JP2002249490A - 脂環式ジエーテル誘導体及びその製造法 - Google Patents

脂環式ジエーテル誘導体及びその製造法

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JP2002249490A
JP2002249490A JP2001048048A JP2001048048A JP2002249490A JP 2002249490 A JP2002249490 A JP 2002249490A JP 2001048048 A JP2001048048 A JP 2001048048A JP 2001048048 A JP2001048048 A JP 2001048048A JP 2002249490 A JP2002249490 A JP 2002249490A
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Hideo Suzuki
秀雄 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 コストが安く、加水分解速度が速く、溶
解抑止剤としての性能が高く、かつドライエッチング耐
性の良好な脂環式溶解抑止化合物の提供。 【解決手段】 式〔1〕で表される脂環式ジエーテル誘
導体に関する。又、式〔2〕で表される脂環式ジメタノ
ールを、酸触媒の存在下、酸素原子を含んでも良い炭素
数4〜10の(置換)環状炭化水素化合物(例えば3,
4−ジヒドロ−2H−ピラン)と反応させることを特徴
とする式〔1〕で表される脂環式ジエーテル誘導体の製
造法に関する。 〔式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素数10〜22
の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2O−基又は−
O−基を表し、Rは酸素原子を含んでも良い炭素数4〜
10の(置換)環状炭化水素基を表す。但し、二つの
(−X−R)置換基は互いに隣接している。〕

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、式〔1〕
【0002】
【化4】
【0003】(式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素
数10〜22の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2
O−基又は−O−基を表し、Rは酸素原子を含んでも良
い炭素数4〜10の環状炭化水素基を表す。但し、二つ
の(−X−R)置換基は互いに隣接している。)で表さ
れる脂環式ジエーテル誘導体及びその製造法に関する。
【0004】本発明の脂環式誘導体は、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ーに好適なパターン形式材
料分野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、下記に示すコリン酸t-ブチルエステルの記
載がある(特開平11−84663)。
【0006】
【化5】
【0007】しかし、原料のコリン酸はコスト的に高価
であった。又、t-ブチルエステルは実用場面での酸に
よる加水分解速度が遅く必ずしも十分では無い。
【0008】又、4,8−ビス(2−テトラヒドロピラ
ニルオキシメチル)トリシクロデカンの記載がある(特
開平12−038416号公報)。しかし、2つの2−
テトラヒドロピラニルオキシメチル基が、トリシクロデ
カンの4位及び8位で、3環の末端にそれぞれ位置する
化学構造をしていることから疎水性が未だ不完全で、露
光しない部分の溶解阻止力が、必ずしも十分ではない。
【0009】
【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、加水分解速度が速く、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
つドライエッチング耐性の良好な脂環式溶解抑止化合物
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、安価な原料
から脂環式ジエーテル誘導体を得る方法を鋭意検討し
た。その結果、本発明を完成した。
【0011】即ち、本発明は、式〔1〕
【0012】
【化6】
【0013】(式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素
数10〜22の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2
O−基又は−O−基を表し、Rは酸素原子を含んでも良
い炭素数4〜10の(置換)環状炭化水素基を表す。但
し、二つの(−X−R)置換基は互いに隣接してい
る。)で表される脂環式ジエーテル誘導体に関する。
【0014】また、本発明は、式〔2〕
【0015】
【化7】
【0016】(式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素
数10〜22の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2
O−基又は−O−基を表す。但し、二つの(−X−H)
置換基は互いに隣接している。)で表される脂環式ジメ
タノール又は脂環式ジオールを、酸触媒の存在下、酸素
原子を含んでも良い炭素数4〜10の(置換)環状炭化
水素化合物と反応させることを特徴とする式〔1〕
【0017】
【化8】
【0018】(式中、Q、X及びRは前記と同じ。)で
表される脂環式ジエーテル誘導体の製造法に関する。
【0019】
【発明の実施態様】以下、本発明を詳細に説明する。原
料の二重結合を含んでも良い炭素数10〜22の脂環式
ジメタノール又は脂環式ジオールは、例えば、
【0020】
【化9】
【0021】(式中、破線部の炭素間結合は、単結合又
は二重結合を表す。) 等で表される。
【0022】これらの中で代表例として、実施例で採り
上げた原料の脂環式ジオール誘導体及び脂環式ジメタノ
ール誘導体の製法について、更に具体的に述べると、次
の反応スキームで表される。
【0023】ジシクロペンタジエン(DCPD)のノル
ボルネン環の二重結合を還元しDH−DCPDを得た
後、酸化、水和してTDOLを製造する方法で、二つの
ヒドロキシル基が隣接した2級の脂環式ジオール誘導体
が得られる(特開2001−39926号公報)。
【0024】
【化10】
【0025】又、ジシクロペンタジエン、メタノール及
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−ジカルボン酸ジメチル(TCDME)が製造される
(特公平4−60100号公報)。
【0026】
【化11】
【0027】次に、TCDMEの二重結合を還元してD
H−TCDMEを得た(特開平7−53453号公報)
後、そのエステル基を還元し二つのヒドロキシメチル基
が隣接した1級の脂環式ジオール(DH−DOL)を製
造する(特開平7−206740号公報)。
【0028】
【化12】
【0029】又、TCDMEのエステル基のみを還元し
て、DOLを製造する(特開平7−206741号公
報)。
【0030】
【化13】
【0031】一方、酸素原子を含んでも良い炭素数4〜
10の(置換)環状炭化水素化合物としては、2,3−
ジヒドロフラン、4,5−ジヒドロ−2−メチルフラ
ン、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン、3,4−ジヒド
ロ−2−メトキシ−2H−ピラン、3,4−ジヒドロ−
2−エトキシ−2H−ピラン等が一例として挙げられ
る。
【0032】次に、以上の脂環式ジメタノール又は脂環
式ジオールと3,4−ジヒドロピランとの反応について
述べる。反応は、下記のスキームで表される。
【0033】
【化14】
【0034】(式中、Q及びXは、前記意味に同じであ
る。) 3,4−ジヒドロピランは市販品をそのまま用いること
ができる。脂環式ジメタノール又は脂環式ジオールに対
し1〜10モル倍、経済的には1〜5モル倍使用するこ
とが好ましい。
【0035】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、ベンゼンスルホン酸及び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。
【0036】これらの中で、経済的な硫酸、p−トルエ
ンスルホン酸が好ましく、特に収率面からp−トルエン
スルホン酸が好ましい。
【0037】その使用量は、基質に対し0.001〜5
モル%(ヘテロポリ酸類の場合は0.01〜5重量%)
が好ましく、特には0.01〜1モル%(ヘテロポリ酸
類の場合は0.05〜1重量%)が好ましい。
【0038】本反応は、無溶媒で行うこともできるが、
溶媒を使用することもできる。使用する場合は、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、1,4−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。
【0039】
【実施例】実施例1
【0040】
【化15】
【0041】50ml四つ口パイレックスガラス製反応
器に8,9−ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ
〔5.2.1.02,6〕デカン(DH−DOL)1.9
6g(10mmol)、3,4−ジヒドロ−2H−ピラ
ン1.68g(20mmol)、p−トルエンスルホン
酸・一水和物0.019g(1mol%)及び1,2−
ジクロロエタン(EDC)20gを仕込み、15℃でマ
グネチックスターラーにより撹拌を開始した。反応液
は、スラリーから5分後に均一溶液になった。更に2時
間撹拌を続けてから反応を終了させた。水20ml、飽
和重曹水20ml、更に水20mlで2回の順に洗浄し
た後、EDC溶液を濃縮し油状物質3.28gを得た。
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)で精製し
た。その結果室温で油状物質2.55g(7.0mmo
l;収率70%)が得られた。この物質は以下に示す分
析結果より8,9−ビス(2−テトラヒドロピラニルオ
キシメチル)トリシクロ〔5.2.1.02,6〕デカン
(BPTD)であることを確認した。
【0042】MASS(FAB+,m/e(%)):365(M+,4),363(4),281
(75),197(100),177(48),161(55),80(57).1 H-NMR(CDCl3,δppm):1.23-1.26(m,2H),1.35-1.63(m,18
H),1.73-1.77(m,2H),2.04-2.08(m,2H),2.31-2.35(m,2
H),3.37-3.47(m,4H),3.72-3.84(m,4H),4.27-4.49(m,2
H).13 C-NMR(CDCl3,δppm):19.32,25.30,26.56,28.79,30.4
9,30.58,37.51,37.80,37.90,40.59,44.01,44.79,45.17,
45.49,61.81,67.11,67.41,67.51,67.87,68.00,73.38,9
8.32.
【0043】
【実施例2】
【0044】
【化16】
【0045】50ml四つ口パイレックスガラス製反応
器に8,9−ビス(ヒドロキシ)トリシクロ〔5.2.
1.02,6〕デカン(TDOL)1.68g(10mm
ol)、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン1.68g
(20mmol)、p−トルエンスルホン酸・一水和物
0.008g(0.5mol%)及び1,2−ジクロロ
エタン(EDC)20gを仕込み、15℃でマグネチッ
クスターラーにより撹拌を開始した。反応液は、スラリ
ーから5分後に均一溶液になった。更に30分撹拌を続
けてから反応を終了させた。水20ml、飽和重曹水2
0ml、更に水20mlで2回の順に洗浄した後、ED
C溶液を濃縮し油状物質3.40gが得られた。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)で精製した。その
結果室温で油状物質2.16g(6.4mmol;収率
64.3%)が得られた。この物質は以下に示す分析結
果より3,4−ビス(2−テトラヒドロピラニルオキ
シ)トリシクロ〔5.2.1.02,6〕デカン(BPT
C)であることを確認した。
【0046】MASS(FAB+,m/e(%)):337([M+H]+,8),335(1
0),253(100),133(22),97(55),86(65).1 H-NMR(CDCl3,δppm):1.40-2.25(m,24H),3.38-3.47(m,2
H),3.78-4.18(m,4H),4.67-4.71(m,1H),4.73-4.92(m,1
H).13 C-NMR(CDCl3,δppm):21.97,23.25,25.50,30.88,38.4
2,40.04,46.46,46.65,60.11,60.65,60.76,61.71,61.98,
62.56,78.26,85.78,94.49,95.09,98.61,99.17.

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式〔1〕 【化1】 (式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素数10〜22
    の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2O−基又は−
    O−基を表し、Rは酸素原子を含んでも良い炭素数4〜
    10の(置換)環状炭化水素基を表す。但し、二つの
    (−X−R)置換基は互いに隣接している。)で表され
    る脂環式ジエーテル誘導体。
  2. 【請求項2】 式〔1〕のQは二重結合を含んでも良い
    トリシクロデシル基またはテトラシクロドデシル基であ
    る請求項1記載の脂環式ジエーテル誘導体。
  3. 【請求項3】 式〔1〕のQは二重結合を含んでも良い
    トリシクロデシル基である請求項1記載の脂環式ジエー
    テル誘導体。
  4. 【請求項4】 式〔1〕のRは酸素原子を含んでも良い
    炭素数4〜10の(置換)環状炭化水素基が2−テトラ
    ヒドロピラニル基である請求項1ないし3の何れかに記
    載の脂環式ジエーテル誘導体。
  5. 【請求項5】 式〔2〕 【化2】 (式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素数10〜22
    の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2O−基又は−
    O−基を表す。但し、二つの(−X−H)置換基は互い
    に隣接している。)で表される脂環式ジメタノール又は
    脂環式ジオールを、酸触媒の存在下、酸素原子を含んで
    も良い炭素数4〜10の(置換)環状炭化水素化合物と
    反応させることを特徴とする式〔1〕 【化3】 (式中、Qは二重結合を含んでも良い炭素数10〜22
    の脂環式炭化水素基を表し、Xは−CH2O−基又は−
    O−基を表し、Rは酸素原子を含んでも良い炭素数4〜
    10の(置換)環状炭化水素基を表す。)で表される脂
    環式ジエーテル誘導体の製造法。
  6. 【請求項6】 式〔1〕のQは二重結合を含んでも良い
    トリシクロデシル基またはテトラシクロドデシル基であ
    る請求項5記載の脂環式ジエーテル誘導体の製造法。
  7. 【請求項7】 式〔1〕のQは二重結合を含んでも良い
    トリシクロデシル基である請求項5記載の脂環式ジエー
    テル誘導体の製造法。
  8. 【請求項8】 式〔1〕のRは酸素原子を含んでも良い
    炭素数4〜10の(置換)環状炭化水素基が2−テトラ
    ヒドロピラニル基である請求項5ないし7の何れかに記
    載の脂環式ジエーテル誘導体の製造法。
  9. 【請求項9】 酸触媒が、硫酸又は有機スルホン酸化合
    物である請求項5ないし8の何れかに記載の脂環式ジエ
    ーテル誘導体の製造法。
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