ブタノールと反応させることを
    特徴とする式[2] 【化6】 で表される2−t−ブトキシカルボニルメチル−3−t
    −ブトキシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカルボ
    ン酸無水物の製造法。
  5. 【請求項5】 酸触媒が鉱酸、ヘテロポリ酸及びトリフ
    ルオロメタンスルホン酸希土類金属塩である請求項3又
    は4記載の2−t−ブトキシカルボニルメチル−3,
    5,6−トリ(t−ブトキシカルボニル)ノルボルナン
    及び2−t−ブトキシカルボニルメチル−3−t−ブト
    キシカルボニルノルボルナン−5,6−ジカルボン酸無
    水物の製造法。
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