JP2002179620A - 脂環式モノアクリレート化合物類の製造方法 - Google Patents

脂環式モノアクリレート化合物類の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、フォトレジスト用、医
療或いは歯科材料用等に用いられる機能性高分子化合物
のモノマーとして有用な脂環式モノアクリレート化合物
類の選択的製造方法の提供にある。 【解決手段】 式(1)で表される8,9−ジヒドロキ
シメチル−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンと
式(2)で表されるアクリル酸クロライド類とを有機溶
媒中、無機炭酸塩の存在下、反応させることを特徴とす
る式(3)で表される脂環式モノアクリレート化合物類
の選択的製造方法に関する。 【化1】 (式中、R1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキ
ル基を表し、R2及びR3は水素原子または炭素数1〜1
0のアルキル基を表す。)

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)
【0002】
【化4】
【0003】で表される8,9−ジヒドロキシメチル−
トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンと式(2)
【0004】
【化5】
【0005】(式中、R1は、水素原子または炭素数1
〜4のアルキル基を表し、R2及びR3は水素原子または
炭素数1〜10のアルキル基を表す。)で表されるアク
リル酸クロライド類とを有機溶媒中、無機炭酸塩の存在
下、反応させることを特徴とする式(3)
【0006】
【化6】
【0007】(式中、R1,R2及びR3は前述と同じ意
味を表す。)で表される脂環式モノアクリレート化合物
類の選択的製造方法に関する。
【0008】本発明方法によって得られる化合物は、半
導体製造における、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ー
に好適なパターン形成材料分野のフォトレジスト用モノ
マー、医療或いは歯科材料分野のモノマー等に有用な機
能性高分子化合物のモノマーに関するものである。
【0009】
【従来の技術】波長193nmに対し透明性を持ち、な
おかつドライエッチング耐性を持つ高分子化合物とし
て、脂環族高分子であるアダマンチルメタクリレート単
位を持つ共重合体[S.タケチ等、ジャーナル・オブ・
フォトポリマー・サイエンス・アンド・テクノロジー
(Journal of Photopolymer Science and Technolog
y),5巻(3号),439〜446頁(1992);及び
特開平5−265212号公報]、ポリ(ノルボニルメ
タクリレート)[M.エンドーら、プロシーディングス
・オブ・アイ・イー・ディー・エム(Proceedings of I
EDM),CA14−18,サン・フランシスコ(1992)]あ
るいはポリ(イソボルニルメタクリレート)単位を持つ
共重合体[G.M.ウォルラフ(G.M.Wallraff)ら、ジャー
ナル・オブ・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テク
ノロジー(Journal of Vacuum Science andTechnolog
y),B11巻(6号),2783〜2788頁(1993年)]お
よびポリ(メンチルメタクリレート)単位を持つ共重合
体[特開平8−82925号公報]などが提案されてい
る。
【0010】前記の従来技術は、ドライエッチング耐性
の由来となる脂環基(アダマンチル基、ノルボルニル
基、イソボルニル基、メンチル基)の残基単位中に露光
前後での溶解度差を発現しうる残基を有していないた
め、例えばターシャリブチルメタクリレートやテトラヒ
ドロピラニルメタクリレートなどの溶解度差を発揮しう
るコモノマーとの共重合体とすることによりレジストの
樹脂成分として利用できた。 しかしパターンニングに
はコモノマーが30〜50%程度含有させることが必要
であり、結果的に脂環基骨格によるドライエッチング耐
性効果が著しく低下し実用性の乏しいものになってい
る。
【0011】又、従来品は、極性部位を含有しないた
め、シリコン基板に対する密着性が悪い。更に、アルカ
リ性現像水溶液に対する溶解性が低いため、低感度であ
り、かつ現像液に残渣が出やすいという欠点があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、上記の従
来技術の課題を解決する為に、波長248nm以下の遠
紫外線、特にArFエキシマレーザに対して高い透明性
を有し、かつ耐ドライエッチング耐性に優れ、基板密着
性、アルカリ現像液に対し良好な溶解性を示し、更に高
感度、高解像度を有するフォトレジスト用モノマーとし
て、式(3)
【0013】
【化7】
【0014】(式中、R1,R2及びR3は、前述と同じ
意味を表す。)で表される脂環式モノアクリレート化合
物類及びその製造法に関して、特願平11−20738
3号を出願したが、式(3)で表される脂環式モノアク
リレート化合物類の選択率、収率とも工業的製法として
は、満足いくものではなかった。
【0015】本発明の目的は、フォトレジスト用、医療
或いは歯科材料用等に用いられる機能性高分子化合物の
モノマーとして有用な脂環式モノアクリレート化合物類
の選択的製造方法の提供にある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を行った結果本発明を完成する
にいたった。即ち、本発明は、式(1)
【0017】
【化8】
【0018】で表される8,9−ジヒドロキシメチル−
トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンと式(2)
【0019】
【化9】
【0020】(式中、R1は、水素原子または炭素数1
〜4のアルキル基を表し、R2及びR3は水素原子または
炭素数1〜10のアルキル基を表す。)で表されるアク
リル酸クロライド類とを有機溶媒中、無機炭酸塩の存在
下、反応させることを特徴とする式(3)
【0021】
【化10】
【0022】(式中、R1,R2及びR3は、前述と同じ
意味を表す。)で表される脂環式モノアクリレート化合
物類の選択的製造方法に関する。以下、更に本発明を詳
細に説明する。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明は、下記反応スキームで示
される。
【0024】
【化11】
【0025】(R1,R2及びR3は、前記と同じ意味を
表す。) 反応スキームについて説明する。原料の式(1)で表さ
れる8,9−ジヒドロキシメチル−トリシクロ[5.
2.1.02,6]デカンは下記の反応スキームで製造さ
れる。
【0026】
【化12】
【0027】即ち、ジシクロペンタジエン(DCPD)
と一酸化炭素及びアルコール化合物から塩化第二銅の存
在下、パラジウム触媒によって8,9−ビス(アルコキ
シカルボニル)−トリシクロ[5.2.1.02,6]デ
セ−3−エン(TCDE)が得られる。そして更にこの
TCDEを還元することによって得られる。
【0028】一般式(2)で表されるアクリル酸クロラ
イド類のR1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキ
ル基を表し、好ましくは水素原子または炭素数1〜2で
ある。R2及びR3は水素原子または炭素数1〜10のア
ルキル基を表し、好ましくは水素原子または炭素数1〜
5である。
【0029】具体的には、アクリル酸クロライド、メタ
アクリル酸クロライド、チグリル酸クロライド、3,3
−ジメチルアクリル酸クロライド、2−メチル−2−ペ
ンテン酸クロライド、2−エチル−2−ヘキセン酸クロ
ライド及び2−オクテン酸クロライド等が挙げられる。
【0030】アクリル酸クロライド類の使用量として
は、反応基質に対し、0.1〜5当量、より好ましく
は、0.7〜2当量である。
【0031】本反応の塩基としては、無機炭酸塩の使用
が重要であり、他の無機塩基またはトリエチルアミン、
ピリジン等の有機塩基を用いた場合、反応選択性が劣
る。無機炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ム、炭酸バリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリ
ウム等のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が挙げ
られ、好ましくは、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムが
挙げられる。
【0032】炭酸塩の使用量としては、0.1〜20当
量、より好ましくは、0.5〜5当量である。
【0033】反応を速やかに選択的に進行させるには溶
媒が必要であり、溶媒としては、ベンゼン、トルエン、
キシレン、クロロベンゼン等の芳香族化合物類、ヘプタ
ン、シクロヘキサン等の炭化水素類、クロロホルム、塩
化メチレン等のハロゲン化炭化水素類、ジオキサン、テ
トラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ア
セトニトリル、イソブチロニトリル等のニトリル類、お
よびこれらの混合物があげられる。
【0034】溶媒の使用量は、反応基質に対し、通常
0.1〜100重量倍が用いられ、特には0.5〜40
重量倍が好ましい。
【0035】反応時間は、通常0.5〜50時間、好ま
しくは1〜24時間を要する。反応温度は、通常−20
〜100℃であるが、好ましくは、5〜80℃で行われ
る。
【0036】反応生成物は反応後、水を添加し、残余酸
クロライドを加水分解した後、溶媒により抽出し、各種
蒸留またはカラムクロマトグラフィーにて精製すること
ができる。
【0037】
【実施例】以下実施例及び比較例によって本発明をさら
に具体的に説明するが、本発明は、これらによって限定
されるものではない。 実施例1 8−メタアクリロイルオキシメチル−9−ヒドロキシメ
チルトリシクロ[5.2.1.02.6]デカン(DH−
DOLMMと略す)の合成
【0038】
【化13】
【0039】100ml四口反応フラスコにトルエン3
0gに仕込み、8,9−ジヒドロキシメチル−トリシクロ
[5.2.1.02,6]デカン0.99g(5.0mmol)
を60℃にて溶解し、さらに、無水炭酸ナトリウム0.
56gを加えた。これに塩化メタクリロイル0.64g
(5.0×1.2mmol)を滴下し、60℃にて2時間攪
拌した。反応後、20℃まで冷却し、水10mlを加え、
有機層を分液し、さらに、有機層を水洗、乾燥後、トル
エンを減圧留去し、無色液体を1.3g得た。これをガ
スクロマトグラフィーにて定量分析した結果、目的化合
物純度96%(収率94%)であり、約4%ほど8,9
−ビス(メタアクリロイルオキシメチル)−トリシクロ
[5.2.1.02.6]デカンを含有するものであっ
た。
【0040】比較例1 8−メタアクリロイルオキシメチル−9−ヒドロキシメ
チルトリシクロ[5.2.1.02.6]デカン(DH−
DOLMM)の合成 8,9−ジヒドロキシメチル−トリシクロ[5.2.
1.02,6]デカン3.92g(20mmol)、TH
F30g及びトリエチルアミン2.02g(20mmo
l)を仕込み、5℃に冷却した。この撹拌下に、塩化メ
タアクリロイル2.09g(20mmol)とTHF1
0gの混合液を滴下した。5℃で1時間撹拌を続けた
後、更に25℃で6時間反応させた。25℃で減圧濃縮
した後、その残渣に1,2−ジクロロエタン(EDC)
と水を加え、EDC層を分液した。このEDC層を0.
5N−塩酸水、飽和食塩水、3%重曹水更に飽和食塩水
で洗浄後無水硫酸ナトリウムで脱水し、減圧濃縮した。
この濃縮残渣をn−ヘキサン/酢酸エチル=4/1でシ
リカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製すると、
8−メタアクリロイルオキシメチル−9−ヒドロキシメ
チルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(DH−
DOLMM)1.48g(収率28%)及び8,9−ビ
ス(メタアクリロイルオキシメチル−9−ヒドロキシメ
チルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン1.39
g(収率21%)が得られた。
【0041】
【発明の効果】本発明方法にしたがって、前記式(1)
で表される8,9−ジヒドロキシメチル−トリシクロ
[5.2.1.02,6]デカンと前記式(2)で表され
るアクリル酸クロライド類とを無機炭酸塩の存在下、有
機溶媒中反応させることにより、機能性高分子化合物の
モノマーとして有用な、前記式(3)で表される脂環式
モノアクリレート化合物類を収率良く、選択的に製造す
る事ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 保夫 千葉県船橋市坪井町722番地1 日産化学 工業株式会社中央研究所内 (72)発明者 鈴木 秀雄 千葉県船橋市坪井町722番地1 日産化学 工業株式会社中央研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC48 BA32 BB10 BJ30 BN10 KA14 4H039 CA66 CD10 CD20 CE10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1) 【化1】 で表される8,9−ジヒドロキシメチル−トリシクロ
    [5.2.1.02,6]デカンと式(2) 【化2】 (式中、R1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキ
    ル基を表し、R2及びR3は水素原子または炭素数1〜1
    0のアルキル基を表す。)で表されるアクリル酸クロラ
    イド類とを有機溶媒中、無機炭酸塩の存在下、反応させ
    ることを特徴とする式(3) 【化3】 (式中、R1は、水素原子または炭素数1〜4のアルキ
    ル基を表し、R2及びR3は水素原子または炭素数1〜1
    0のアルキル基を表す。)で表される脂環式モノアクリ
    レート化合物類の選択的製造方法。
  2. 【請求項2】 R1がメチル基であり、R2及びR3が水
    素原子である請求項1記載の脂環式モノアクリレート化
    合物類の選択的製造方法。
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