JP2009132640A - Fullerene derivative, its solution, and its membrane - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fullerene derivative soluble to an alkoxybenzene solvent represented by anisole, a solution comprising the fullerene derivative, and a membrane comprising the fullerene derivative. <P>SOLUTION: Disclosed is a fullerene derivative that has solubility to anisole under a normal pressure and at a temperature of 25°C of not lower than 10% by weight and has a fullerene skeleton constituted of a partial structure represented by formula (I) wherein C<SP>1</SP>is bound to a hydrogen atom or an optional substituent and at least C<SP>6</SP>to C<SP>8</SP>are bound to, for example, an anisole structure. In formula (I), each of C<SP>1</SP>to C<SP>10</SP>represents a carbon atom that constitutes the fullerene skeleton. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規のフラーレン誘導体、並びにその溶液及びその膜に関するものである。詳しくは、フラーレン骨格上に、アルコキシ基またはアリールオキシ基のいずれか1つを含有する炭素数6〜18の芳香族性炭化水素基を部分構造として有するフラーレン誘導体、並びにそのフラーレン誘導体を含有する溶液、及びそのフラーレン誘導体を含有する膜に関するものである。   The present invention relates to a novel fullerene derivative, a solution thereof and a membrane thereof. Specifically, a fullerene derivative having, as a partial structure, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms containing any one of an alkoxy group and an aryloxy group on the fullerene skeleton, and a solution containing the fullerene derivative And a film containing the fullerene derivative thereof.

1990年にC60の大量合成法が確立されて以来、フラーレンに関する研究が精力的に展開されている。その結果、数多くのフラーレン誘導体が合成され、その多様な機能が明らかにされてきた。それに伴い、各種用途開発が進められている。 Since the establishment of a large-scale synthesis method for C 60 in 1990, research on fullerene has been vigorously developed. As a result, many fullerene derivatives have been synthesized and their various functions have been clarified. Along with this, various applications are being developed.

フラーレン誘導体の中でも特に、フラーレン骨格の下記式(I)で表わされる部分構造において、C6〜C10のうち3つの炭素原子(例えばC6〜C8)に置換基が付加された部分構造(以下適宜、「3重付加部分構造」という場合がある。)や、C6〜C10の全てに置換基が付加された部分構造(以下適宜、「5重付加部分構造」という場合がある。)を有するフラーレン誘導体が種々合成され、報告されている。 Among the fullerene derivatives, in particular, in the partial structure represented by the following formula (I) of the fullerene skeleton, a partial structure in which a substituent is added to three carbon atoms (for example, C 6 to C 8 ) among C 6 to C 10 ( Hereinafter, it may be referred to as “triple-added partial structure” as appropriate), or a partial structure in which substituents are added to all of C 6 to C 10 (hereinafter referred to as “5-fold added partial structure” as appropriate). Various fullerene derivatives having) have been synthesized and reported.

(上記式(I)中、C1〜C10は何れも、フラーレン骨格を構成する炭素原子を表わす。) (In the above formula (I), C 1 to C 10 all represent carbon atoms constituting the fullerene skeleton.)

なお、以下の記載では、上記式(I)で表わされる部分構造のC1〜C10で表わされる炭素原子を、単に「C1」〜「C10」で表わす場合がある。
さらに、以下の記載では、上述の3重付加部分構造及び/又は5重付加部分構造においてC6〜C10に結合する置換基を「付加置換基」という場合がある。
In the following description, the carbon atoms represented by C 1 to C 10 of the partial structure represented by the above formula (I) may be simply represented by “C 1 ” to “C 10 ”.
Furthermore, in the following description, a substituent bonded to C 6 to C 10 in the above-described triple addition partial structure and / or five addition partial structure may be referred to as an “addition substituent”.

また、上述の3重付加部分構造及び/又は5重付加部分構造を有するフラーレン誘導体を、付加置換基の総数に応じて呼ぶ場合がある。この呼び名に従えば、3重付加部分構造を一つ有するフラーレン誘導体は「3重付加フラーレン誘導体」、5重付加部分構造を一つ有するフラーレン誘導体は「5重付加フラーレン誘導体」、3重付加部分構造を二つ有するフラーレン誘導体は「6重付加フラーレン誘導体」、3重付加部分構造と5重付加部分構造とを一つずつ有するフラーレン誘導体は「8重付加フラーレン誘導体」、5重付加部分構造を二つ有するフラーレン誘導体は「10重付加フラーレン誘導体」となる。
また、上述の3重付加部分構造及び/又は5重付加部分構造を一つ以上有するフラーレン誘導体を、「多重付加フラーレン誘導体」と総称するものとする。
In addition, the fullerene derivative having the above-described triple addition partial structure and / or pentaaddition partial structure may be called according to the total number of additional substituents. According to this name, a fullerene derivative having one triple addition partial structure is a “triple addition fullerene derivative”, and a fullerene derivative having one five addition structure is a “5-addition fullerene derivative”. A fullerene derivative having two structures is a “6-addition fullerene derivative”, and a fullerene derivative having one triple-addition partial structure and one 5-addition partial structure is “8-addition fullerene derivative”. The two fullerene derivatives are “ten-added fullerene derivatives”.
In addition, fullerene derivatives having one or more of the above-described triple addition partial structure and / or five-fold addition partial structure are collectively referred to as “multiple addition fullerene derivative”.

5重付加フラーレン誘導体のうち、例えばC60骨格の5重付加フラーレン誘導体は、50電子系のπ電子共役になっており、60電子系のπ電子共役である無置換のC60とは異なる立体配置や電子的性質を有している。 Of 5 polyaddition fullerene derivative, for example, 5 polyaddition fullerene derivative C 60 backbone is adapted to π-electron conjugated 50 electron system, different stereoisomeric the C 60 unsubstituted which is π-electron conjugated 60 electron system It has configuration and electronic properties.

また、5重付加フラーレン誘導体より置換基の付加数が少ない3重付加フラーレン誘導体として、例えば66電子系のπ電子共役である3重付加C70誘導体も合成され報告されている。これらの3重付加フラーレン誘導体は、無置換のC60やC70だけでなく上記5重付加C60誘導体とも異なる物性を有している。これらのことから、それぞれのフラーレン誘導体において新たな電子伝導材料、半導体、生理活性物質等として期待されている。 In addition, as a triple addition fullerene derivative having a smaller number of substituents than a five addition fullerene derivative, for example, a triple addition C 70 derivative which is a π-electron conjugate of 66 electrons has been synthesized and reported. These triple addition fullerene derivatives have different physical properties from not only unsubstituted C 60 and C 70 but also the above five addition C 60 derivatives. For these reasons, each fullerene derivative is expected as a new electron conductive material, semiconductor, physiologically active substance, and the like.

5重付加C60誘導体や3重付加C70誘導体等の多重付加フラーレン誘導体は、フラーレンの特定部位に集中的に有機基が付加した独特の構造であり、且つ長いπ電子共役を有しているため、その電気化学的物性等によって種々の産業上の利用が期待されている。 Multi-addition fullerene derivatives such as a 5-addition C 60 derivative and a 3-addition C 70 derivative have a unique structure in which an organic group is intensively added to a specific site of the fullerene and have a long π-electron conjugation. Therefore, various industrial uses are expected due to its electrochemical properties.

ところで、フラーレン誘導体を電子材料や光学材料に利用するためには、フラーレン誘導体が有機溶媒に対して高溶解性を示すことが好ましい。
多重付加フラーレン誘導体の中には、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、テトラヒドロフラン等の環状エーテルなどに溶解性を示すものが開発されている(非特許文献1、非特許文献2参照。)。
By the way, in order to use fullerene derivatives for electronic materials and optical materials, it is preferable that fullerene derivatives exhibit high solubility in organic solvents.
Some polyaddition fullerene derivatives have been developed that are soluble in aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, halogen solvents such as chloroform, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, etc. (See Patent Document 2).

また一方、用途の一例ではあるが、フラーレン及びフラーレン誘導体を利用したレジスト組成物のエッチング耐性等の性能の向上がなされてきた(特許文献1、非特許文献3、非特許文献4参照。)。   On the other hand, although it is an example of application, performances such as etching resistance of resist compositions using fullerenes and fullerene derivatives have been improved (see Patent Document 1, Non-Patent Document 3, and Non-Patent Document 4).

特開平10−282649号公報JP-A-10-282649 Chem. Lett., 33, 328, 2004Chem. Lett. , 33, 328, 2004 J.Organomet.Chem., 599, 32−36, 2000J. et al. Organomet. Chem. , 599, 32-36, 2000 Jpn.J.Appl.Phs.Vol.39(2000)pp.L1068−1070Jpn. J. et al. Appl. Phs. Vol. 39 (2000) pp. L1068-1070 Jpn.J.Appl.Phs.Vol.40(2001)pp.L478−480Jpn. J. et al. Appl. Phs. Vol. 40 (2001) pp. L478-480

しかしながら、上記記載の文献に記載のフラーレン、及びフラーレン誘導体は、溶解度が低い。従って、レジスト組成物にするにあたり、モノクロロベンゼンやオルトジクロロベンゼン等の工業的な処理コストや安全性の面で課題の多い溶媒しか使用することができず、現在一般的に用いられているレジスト材料に適用し難い傾向にあった。   However, the fullerenes and fullerene derivatives described in the above-mentioned documents have low solubility. Therefore, in preparing a resist composition, only solvents that have many problems in terms of industrial processing cost and safety, such as monochlorobenzene and orthodichlorobenzene, can be used. Tended to be difficult to apply.

例えば、特許文献1、非特許文献3、非特許文献4においては、日本ゼオン社製のポジ型電子線レジストZEP520が用いられている。ZEP520はオルトジクロロベンゼン溶媒であり、フラーレン類の配合が可能であった。
しかし、現在は安全性の高い溶媒であるアニソールに溶媒が変更されたZEP520Aが使用されている。ZEP520Aはフラーレン類の溶解性が低いため、十分な配合されない傾向にあった。
これらのことから、アニソールに代表されるアルコキシベンゼン溶媒への溶解性を有するフラーレン誘導体が望まれていた。
For example, in Patent Document 1, Non-Patent Document 3, and Non-Patent Document 4, a positive electron beam resist ZEP520 manufactured by Zeon Corporation is used. ZEP520 is an orthodichlorobenzene solvent, and can contain fullerenes.
However, ZEP520A, in which the solvent is changed, is currently used for anisole, which is a highly safe solvent. ZEP520A tended to be insufficiently blended because of the low solubility of fullerenes.
For these reasons, a fullerene derivative having solubility in an alkoxybenzene solvent typified by anisole has been desired.

なお、非特許文献2では、アニソール構造を有するメトキシフェニル基が結合したフラーレン誘導体が開示されているが、このフラーレン誘導体はアニソールに代表されるアルコキシベンゼン溶媒への溶解性は低く、上記用途に用い難い傾向にあった。   Non-Patent Document 2 discloses a fullerene derivative to which a methoxyphenyl group having an anisole structure is bonded. However, this fullerene derivative has low solubility in an alkoxybenzene solvent typified by anisole and is used for the above applications. It tended to be difficult.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、特定の芳香族炭化水素基を付加置換基として有する多重付加フラーレン誘導体であり、アニソールに代表されるアルコキシベンゼン溶媒への溶解性を有するフラーレン誘導体、並びにそのフラーレン誘導体を含有する溶液、及びそのフラーレン誘導体を含有する膜を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, the present invention is a multiple addition fullerene derivative having a specific aromatic hydrocarbon group as an addition substituent, and contains a fullerene derivative having solubility in an alkoxybenzene solvent typified by anisole, and the fullerene derivative. An object is to provide a solution and a film containing the fullerene derivative.

発明者らが上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、フラーレン骨格上に、アルコキシ基またはアリールオキシ基のいずれか1つを含有する炭素数6〜18の芳香族性炭化水素基を部分構造として導入することにより、アニソールに代表されるアルコキシベンゼン溶媒への溶解性を有するフラーレン誘導体を開発し、本発明を完成させた。   As a result of the intensive studies by the inventors to solve the above problems, a partial structure of an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms containing any one of an alkoxy group and an aryloxy group on the fullerene skeleton is provided. By introducing it, a fullerene derivative having solubility in an alkoxybenzene solvent typified by anisole was developed and the present invention was completed.

即ち、本発明の要旨は、常圧25℃におけるアニソールへの溶解性が10重量%以上であり、且つフラーレン骨格の下記式(I)で表わされる部分構造において、C1が水素原子又は任意の置換基と結合しており、少なくともC6〜C8が各々独立に下記式(II)で表わされる構造の有機基と結合していることを特徴とする、フラーレン誘導体に存する(請求項1)。 That is, the gist of the present invention is that the solubility in anisole at an atmospheric pressure of 25 ° C. is 10% by weight or more, and in the partial structure represented by the following formula (I) of the fullerene skeleton, C 1 is a hydrogen atom or an arbitrary The fullerene derivative is bonded to a substituent, and at least C 6 to C 8 are each independently bonded to an organic group having a structure represented by the following formula (II) (Claim 1). .

(前記式(I)中、C1〜C10は何れもフラーレン骨格を構成する炭素原子を表わす。)
(前記式(II)中、Arは炭素数6以上18以下の芳香族性を有する炭化水素基を表し、Rは置換基を有してもよいアルキル基、アリール基を表わす。)
(In the formula (I), C 1 to C 10 all represent carbon atoms constituting the fullerene skeleton.)
(In the formula (II), Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and R represents an alkyl group or an aryl group which may have a substituent.)

このとき、前記式(II)中のArが、ナフタレン骨格を有する炭化水素基であることが好ましい(請求項2)。   At this time, it is preferable that Ar in the formula (II) is a hydrocarbon group having a naphthalene skeleton.

また、前記式(II)で表わされる構造の有機基が、下記式(III)で表わされることが好ましい(請求項3)。   The organic group having the structure represented by the formula (II) is preferably represented by the following formula (III).

(前記式(III)中、Xは有機基又は第3周期以前のハロゲン原子を表わし、mは1以上4以下の整数を表わす。但し、mが2以上の場合、Xは同種類であってもよく、異なる種類であってもよい。) (In the formula (III), X represents an organic group or a halogen atom before the third period, and m represents an integer of 1 or more and 4 or less, provided that when m is 2 or more, X is the same type. Or different types.)

また、前記式(II)中のRが、炭素数1〜6のアルキル基であることが好ましい(請求項4)。中でも、前記式(II)中のRが、メチル基であることが好ましい(請求項5)。   Moreover, it is preferable that R in said Formula (II) is a C1-C6 alkyl group (Claim 4). Especially, it is preferable that R in the said formula (II) is a methyl group (Claim 5).

また、前記式(I)中のC6〜C10が、各々独立に、前記式(II)で表わされる構造の有機基と結合していることが好ましい(請求項6)。 In addition, it is preferable that C 6 to C 10 in the formula (I) are independently bonded to an organic group having a structure represented by the formula (II).

また、前記式(I)中のC1が、炭素数1〜30の有機基と結合していることが好ましい(請求項7)。 Also, C 1 in the above formula (I) is preferably bonded with an organic group having 1 to 30 carbon atoms (Claim 7).

また、前記式(I)中のC1が、メチル基と結合していることが好ましい(請求項8)。 Also, C 1 in the formula (I) is preferably bonded with a methyl group (claim 8).

また、前記式(I)中のC1が、アルケニル基と結合していることが好ましい(請求項9)。 Further, C 1 in the formula (I) is preferably bonded to an alkenyl group (claim 9).

また、前記フラーレン骨格が、フラーレンC60であることが好ましい(請求項10)。 The fullerene skeleton is preferably fullerene C 60 (claim 10).

本発明の別の要旨は、上記のフラーレン誘導体が、溶媒に溶解してなることを特徴とする、フラーレン誘導体溶液に存する(請求項11)。   Another gist of the present invention resides in a fullerene derivative solution, wherein the fullerene derivative is dissolved in a solvent.

このとき、前記溶媒が、アルコキシベンゼンであることが好ましい(請求項12)。   At this time, the solvent is preferably alkoxybenzene.

本発明の更に別の要旨は、上記のフラーレン誘導体を含有することを特徴とする、フラーレン誘導体膜に存する(請求項13)。   Still another subject matter of the present invention lies in a fullerene derivative film containing the above-mentioned fullerene derivative (claim 13).

本発明によれば、アニソールに代表されるアルコキシベンゼン溶媒への溶解性を有するフラーレン誘導体、並びにそのフラーレン誘導体を含有する溶液、及びそのフラーレン誘導体を含有する膜が提供される。   According to the present invention, a fullerene derivative having solubility in an alkoxybenzene solvent typified by anisole, a solution containing the fullerene derivative, and a film containing the fullerene derivative are provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the scope of the invention.

[1.フラーレン誘導体]
本発明において「フラーレン」とは、閉殻構造を有する炭素クラスターである。フラーレンの炭素数は、通常60以上130以下の偶数である。
[1. Fullerene derivative]
In the present invention, “fullerene” is a carbon cluster having a closed shell structure. The carbon number of fullerene is usually an even number of 60 or more and 130 or less.

フラーレンの具体例としては、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスター等が挙げられる。
なお、本明細書では、炭素数i(ここでiは任意の自然数を表わす。)のフラーレン骨格を適宜、一般式「Ci」で表わす。
Specific examples of fullerenes include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher carbon clusters having more carbon than these. It is done.
In the present specification, a fullerene skeleton having i carbon atoms (where i represents an arbitrary natural number) is appropriately represented by the general formula “C i ”.

また「フラーレン誘導体」とは、フラーレン骨格を有する化合物又は組成物の総称である。即ち、フラーレン誘導体には、フラーレン骨格上に置換基を有したものの他、フラーレン骨格の内部に金属や化合物等を内包するもの、及び他の金属原子や化合物と錯体を形成したもの等も含まれる。   The “fullerene derivative” is a general term for compounds or compositions having a fullerene skeleton. That is, fullerene derivatives include those having a substituent on the fullerene skeleton, those containing a metal or a compound inside the fullerene skeleton, and those having a complex formed with another metal atom or compound. .

[1−1.フラーレン誘導体の構造]
本発明のフラーレン誘導体は、特定の部分構造を有するフラーレン誘導体である。
本発明のフラーレン誘導体が有するフラーレン骨格は制限されないが、中でもC60又はC70が好ましく、C60がより好ましい。C60及びC70はフラーレンの製造時に主生成物として得られるので、入手が容易であるという利点がある。即ち、本発明のフラーレン誘導体は、C60又はC70の誘導体であることが好ましく、C60の誘導体であることがより好ましい。
[1-1. Fullerene Derivative Structure]
The fullerene derivative of the present invention is a fullerene derivative having a specific partial structure.
The fullerene skeleton of the fullerene derivative of the present invention is not limited, but among them, C 60 or C 70 is preferable, and C 60 is more preferable. Since C 60 and C 70 are obtained as the main product in the production of fullerenes, the advantage that is easily available. That is, the fullerene derivative of the present invention is preferably a derivative of C 60 or C 70, and more preferably a derivative of C 60.

本発明のフラーレン誘導体は、フラーレン骨格の下記式(I)で表わされる部分構造において、C1が水素原子又は任意の置換基と結合しており、少なくともC6〜C8が各々独立に下記式(II)で表わされる構造の有機基と結合していることを特徴とする。なお、以下の説明において、C1に結合する水素原子及び置換基を総称して、適宜「R10」という。また、下記式(II)で表わされる構造の有機基を、適宜「R20」という。 In the fullerene derivative of the present invention, in the partial structure represented by the following formula (I) of the fullerene skeleton, C 1 is bonded to a hydrogen atom or an arbitrary substituent, and at least C 6 to C 8 are each independently represented by the following formula: It is combined with an organic group having a structure represented by (II). In the following description, the hydrogen atom and substituent bonded to C 1 are collectively referred to as “R 10 ” as appropriate. Further, an organic group having a structure represented by the following formula (II) is appropriately referred to as “R 20 ”.

(前記式(I)中、C1〜C10は何れも、フラーレン骨格を構成する炭素原子を表わす。) (In the formula (I), C 1 to C 10 all represent carbon atoms constituting the fullerene skeleton.)

(前記式(II)中、Arは炭素数6以上18以下の芳香族性を有する炭化水素基を表し、Rは置換基を有してもよいアルキル基、アリール基を表わす。) (In the formula (II), Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and R represents an alkyl group or an aryl group which may have a substituent.)

<C1に結合する水素原子及び置換基(R10)について>
以下、まずC1と結合している基(即ち、R10)について、詳細に説明する。
式(I)中、C1は水素原子又は任意の置換基(即ち、R10)と結合している。前記の置換基は、本発明のフラーレン誘導体の優れた物性を大幅に損ねるものでなければ、その種類に制限は無い。
<About the hydrogen atom and substituent (R 10 ) bonded to C 1 >
Hereinafter, the group bonded to C 1 (namely, R 10 ) will be described in detail.
In the formula (I), C 1 is bonded to a hydrogen atom or an arbitrary substituent (that is, R 10 ). There is no limitation on the type of the substituent, provided that it does not significantly impair the excellent physical properties of the fullerene derivative of the present invention.

10が置換基である場合、その例としては、ハロゲン原子、有機基、その他の置換基などが挙げられる。 When R 10 is a substituent, examples thereof include a halogen atom, an organic group, and other substituents.

(ハロゲン原子)
10がハロゲン原子である場合、その具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。なかでも、製造の容易さから塩素原子及び臭素原子が好ましい。
(Halogen atom)
When R 10 is a halogen atom, specific examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a chlorine atom and a bromine atom are preferable because of ease of production.

(有機基)
10が有機基である場合、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基等の直鎖又は分岐状の鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基;アリル基、クロチル基、シンナミル基等のアルケニル基;ベンジル基、p−メトキシベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、トルイル基等のアリール基;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基等のアリーロキシ基;モノメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、モノジエチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の置換アミノ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;アリーロキシカルボニル基;チエニル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、フリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基等の5員複素環基;ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、ピペリジル基、ピペラジル基、モルホリル基等の6員複素環基;チオホルミル基、チオアセチル基、チオベンゾイル基等のチオカルボニル基;トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、モノメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジエチルシリル基、モノエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジイソプロピルシリル基、モノイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、モノフェニルシリル基等の置換シリル基等が挙げられる。
(Organic group)
When R 10 is an organic group, specific examples thereof include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, isopropyl, sec- Linear or branched chain alkyl group such as butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group; cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, Cyclic alkyl groups such as cyclohexyl group; alkenyl groups such as allyl group, crotyl group, cinnamyl group; aralkyl groups such as benzyl group, p-methoxybenzyl group, phenylethyl group; phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, Aryl groups such as toluyl groups; alkoxy groups such as methoxy groups and ethoxy groups; phenoxy groups and the like Aryloxy group; substituted amino group such as monomethylamino group, dimethylamino group, monodiethylamino group, diethylamino group; methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, etc. Aryloxycarbonyl group; 5-membered heterocyclic group such as thienyl group, thiazolyl group, isothiazolyl group, furyl group, oxazolyl group, isoxazolyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group; pyridyl group, pyridazyl group, 6-membered heterocyclic groups such as pyrimidyl group, pyrazyl group, piperidyl group, piperazyl group, morpholyl group; thiocarbonyl groups such as thioformyl group, thioacetyl group, thiobenzoyl group; trimethylsilyl group, dimethyl group Substitution of rusilyl group, monomethylsilyl group, triethylsilyl group, diethylsilyl group, monoethylsilyl group, triisopropylsilyl group, diisopropylsilyl group, monoisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, diphenylsilyl group, monophenylsilyl group, etc. A silyl group etc. are mentioned.

また、R10が有機基である場合には、本発明のフラーレン誘導体の優れた物性を大幅に損なわない限り、前記有機基は更に別の置換基を有していてもよい。R10の有機基が有していてもよい置換基の例としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、水酸基(ヒドロキシ基)、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子等が挙げられる。また、これらの置換基が更に一以上の置換基によって多重に置換されていてもよい。なお、置換基を有する場合、置換基の炭素数も含めた全ての炭素数が、下記の炭素数の範囲を満たすことが好ましい。 When R 10 is an organic group, the organic group may further have another substituent as long as the excellent physical properties of the fullerene derivative of the present invention are not significantly impaired. Examples of the substituent that the organic group of R 10 may have include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxy group, a hydroxyl group (hydroxy group), an amino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a halogen atom, and the like. Is mentioned. In addition, these substituents may be further substituted in multiple by one or more substituents. In addition, when it has a substituent, it is preferable that all the carbon numbers including the carbon number of a substituent satisfy | fill the range of the following carbon number.

さらに、R10が有機基である場合、炭素数は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1以上、また、通常30以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下である。R10がさらに置換基を有する場合には、置換基を含めた炭素数が、上記の範囲を満たすことが好ましい。炭素数が多すぎる場合、フラーレン骨格に結合させ難くなる可能性がある。 Further, when R 10 is an organic group, the number of carbon atoms is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but usually 1 or more, usually 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less. is there. When R 10 further has a substituent, the carbon number including the substituent preferably satisfies the above range. If the number of carbon atoms is too large, it may be difficult to bond to the fullerene skeleton.

(その他の置換基)
10がその他の置換基である場合、その具体例としては、水酸基(ヒドロキシ基)、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、シアノ基、シリル基、ニトロ基等が挙げられる。
(Other substituents)
When R 10 is another substituent, specific examples thereof include a hydroxyl group (hydroxy group), an amino group, a mercapto group, a carboxyl group, a cyano group, a silyl group, and a nitro group.

(R10として好ましい例)
10としての好ましい基としては、水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;アリル基、クロチル基、シンナミル基等のアルケニル基等が挙げられる。中でも、R10としては、合成の容易さ及び耐酸化性の観点からアルキル基がより好ましく、熱安定性やコストの観点からメチル基が特に好ましい。また、合成の容易さ及び溶解性向上の観点からは、アルケニル基も好ましく、なかでもコストの観点からアリル基、クロチル基、シンナミル基も特に好ましい。
(Preferable example as R 10 )
Preferable groups as R 10 include hydrogen atom; halogen atom; alkyl group such as methyl group, ethyl group and propyl group; alkenyl group such as allyl group, crotyl group and cinnamyl group. Among them, R 10 is more preferably an alkyl group from the viewpoint of ease of synthesis and oxidation resistance, and a methyl group is particularly preferable from the viewpoint of thermal stability and cost. In addition, an alkenyl group is preferable from the viewpoint of ease of synthesis and improvement in solubility, and an allyl group, crotyl group, and cinnamyl group are particularly preferable from the viewpoint of cost.

なお、R10は、フラーレン誘導体1分子中、1種が単独で置換していてもよく、2種以上が任意の比率及び組み合わせで置換していてもよい。 Incidentally, R 10 is, in the fullerene derivatives per molecule, may be substituted each alone, or two or more of these may be substituted in optional ratio and combination.

<式(II)で表わされる構造の有機基(R20)について>
以下、式(II)で表わされる構造の有機基(即ち、R20)について、詳細に説明する。
20は、上記式(II)で表わされる構造の有機基である。式(II)中、芳香族性を有する炭化水素基Arには1個のOR基が結合している。
<About the organic group (R 20 ) having a structure represented by the formula (II)>
Hereinafter, the organic group having a structure represented by the formula (II) (that is, R 20 ) will be described in detail.
R 20 is an organic group having a structure represented by the above formula (II). In the formula (II), one OR group is bonded to the aromatic hydrocarbon group Ar.

(Rについて)
式(II)におけるOR基のOは酸素原子である。またOR基のRは、置換基を有してもよいアルキル基、アリール基、又はアルケニル基を表わす。中でも好ましくはアルキル基、アリール基である。
Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基等の直鎖又は分岐状の鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基;アリル基、クロチル基、シンナミル基等のアルケニル基;ベンジル基、p−メトキシベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、トルイル基等のアリール基;等が挙げられる。中でも、原料入手の観点及びエッチング耐性向上の観点から、炭素数1以上6以下のアルキル基が好ましく、中でもメチル基が特に好ましい。
(About R)
O in the OR group in the formula (II) is an oxygen atom. R in the OR group represents an alkyl group, aryl group or alkenyl group which may have a substituent. Of these, an alkyl group and an aryl group are preferable.
Specific examples of R include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, isopropyl, sec-butyl, iso-butyl, tert-butyl, tert-amyl, 2- Linear or branched chain alkyl groups such as methylbutyl group and 3-methylbutyl group; cyclic alkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group and cyclohexyl group; alkenyl groups such as allyl group, crotyl group and cinnamyl group Aralkyl groups such as benzyl group, p-methoxybenzyl group and phenylethyl group; aryl groups such as phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, anthracenyl group and toluyl group; Among these, from the viewpoint of obtaining raw materials and improving etching resistance, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and a methyl group is particularly preferable.

また、上記Rは、本発明のフラーレン誘導体の優れた物性を大幅に損なわない限り、別の置換基を有していてもよい。上記Rが有していてもよい置換基の例としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子等が挙げられる。また、これらの置換基が更に一以上の置換基によって多重に置換されていてもよい。これらの置換基は、1種が単独で置換しても良く、2種以上が任意の比率及び組み合わせで置換してもよい。   Moreover, said R may have another substituent, unless the outstanding physical property of the fullerene derivative of this invention is impaired significantly. Examples of the substituent that R may have include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxy group, a hydroxy group, an amino group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, and a halogen atom. In addition, these substituents may be further substituted in multiple by one or more substituents. One of these substituents may be substituted alone, or two or more may be substituted in any ratio and combination.

上記のRが、アルキル基である場合、その炭素数は通常1以上であれば特に制限はなく、また、通常6以下、好ましくは4以下である。なお、Rが置換基を有する場合、置換基の炭素数も含めたR全体の炭素数が上記範囲内にあることが好ましい。   When R is an alkyl group, the number of carbon atoms is not particularly limited as long as it is usually 1 or more, and it is usually 6 or less, preferably 4 or less. In addition, when R has a substituent, it is preferable that carbon number of the whole R including the carbon number of a substituent exists in the said range.

芳香族性を有する炭化水素基Arと結合しているOR基の数は、エッチング耐性向上の観点から1個が好ましい。
また、OR基と芳香族性を有する炭化水素基Arとの結合の位置は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。
さらに、OR基以外の置換基がAr中の芳香環に結合している場合、それらOR基と置換基の相対的な位置関係も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。
例えば、炭化水素基がナフチレン基の場合、原料調達の観点からamphiの位置、即ちβ位(2位)でフラーレン骨格と結合し、ナフチレン基の6位の位置にOR基が結合していることが好ましい。他の炭化水素基に関しては、上記観点で好ましい結合位置を各々決めることができる。
The number of OR groups bonded to the aromatic hydrocarbon group Ar is preferably one from the viewpoint of improving etching resistance.
Further, the position of the bond between the OR group and the aromatic hydrocarbon group Ar is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
Furthermore, when a substituent other than the OR group is bonded to the aromatic ring in Ar, the relative positional relationship between the OR group and the substituent is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
For example, when the hydrocarbon group is a naphthylene group, from the viewpoint of raw material procurement, it is bonded to the fullerene skeleton at the amphi position, that is, β-position (2-position), and the OR group is bonded to the 6-position of the naphthylene group. Is preferred. With respect to other hydrocarbon groups, preferred bonding positions can be determined from the above viewpoint.

(Arについて)
芳香族性を有する炭化水素基Arが有する炭素数としては、通常6以上、また、通常18以下、好ましくは12以下、より好ましくは10以下である。炭素数が多すぎると、原料の入手が困難となる傾向がある。
(About Ar)
The carbon number of the aromatic hydrocarbon group Ar is usually 6 or more, and usually 18 or less, preferably 12 or less, more preferably 10 or less. When there are too many carbon atoms, there exists a tendency for the acquisition of a raw material to become difficult.

また、芳香族性を有する炭化水素基Arに含まれる芳香環の数は、通常1以上、また、通常4以下、好ましくは2以下である。芳香環の数が少なすぎる場合、共役が伸びず波長193nmで消衰係数が高くなるため透明性を求める用途では使用できなくなる可能性があり、多すぎる場合、原料の入手が困難となる傾向がある。   The number of aromatic rings contained in the aromatic hydrocarbon group Ar is usually 1 or more, and usually 4 or less, preferably 2 or less. If the number of aromatic rings is too small, the conjugation does not extend and the extinction coefficient becomes high at a wavelength of 193 nm, so there is a possibility that it cannot be used in applications requiring transparency, and if it is too large, it tends to be difficult to obtain raw materials. is there.

このような芳香族性を有する炭化水素基Arとしては、例えば、ベンゼン環骨格を有する炭化水素基、ナフタレン骨格を有する炭化水素基等が好ましいが、これに限定されるものではない。
その具体的な例としては、フェニレン基;ビニルフェニレン基、ジビニルフェニレン基、トリビニルフェニレン基等のビニルフェニレン基;ペンタレニレン基、インデニレン基、ナフチレン基、アズレニレン基、ヘプタレニレン基、ビフェニレニレン基、as−インダセニレン基、s−インダセニレン基、アセナフチレニレン基、フルオレニレン基、フェナレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、フルオラセニレン基、アセフェナンチレニレン基、アセアンチレニレン基、トリフェニレニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、テトラセニレン基等の縮合多環炭化水素基が挙げられる。これらの中で、原料調達の観点からフェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、フェナレニレン基、ピレニレン基が好ましく、合成の容易さからフェニレン基、ナフチレン基が特に好ましい。
As such aromatic hydrocarbon group Ar, for example, a hydrocarbon group having a benzene ring skeleton, a hydrocarbon group having a naphthalene skeleton, and the like are preferable, but not limited thereto.
Specific examples thereof include: phenylene group; vinylphenylene group such as vinylphenylene group, divinylphenylene group, trivinylphenylene group; pentalenylene group, indenylene group, naphthylene group, azlenylene group, heptalenylene group, biphenylenylene group, as -Indasenylene group, s-indacelenylene group, acenaphthyleneylene group, fluorenylene group, phenalelenylene group, phenanthrenylene group, anthracenylene group, fluoracenylene group, acephenanthyleneylene group, aceantirenylene group, triphenylenylene group, Examples thereof include condensed polycyclic hydrocarbon groups such as a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a tetrasenylene group. Among these, a phenylene group, a naphthylene group, an anthracenylene group, a phenalenylene group, and a pyrenylene group are preferable from the viewpoint of raw material procurement, and a phenylene group and a naphthylene group are particularly preferable from the viewpoint of ease of synthesis.

また、芳香族性を有する炭化水素基Arは、さらに置換基を有した炭化水素基であってもよい。例えばArがフェニレン基の場合、アルコキシベンゼンへの溶解性を高めるために、上記式(II)で表わされる構造が、下記式(III)に表わされる構造であることが好ましい。下記式(III)では、Ar基が、OR基以外に置換基Xを有している。   Further, the hydrocarbon group Ar having aromaticity may be a hydrocarbon group further having a substituent. For example, when Ar is a phenylene group, the structure represented by the above formula (II) is preferably a structure represented by the following formula (III) in order to enhance the solubility in alkoxybenzene. In the following formula (III), the Ar group has a substituent X in addition to the OR group.

(前記式(III)中、Xは有機基又は第3周期以前のハロゲン原子を表わし、mは1以上4以下の整数を表わす。但し、mが2以上の場合、Xは同種類であってもよく、異なる種類であってもよい。) (In the formula (III), X represents an organic group or a halogen atom before the third period, and m represents an integer of 1 or more and 4 or less, provided that when m is 2 or more, X is the same type. Or different types.)

式(III)において、mはフェニルレン基に結合しているXの数を表わし、具体的には1以上、また、4以下の整数を表わす。中でも、原料調達の観点から2以下が好ましい。即ち、mは1又は2であることが好ましい。   In the formula (III), m represents the number of X bonded to the phenyllene group, and specifically represents an integer of 1 or more and 4 or less. Among these, 2 or less is preferable from the viewpoint of raw material procurement. That is, m is preferably 1 or 2.

式(III)における置換基Xは、有機基又は第3周期以前のハロゲン原子を表わす。
Xの例を挙げると、有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基等の直鎖又は分岐状の鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基;アリル基等のアルケニル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基などが挙げられる。
また、第3周期以前のハロゲン原子としては、塩素及びフッ素が挙げられる。
これらの中で、原料調達の観点からアルキル基、第3周期以前のハロゲン原子が好ましく、特にメチル基、塩素、フッ素が好ましい。
なお、式(III)における置換数mが2以上である場合、Xは同種類であってもよく、異なる種類の組み合わせであってもよい。
The substituent X in the formula (III) represents an organic group or a halogen atom before the third period.
Examples of X include an organic group such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, isopropyl group, sec-butyl group, linear or branched chain alkyl group such as iso-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group; cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group, etc. Cyclic alkyl groups of the above; alkenyl groups such as allyl groups; aryl groups such as phenyl groups, biphenyl groups, and naphthyl groups.
Moreover, chlorine and fluorine are mentioned as a halogen atom before the 3rd period.
Among these, from the viewpoint of raw material procurement, an alkyl group and a halogen atom before the third period are preferable, and a methyl group, chlorine, and fluorine are particularly preferable.
When the number of substitutions m in the formula (III) is 2 or more, Xs may be the same type or a combination of different types.

さらに、式(III)において、Xがフェニレン基に結合している位置は任意である。また、Xがフェニレン基に複数個結合している場合は、OR基の位置も併せて、それぞれの基の位置関係は任意である。   Furthermore, in the formula (III), the position where X is bonded to the phenylene group is arbitrary. When a plurality of X are bonded to the phenylene group, the positional relationship of each group is arbitrary, including the position of the OR group.

<式(I)で表わされる部分構造における、R10及びR20の結合位置>
本発明のフラーレン誘導体では、少なくとも式(I)のC6〜C8が各々独立に上記式(II)で表わされる構造の有機基(即ち、R20)と結合している。溶解性を高める観点からは、C6〜C8のみならず、C6〜C10の全てが各々独立にR20と結合していることが望ましい。
<Binding positions of R 10 and R 20 in the partial structure represented by the formula (I)>
In the fullerene derivative of the present invention, at least C 6 to C 8 in the formula (I) are each independently bonded to an organic group having a structure represented by the above formula (II) (that is, R 20 ). From the viewpoint of enhancing the solubility, it is desirable that not only C 6 to C 8 but also all of C 6 to C 10 are independently bonded to R 20 .

20におけるフラーレン骨格との結合の位置は、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意である。例えば、炭化水素基がナフチレン基の場合、原料調達の観点や合成の容易さからβ位で結合していることが好ましい。他の炭化水素基に関しては、上記観点で好ましい結合位置を各々決めることができる。 The position of the bond with the fullerene skeleton in R 20 is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, when the hydrocarbon group is a naphthylene group, it is preferably bonded at the β-position from the viewpoint of raw material procurement and ease of synthesis. With respect to other hydrocarbon groups, preferred bonding positions can be determined from the above viewpoint.

本明細書では、式(I)のC1が水素原子又は有機基(即ち、R10)と結合し、C6〜C8が各々独立に式(II)で表される構造の有機基(即ち、R20)と結合した部分構造を、「本発明の3重付加部分構造」という場合がある。また、式(I)のC1が水素原子又は有機基(即ち、R10)と結合し、C6〜C10が各々独立に式(II)で表される構造の有機基(即ち、R20)と結合した部分構造を、「本発明の5重付加部分構造」という場合がある。 In the present specification, C 1 of formula (I) is bonded to a hydrogen atom or an organic group (that is, R 10 ), and C 6 to C 8 are each independently an organic group having a structure represented by formula (II) ( That is, the partial structure bonded to R 20 ) may be referred to as “the triple addition partial structure of the present invention”. In addition, C 1 in the formula (I) is bonded to a hydrogen atom or an organic group (that is, R 10 ), and C 6 to C 10 are each independently an organic group (that is, R in the structure represented by the formula (II)). 20 ) may be referred to as “the 5-addition partial structure of the present invention”.

本発明のフラーレン誘導体の例を以下に挙げる。ただし、本発明のフラーレン誘導体は、以下に挙げる例に制限されるものではない。
・フラーレン骨格上に本発明の3重付加部分構造を1つ有する、式Ci(R203(R10)で表わされる3重付加フラーレン誘導体。
・フラーレン骨格上に本発明の5重付加部分構造を1つ有する、式Ci(R205(R10)で表わされる5重付加フラーレン誘導体。
・フラーレン骨格上に本発明の3重付加部分構造を2つ有する、式Ci(R206(R102で表わされる6重付加フラーレン誘導体。
・フラーレン骨格上に本発明の3重付加部分構造を1つ、本発明の5重付加部分構造を1つ有する、式Ci(R208(R102で表わされる8重付加フラーレン誘導体。
・フラーレン骨格上に本発明の5重付加部分構造を2つ有する、式Ci(R2010(R102で表わされる10重付加フラーレン誘導体。
Examples of the fullerene derivative of the present invention are listed below. However, the fullerene derivative of the present invention is not limited to the examples given below.
A triple addition fullerene derivative represented by the formula C i (R 20 ) 3 (R 10 ) having one triple addition partial structure of the present invention on the fullerene skeleton.
· On the fullerene skeleton having one five-fold additional partial structure of the present invention, 5 polyaddition fullerene derivative represented by the formula C i (R 20) 5 ( R 10).
- triple additional partial structure of the present invention on the fullerene skeleton having two, 6 polyaddition fullerene derivative represented by the formula C i (R 20) 6 ( R 10) 2.
An octaaddition fullerene represented by the formula C i (R 20 ) 8 (R 10 ) 2 having one triple addition partial structure of the present invention and one pentaaddition partial structure of the present invention on the fullerene skeleton Derivative.
A 10-fold addition fullerene derivative represented by the formula C i (R 20 ) 10 (R 10 ) 2 having two 5-addition partial structures of the present invention on the fullerene skeleton.

これらの中でも、本発明のフラーレン誘導体としては、フラーレン骨格上に本発明の5重付加部分構造を1つ有する、式Ci(R205(R10)で表わされる5重付加フラーレン誘導体が、製造が容易であるため好ましい。 Among these, as the fullerene derivative of the present invention, a pentaaddition fullerene derivative represented by the formula C i (R 20 ) 5 (R 10 ) having one pentaaddition partial structure of the present invention on the fullerene skeleton. It is preferable because it is easy to manufacture.

なお、本発明のフラーレン誘導体において、上記式(I)の部分構造は、フラーレン骨格の閉殻構造の内側から観察される構造であってもよく、外側から観察される構造であってもよい。言い換えれば、あるフラーレン誘導体を、そのフラーレン骨格の閉殻構造の内側又は外側から観察した場合に、本発明の3重付加部分構造及び/又は5重付加部分構造が少なくとも1つ存在すれば、本発明のフラーレン誘導体に該当するものとする。   In the fullerene derivative of the present invention, the partial structure of the above formula (I) may be a structure observed from the inside of the closed shell structure of the fullerene skeleton or a structure observed from the outside. In other words, when a fullerene derivative is observed from the inside or outside of the closed shell structure of the fullerene skeleton, if at least one of the triple addition partial structure and / or the pentaaddition partial structure of the present invention is present, the present invention It corresponds to the fullerene derivative.

[1−2.フラーレン誘導体の性質]
本発明のフラーレン誘導体は、アニソールに代表されるアルコキシベンゼンに対する溶解性が高い。なお、本願発明において、フラーレン誘導体が「アルコキシベンゼンに可溶」であるとは、フラーレン誘導体をアルコキシベンゼンに混合し、超音波照射を10分かけた後、目視で沈殿物や不溶分が検出されないことを意味する。
具体的には、25℃、常圧下において、アニソールに対して、アニソール溶媒の単位体積(1mL)あたり、フラーレン誘導体が、好ましくは50mg以上、より好ましくは75mg以上、特に好ましくは100mg以上溶解する場合には、そのフラーレン誘導体は有機溶媒に対する「溶解性が高い」とする。
[1-2. Properties of fullerene derivatives]
The fullerene derivative of the present invention has high solubility in alkoxybenzene typified by anisole. In the present invention, that the fullerene derivative is “soluble in alkoxybenzene” means that the precipitate or insoluble matter is not visually detected after mixing the fullerene derivative with alkoxybenzene and applying ultrasonic irradiation for 10 minutes. Means that.
Specifically, the fullerene derivative is preferably dissolved at 50 mg or more, more preferably 75 mg or more, particularly preferably 100 mg or more per unit volume (1 mL) of anisole solvent with respect to anisole at 25 ° C. and normal pressure. The fullerene derivative is “highly soluble” in an organic solvent.

本発明のフラーレン誘導体をアルコキシベンゼンに溶解させて用いる場合、アルコキシベンゼンの種類は、本発明のフラーレン誘導体が溶解するものであれば制限されない。アルコキシベンゼンの具体例としては、メチルフェニルエーテル(アニソール)、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、プロピルフェニルエーテル、n−ブチルフェニルエーテルなどが挙げられる。   When the fullerene derivative of the present invention is used after being dissolved in alkoxybenzene, the type of alkoxybenzene is not limited as long as the fullerene derivative of the present invention is dissolved. Specific examples of alkoxybenzene include methylphenyl ether (anisole), 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, ethylphenyl ether, propylphenyl ether, n-butylphenyl ether, and the like.

中でも、コストや沸点の観点から、メトキシベンゼンが好ましく、特にアニソールが好ましい。
なお、アルコキシベンゼンは、何れか1種のみを用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても構わない。
Among these, methoxybenzene is preferable from the viewpoint of cost and boiling point, and anisole is particularly preferable.
In addition, as for alkoxybenzene, only any 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

これらのアルコキシベンゼンは、電子線、X線、紫外線、深紫外線のいずれかに感応するレジスト組成物において、使用されている安全溶媒のひとつである。
したがって、前記のアルコキシベンゼンに可溶であること、即ち、前記のアルコキシベンゼンに対する溶解性が高いことは、本発明のフラーレン誘導体を、上記のような産業上で使用されている溶媒に溶解することが可能であることを示している。
These alkoxybenzenes are one of the safety solvents used in resist compositions that are sensitive to any of electron beams, X-rays, ultraviolet rays, and deep ultraviolet rays.
Therefore, being soluble in the alkoxybenzene, that is, having high solubility in the alkoxybenzene, means that the fullerene derivative of the present invention is dissolved in the solvent used in the industry as described above. Indicates that it is possible.

また、フラーレン誘導体が前記のアルコキシベンゼンに溶解する場合、そのフラーレン誘導体は同様に他の有機溶媒に可溶である可能性が高い。したがって、本発明のフラーレン誘導体のアルコキシベンゼンに対する溶解性が高いことは、本発明のフラーレン誘導体を、例えば、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池等の有機太陽電池、有機トランジスタ・ダイオード、有機電界発光素子(有機EL素子)、非線形光学材等の有機デバイス全般;樹脂添加剤;潤滑剤;絶縁膜、リチウム二次電池・燃料電池等の電池若しくはキャパシタにおける基材及びその添加剤・表面修飾等のコーティング材、その他セパレータ等の部材を構成する材料及び添加剤;セラミクス添加剤;固体潤滑剤及び潤滑油添加剤等摺動用途への添加剤、触媒用、更には塗料・インク・医薬・化粧品・診断薬等、多方面での産業分野に適用可能であることを示している。   In addition, when the fullerene derivative is dissolved in the alkoxybenzene, the fullerene derivative is likely to be soluble in other organic solvents as well. Accordingly, the high solubility of the fullerene derivative of the present invention in alkoxybenzene means that the fullerene derivative of the present invention can be used in organic solar cells such as dye-sensitized solar cells and organic thin film solar cells, organic transistors and diodes, organic electric fields. General organic devices such as light-emitting elements (organic EL elements), nonlinear optical materials, etc .; resin additives; lubricants; insulating films, base materials for lithium secondary batteries and fuel cells or capacitors, and additives and surface modifications thereof Coating materials, other materials and additives that constitute members such as separators; ceramic additives; additives for sliding applications such as solid lubricants and lubricating oil additives, catalysts, and paints, inks, pharmaceuticals, and cosmetics -It shows that it can be applied to various industrial fields such as diagnostics.

[2.フラーレン誘導体の製造方法]
本発明のフラーレン誘導体を製造する方法には制限は無く、任意の方法により製造することができる。
[2. Method for producing fullerene derivative]
There is no restriction | limiting in the method to manufacture the fullerene derivative of this invention, It can manufacture by arbitrary methods.

従来、C1に水素原子又は置換基が結合した3重付加部分構造及び/又は5重付加部分構造を有するフラーレン誘導体の一般的な製造方法は既に開示されている。具体的には、C1が有機基と結合している場合は、特開2005−15470号公報やChemistry Letters(2004年,p.328)に記載されている方法等を用いることができる。また、C1に水素原子が結合している場合は、Nature(419,2002年,p.702−705)に記載されている方法を用いることができる。さらに、C1にハロゲン原子が結合している場合は、特開2002−241389号公報に記載されている方法を用いることができる。本発明のフラーレン誘導体も上記文献記載の方法で製造することは可能であり、その場合の反応温度、溶媒の種類、試薬の配合順序、反応時間等の諸条件としては、上記文献記載の条件を採用することが可能である。 Conventionally, a general method for producing a fullerene derivative having a triple addition partial structure and / or a pentaaddition partial structure in which a hydrogen atom or a substituent is bonded to C 1 has already been disclosed. Specifically, when C 1 is bonded to an organic group, a method described in JP-A-2005-15470 or Chemistry Letters (2004, p. 328) can be used. Further, when a hydrogen atom is bonded to C 1 , the method described in Nature (419, 2002, p. 702-705) can be used. Furthermore, if the halogen atom is bonded to C 1, it is possible to use a method described in JP-A-2002-241389. The fullerene derivative of the present invention can also be produced by the method described in the above document. In this case, the conditions described in the above document can be used as various conditions such as the reaction temperature, the type of solvent, the mixing order of the reagents, and the reaction time. It is possible to adopt.

中でも本発明のフラーレン誘導体は、以下に例示する製造方法により製造することが好ましい。ただし、以下に例示する製造方法は本発明のフラーレン誘導体の製造方法の一例であり、本発明のフラーレン誘導体の製造方法は以下の例に限定されるものではない。
本発明のフラーレン誘導体は一般的に、フラーレンへの付加反応のみで製造することができる。以下に、詳細な製造方法を示す。
Among them, the fullerene derivative of the present invention is preferably produced by the production method exemplified below. However, the manufacturing method illustrated below is an example of the manufacturing method of the fullerene derivative of this invention, and the manufacturing method of the fullerene derivative of this invention is not limited to the following examples.
In general, the fullerene derivative of the present invention can be produced only by addition reaction to fullerene. The detailed manufacturing method is shown below.

(フラーレンへの付加反応)
本発明の製造方法においては、フラーレン、遷移金属、グリニャール試薬(Grignard試薬)、及び、R10を導入し得る原料(以下適宜、「R10導入剤」という)を用意し、これらを反応させて本発明のフラーレン誘導体を得る。この際、通常は反応溶媒を用い、当該反応溶媒中で反応を進行させる。
(Addition reaction to fullerene)
In the production method of the present invention, a fullerene, a transition metal, a Grignard reagent (Grignard reagent), and a raw material into which R 10 can be introduced (hereinafter referred to as “R 10 introduction agent” as appropriate) are prepared and reacted. The fullerene derivative of the present invention is obtained. At this time, a reaction solvent is usually used, and the reaction is allowed to proceed in the reaction solvent.

[2−1.フラーレン]
フラーレンとしては、上記[1.フラーレン誘導体]の欄でフラーレンの具体例として挙げた各種のフラーレンを用いることができる。なお、フラーレンは何れか1種のみを使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[2-1. Fullerene]
As the fullerene, [1. Various fullerenes listed as specific examples of fullerenes in the “fullerene derivative” column can be used. In addition, any 1 type may be used for fullerene, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

[2−2.遷移金属]
本発明の製造方法では、反応系に少なくとも一種の遷移金属を存在させる。遷移金属の種類は制限されないが、長周期型周期表の第10族及び第11族に属する金属から選択される遷移金属であることが好ましく、中でも反応性の観点から、第11族金属である銅金属が特に好ましい。
なお、反応系に存在させる遷移金属としては、何れか一種のみを単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[2-2. Transition metal]
In the production method of the present invention, at least one transition metal is present in the reaction system. The type of transition metal is not limited, but is preferably a transition metal selected from metals belonging to Group 10 and Group 11 of the long-period periodic table, and among these, from the viewpoint of reactivity, it is Group 11 metal. Copper metal is particularly preferred.
In addition, as a transition metal to be present in the reaction system, only one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.

また、これらの遷移金属としては、反応が進行すれば、遷移金属の単体を使用してもよく、遷移金属の錯体を使用してもよく、その遷移金属を含有する金属化合物(遷移金属化合物)を使用しても良い。
前記の遷移金属、遷移金属錯体及び金属化合物の例としては、臭化銅ジメチルスルフィド錯体、臭化銅ジブチルスルフィド錯体、ヨウ化銅ジメチルスルフィド錯体、ヨウ化銅ジブチルスルフィド錯体、塩化銅ジメチルスルフィド錯体、塩化銅ジブチルスルフィド錯体、シアン化銅、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、有機銅−ホスフィン錯体、フッ化銀、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀、フッ化金、塩化金、ヨウ化金、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、塩化白金、臭化白金、ヨウ化白金、ニッケルシクロオクタジエン錯体、パラジウムシクロオクタジエン錯体、白金シクロオクタジエン錯体、ニッケル−ホスフィン錯体、パラジウム−ホスフィン錯体、白金−ホスフィン錯体等が挙げられる。中でも、反応性の観点から第11族金属でかつ1価の金属化合物及び金属錯体である臭化銅、臭化銅ジメチルスルフィド錯体が好ましい。なお、遷移金属の単体、錯体及び金属化合物は、何れか一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
In addition, as the transition metal, as long as the reaction proceeds, a single transition metal or a transition metal complex may be used, and a metal compound containing the transition metal (transition metal compound) May be used.
Examples of the transition metal, transition metal complex and metal compound include copper bromide dimethyl sulfide complex, copper bromide dibutyl sulfide complex, copper iodide dimethyl sulfide complex, copper iodide dibutyl sulfide complex, copper chloride dimethyl sulfide complex, Copper chloride dibutyl sulfide complex, copper cyanide, copper fluoride, copper chloride, copper bromide, copper iodide, organic copper-phosphine complex, silver fluoride, silver chloride, silver bromide, silver iodide, gold fluoride, Gold chloride, gold iodide, palladium chloride, palladium bromide, palladium iodide, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, platinum chloride, platinum bromide, platinum iodide, nickel cyclooctadiene complex, palladium cyclooctadiene Complex, platinum cyclooctadiene complex, nickel-phosphine complex, palladium-phosphine complex, platinum-phosphine Body, and the like. Among these, copper bromide and copper bromide dimethyl sulfide complexes which are Group 11 metals and monovalent metal compounds and metal complexes are preferable from the viewpoint of reactivity. In addition, the transition metal simple substance, complex, and metal compound may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

反応系中の遷移金属の含有量は、前記の反応が進行する限り任意であるが、フラーレンに対する比率で、通常4倍モル以上、好ましくは6倍モル以上、また、通常32倍モル以下、好ましくは16倍モル以下とすることが望ましい。遷移金属の含有量が多過ぎると製造上コストが増大するうえ、フラーレン誘導体との分離が困難となる場合があり、少な過ぎると反応が完結しない場合がある。なお、二種以上の遷移金属を併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。さらに、遷移金属の単体、錯体、金属化合物のうちの2種以上を用いる場合には、用いる当該遷移金属の単体、錯体、金属化合物に含まれる遷移金属の合計量が、上記の範囲を満たすことが好ましい。   The content of the transition metal in the reaction system is arbitrary as long as the above reaction proceeds, but the ratio to the fullerene is usually 4 times mol or more, preferably 6 times mol or more, and usually 32 times mol or less, preferably Is preferably 16 times mole or less. If the transition metal content is too high, the production cost increases, and separation from the fullerene derivative may be difficult. If the transition metal content is too low, the reaction may not be completed. In addition, when using together 2 or more types of transition metals, it is desirable that those total amount satisfy | fills the said range. Furthermore, when using 2 or more types of the transition metal simple substance, complex, and metal compound, the total amount of the transition metal contained in the simple substance, complex, and metal compound of the transition metal used satisfies the above range. Is preferred.

[2−3.グリニャール試薬]
本発明の製造方法では、反応系に少なくとも一種のグリニャール試薬を存在させる。上記の特許文献や非特許文献に記載されている手法に従って、反応系にグリニャール試薬を共存させることにより、フラーレン骨格のR20(即ち、−Ar−OR)を付加することができる。
[2-3. Grignard reagent]
In the production method of the present invention, at least one Grignard reagent is present in the reaction system. In accordance with the methods described in the above patent documents and non-patent documents, R 20 (ie, —Ar—OR) of the fullerene skeleton can be added by allowing a Grignard reagent to coexist in the reaction system.

これらのグリニャール試薬の系内への供給時期は、目的とするフラーレン誘導体が得られる限り制限は無い。ただし、本発明の製造方法においては、R10を導入する前に、式(I)の部分構造のC6〜C8又はC6〜C10にR20を付加する反応を行なうことが望ましい。このため、通常、R10導入剤を作用させる反応の前に、グリニャール試薬を反応系に導入するようにする。 The supply timing of these Grignard reagents into the system is not limited as long as the desired fullerene derivative is obtained. However, in the production method of the present invention, it is desirable to carry out a reaction of adding R 20 to C 6 to C 8 or C 6 to C 10 of the partial structure of formula (I) before introducing R 10 . For this reason, the Grignard reagent is usually introduced into the reaction system before the reaction in which the R 10 introduction agent is allowed to act.

グリニャール試薬としては、本発明の効果を著しく損なわない限り制限はないが、例えば、(Ar−OR)−MX’で表わされる化合物を使用することができる。
ここで、(Ar−OR)基については[1.フラーレン誘導体]の<式(II)で表わされる構造の有機基(R20)について>で説明したAr−ORと同様であり、目的とする本発明のフラーレン誘導体の構造に応じて選択すればよい。
また、Mは金属元素を表わす。Mも、本発明の効果を著しく損なわない限り制限はない。Mの具体例としては、マグネシウム、亜鉛、水銀、リチウム等が挙げられるが、中でもマグネシウムが好ましい。
さらに、X’はハロゲン原子を表わす。X’の例としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられるが、中でも臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、臭素原子が特に好ましい。
The Grignard reagent is not limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, a compound represented by (Ar—OR) -MX ′ can be used.
Here, regarding the (Ar-OR) group, [1. It is the same as Ar-OR described in <About the organic group (R 20 ) having a structure represented by the formula (II)> of the fullerene derivative], and may be selected according to the structure of the target fullerene derivative of the present invention. .
M represents a metal element. M is not limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Specific examples of M include magnesium, zinc, mercury, lithium and the like, among which magnesium is preferable.
Further, X ′ represents a halogen atom. Examples of X ′ include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, among which a bromine atom and an iodine atom are preferable, and a bromine atom is particularly preferable.

上述のグリニャール試薬を使用する場合、その使用量は、原料フラーレンに対する比率で、通常4倍モル以上、好ましくは6倍モル以上、また、通常32倍モル以下、好ましくは16倍モル以下とすることが望ましい。グリニャール試薬の使用量が多過ぎると製造上コストが増大するうえ、反応停止に使用するR10導入剤を大量に必要とする場合がある。また、少な過ぎると反応が完結しない場合がある。なお、グリニャール試薬は、何れか1種のみを使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。2種以上のグリニャール試薬を用いる場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。 When the above-mentioned Grignard reagent is used, the amount used is usually 4 times mol or more, preferably 6 times mol or more, and usually 32 times mol or less, preferably 16 times mol or less, in the ratio to the raw material fullerene. Is desirable. If the amount of the Grignard reagent used is too large, the production cost increases, and a large amount of R 10 introduction agent used for stopping the reaction may be required. If the amount is too small, the reaction may not be completed. In addition, only 1 type may be used for a Grignard reagent, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. When two or more kinds of Grignard reagents are used, it is desirable that the total amount thereof satisfies the above range.

[2−4.R10導入剤]
10導入剤としては、導入する基(即ち、R10)によって、それぞれ適切なものを使用すればよい。例えば、R10が水素原子であるフラーレン誘導体を製造する場合、フラーレン骨格に水素原子を導入することができれば、R10導入剤に他に制限はない。
10導入剤の例を挙げると、塩化アンモニウム水溶液、塩化水素水溶液などの酸性水溶液が挙げられる。また、酸化反応を抑制するためには、上記酸性水溶液の中に酸素が混入しないように、脱気などの酸化反応抑制操作を行なうことが好ましい。
[2-4. R 10 introducing agent]
As the R 10 introduction agent, an appropriate agent may be used depending on the group to be introduced (that is, R 10 ). For example, when producing a fullerene derivative in which R 10 is a hydrogen atom, the R 10 introducing agent is not limited as long as a hydrogen atom can be introduced into the fullerene skeleton.
Examples of the R 10 introduction agent include acidic aqueous solutions such as an aqueous ammonium chloride solution and an aqueous hydrogen chloride solution. In order to suppress the oxidation reaction, it is preferable to perform an oxidation reaction suppression operation such as deaeration so that oxygen is not mixed into the acidic aqueous solution.

また、例えばR10が有機基であるフラーレン誘導体を製造する場合、フラーレン骨格に当該有機基を導入することができれば、R10導入剤に他に制限はない。R10導入剤の例を挙げると、上述の有機基R10と脱離基X”とが結合した構造の化合物R10−X”を用いることができる。
この際、脱離基X”としては、求核置換反応の脱離基となり得る基であればその種類に制限はないが、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;アセトキシ基、トリフルオロアセトキシ基等のアシロキシ基;メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基等のスルホニルオキシ基;等が挙げられる。中でも、反応性や原料調達の観点から、脱離基X”としてはハロゲン原子が好ましく、特に臭素原子、ヨウ素原子が好ましい。
For example, when producing a fullerene derivative in which R 10 is an organic group, the R 10 introduction agent is not particularly limited as long as the organic group can be introduced into the fullerene skeleton. As an example of the R 10 introduction agent, the compound R 10 -X ″ having a structure in which the organic group R 10 and the leaving group X ″ are bonded to each other can be used.
In this case, the leaving group X ″ is not particularly limited as long as it can be a leaving group in a nucleophilic substitution reaction. For example, a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom; an acetoxy group An acyloxy group such as a trifluoroacetoxy group; a sulfonyloxy group such as a methanesulfonyloxy group and a benzenesulfonyloxy group; etc. Among these, from the viewpoint of reactivity and raw material procurement, the leaving group X ″ is a halogen atom. Are preferable, and a bromine atom and an iodine atom are particularly preferable.

さらに、例えばR10がハロゲン原子であるフラーレン誘導体を製造する場合、フラーレン骨格に当該ハロゲン原子を導入することができれば、R10導入剤に制限はない。
10導入剤の例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、N−ブロモコハク酸イミド、N−クロロコハク酸イミド、N−ヨードコハク酸イミド等のハロゲン化剤等が挙げられる。中でも、反応性の観点からN−ブロモコハク酸イミドが好ましい。
Furthermore, for example, when producing a fullerene derivative in which R 10 is a halogen atom, the R 10 introduction agent is not limited as long as the halogen atom can be introduced into the fullerene skeleton.
Examples of the R 10 introduction agent include halogenating agents such as chlorine, bromine, iodine, N-bromosuccinimide, N-chlorosuccinimide, and N-iodosuccinimide. Among these, N-bromosuccinimide is preferable from the viewpoint of reactivity.

なお、R10が有機基であるフラーレン誘導体を製造する場合、及び、R10がハロゲン原子であるフラーレン誘導体を製造する場合には、例えば、遷移金属が存在している系中にR10導入剤を導入しin situで製造する方法を用いてもよい。かかる場合、まずフラーレン骨格のC1に水素原子を導入した後、適切な塩基で処理し、その後上記R10導入剤により所望のR10を導入する方法を用いてもよい。この際、導入するR10によって適切な方法を選択すればよい。塩基を用いる場合は、特開2005−15470号公報に記載されている種類を参照することができる。 In the case of producing a fullerene derivative in which R 10 is an organic group, and in the case of producing a fullerene derivative in which R 10 is a halogen atom, for example, an R 10 introduction agent in a system in which a transition metal is present. Alternatively, a method for producing in situ may be used. In such a case, a method may be used in which a hydrogen atom is first introduced into C 1 of the fullerene skeleton, followed by treatment with an appropriate base, and then desired R 10 is introduced with the R 10 introduction agent. At this time, an appropriate method may be selected depending on R 10 to be introduced. When using a base, the kind described in JP-A-2005-15470 can be referred to.

10導入剤は、何れか1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。ただし、単一の化合物を得るためには、何れか1種のみを単独で使用することが好ましい。中でも、R10導入剤に関しては、反応の容易さ、生成物の安定性並びにコスト削減の観点からヨウ化メチルを、また溶解性向上の観点からアリルブロマイド、アリルアイオダイド、クロチルブロマイド、クロチルアイオダイド、シンナミルブロマイド、シンナミルアイオダイドをそれぞれ単独で用いることが好ましい。 Any one of R 10 introduction agents may be used, or two or more thereof may be used in any combination and ratio. However, in order to obtain a single compound, it is preferable to use only one of them alone. Among them, with respect to the R 10 introduction agent, methyl iodide is used from the viewpoint of ease of reaction, product stability and cost reduction, and allyl bromide, allyl iodide, crotyl bromide, crotyl from the viewpoint of improving solubility. It is preferable to use each of iodide, cinnamyl bromide, and cinnamyl iodide alone.

10導入剤の使用量は、フラーレンに対して、通常1倍モル以上、好ましくは5倍モル以上、また、通常100倍モル以下、好ましくは50倍モル以下とすることが望ましい。R10導入剤の量が多過ぎると製造コストの点で不利となる場合があり、R10導入剤の量が少な過ぎると反応系中に残存しているグリニャール試薬と反応して、反応が途中で停止し、目的とする化合物(本発明のフラーレン誘導体)が得られなくなる可能性がある。なお、R10導入剤を2種以上併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。 The amount of the R 10 introduction agent used is usually 1 times mol or more, preferably 5 times mol or more, and usually 100 times mol or less, preferably 50 times mol or less with respect to fullerene. If the amount of the R 10 introduction agent is too large, it may be disadvantageous in terms of production cost. If the amount of the R 10 introduction agent is too small, it reacts with the Grignard reagent remaining in the reaction system, and the reaction is in progress. The target compound (fullerene derivative of the present invention) may not be obtained. Note that when used in combination R 10 introducing agent of two or more, it is desirable that the total amount of them to satisfy the above range.

[2−5.反応溶媒]
本発明の製造方法では、少なくとも上述のフラーレン、遷移金属、グリニャール試薬及びR10導入剤を使用すればよいが、更に反応溶媒を使用してもよい。
反応溶媒を使用する場合、上述のフラーレン、遷移金属、グリニャール試薬及びR10導入剤を好適に溶解及び/又は分散させることが可能な溶媒であれば、その種類は任意である。
[2-5. Reaction solvent]
In the production method of the present invention, at least the above-mentioned fullerene, transition metal, Grignard reagent and R 10 introduction agent may be used, but a reaction solvent may be further used.
When a reaction solvent is used, the type thereof is arbitrary as long as it can dissolve and / or disperse the above-mentioned fullerene, transition metal, Grignard reagent and R 10 introduction agent suitably.

反応溶媒の具体例を挙げると、オルトジクロロベンゼン(ODCB)、クロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン置換芳香族溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等の芳香族溶媒;クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン炭化水素溶媒;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサン、メチルシクロペンチルエーテル等のエーテル溶媒;ピリジン、メチルピリジン、ジメチルピリジン等のピリジン溶媒等が挙げられる。反応溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。   Specific examples of the reaction solvent include halogen-substituted aromatic solvents such as orthodichlorobenzene (ODCB), chlorobenzene and trichlorobenzene; aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene and trimethylbenzene; halogen hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane Solvents; ether solvents such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane, methylcyclopentyl ether; pyridine solvents such as pyridine, methylpyridine, dimethylpyridine and the like. A reaction solvent may be used individually by 1 type, and may be used 2 or more types by arbitrary ratios and combinations.

反応溶媒は、フラーレンを好適に溶解させることができるハロゲン置換芳香族溶媒と、グリニャール試薬を安定に溶解させることができるエーテル溶媒との組み合わせて用いることが好ましく、具体的にはODCBとTHFとを組み合わせて用いることが好ましい。   The reaction solvent is preferably used in combination with a halogen-substituted aromatic solvent capable of suitably dissolving fullerene and an ether solvent capable of stably dissolving the Grignard reagent. Specifically, ODCB and THF are used. It is preferable to use in combination.

反応溶媒を使用する場合、その使用量は、フラーレンに対する比率で、通常1mg/mL以上、好ましくは5mg/mL以上、また、通常40mg/mL以下、好ましくは20mg/mL以下とすることが望ましい。反応溶媒の使用量が多過ぎると原料濃度が薄くなり、反応速度が遅くなる場合があり、少な過ぎると原料並びに生成物が溶解できず、反応が完全に進行しない場合がある。
なお、2種以上の反応溶媒を併用する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにすることが望ましい。
When a reaction solvent is used, the amount used is usually 1 mg / mL or more, preferably 5 mg / mL or more, and usually 40 mg / mL or less, preferably 20 mg / mL or less, as a ratio to fullerene. If the amount of the reaction solvent used is too large, the concentration of the raw material becomes thin and the reaction rate may be slow. If the amount is too small, the raw material and the product cannot be dissolved, and the reaction may not proceed completely.
In addition, when using together 2 or more types of reaction solvent, it is desirable to make those total amount satisfy | fill the said range.

[2−6.操作及び反応条件]
上述のフラーレン、遷移金属、グリニャール試薬及びR10導入剤、並びに、必要に応じて用いられる反応溶媒等を混合する順序や反応条件は、本発明のフラーレン誘導体が製造できる限り任意である。また、反応系には、反応の進行を阻害しない限り上述したもの以外の成分を含有させても良い。
[2-6. Operation and reaction conditions]
The order and reaction conditions for mixing the above-mentioned fullerene, transition metal, Grignard reagent and R 10 introduction agent, and a reaction solvent used as necessary are arbitrary as long as the fullerene derivative of the present invention can be produced. Further, the reaction system may contain components other than those described above as long as the progress of the reaction is not inhibited.

ただし、通常は、反応溶媒中に遷移金属の単体、錯体及び/又は金属化合物が懸濁している状態で、グリニャール試薬を配合した後、フラーレンを配合し、次いでR10導入剤を配合することが好ましい。この手順によれば、R10導入剤を配合する段階で、R20(即ち、−Ar−OR)が付加されたフラーレン誘導体と遷移金属とが錯体構造を有する中間体を形成していると考えられるので、その段階でR10導入剤を加えることが効果的である。 However, usually, after the transition metal simple substance, complex and / or metal compound is suspended in the reaction solvent, after blending the Grignard reagent, the fullerene is blended, and then the R 10 introducing agent is blended. preferable. According to this procedure, it is considered that the fullerene derivative to which R 20 (that is, —Ar—OR) is added and the transition metal form an intermediate having a complex structure at the stage of adding the R 10 introduction agent. Therefore, it is effective to add an R 10 introduction agent at that stage.

なお、C60誘導体及び/又はC70誘導体と銅金属とで形成される中間体に関しては、「季刊・化学総説43 炭素第三の同素体 フラーレンの化学」169〜170ページに、その推定構造が記載されている。 Regarding the intermediate formed by the C 60 derivative and / or C 70 derivative and the copper metal, the "Quarterly chemical review 43 carbon third allotrope fullerene chemistry" 169-170 page, the estimated structure described Has been.

反応時の温度条件は反応が進行する限り制限されないが、一般的には、反応系にR10導入剤を加えた後の反応系の温度を、通常0℃以上、好ましくは15℃以上、また、通常100℃以下、好ましくは70℃以下とすることが望ましい。
反応時間も制限されないが、一般的には、反応系にR10導入剤を加えた後、通常30分以上、好ましくは2時間以上、また、通常数十時間以下、好ましくは10時間以下に亘って反応させることが望ましい。
The temperature conditions during the reaction are not limited as long as the reaction proceeds, but in general, the temperature of the reaction system after adding the R 10 introducing agent to the reaction system is usually 0 ° C. or higher, preferably 15 ° C. or higher, Usually, it is desirable that the temperature is 100 ° C. or lower, preferably 70 ° C. or lower.
Although the reaction time is not limited, generally, after adding the R 10 introducing agent to the reaction system, it is usually 30 minutes or longer, preferably 2 hours or longer, and usually several tens of hours or shorter, preferably 10 hours or shorter. It is desirable to react.

また、R10導入剤は、通常、フラーレンの転化率が所定の数値以上になった段階で反応系中に加えられるが、生成物の酸化防止のために、窒素バブリングや真空脱気等の脱気操作を行なってから反応系に加えることが好ましい。ここで、上記の所定の数値とは、フラーレンの転化率が、通常75%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、また、その上限は、通常100%以下、好ましくは99.5%以下、より好ましくは99.0%以下の状態を表す。なお、製造に関する他の操作は、これまで上記の特許文献や非特許文献等で報告されている方法を採用することが出来る。 The R 10 introduction agent is usually added to the reaction system when the fullerene conversion rate exceeds a predetermined value, but in order to prevent oxidation of the product, degassing such as nitrogen bubbling or vacuum deaeration is performed. It is preferable to add to the reaction system after performing a gas operation. Here, the predetermined numerical value means that the conversion of fullerene is usually 75% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and the upper limit is usually 100% or less, preferably 99. It represents a state of 5% or less, more preferably 99.0% or less. In addition, the method currently reported by said patent document, nonpatent literature, etc. can be employ | adopted so far about other operation regarding manufacture.

反応終了後、通常は、生成した本発明のフラーレン誘導体を反応液から常法により単離する。単離操作は、各反応の種類によって異なるが、例えば、反応液を濾過して金属分を除いた後、メタノール等の貧溶媒で晶析したり、適当な溶媒で抽出した後、分液し溶媒を留去したりすることにより、生成物を単離することができる。   After completion of the reaction, the produced fullerene derivative of the present invention is usually isolated from the reaction solution by a conventional method. The isolation operation varies depending on the type of each reaction.For example, after filtering the reaction solution to remove the metal component, the solution is crystallized with a poor solvent such as methanol, or extracted with an appropriate solvent and then separated. The product can be isolated by distilling off the solvent.

得られた本発明のフラーレン誘導体は、必要に応じて適宜、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、アルミナカラムクロマトグラフィー、再結晶等の手法で精製してもよい。単離収率は、上述の好ましい反応条件で行なえば、フラーレン誘導体中間体からの収率として通常70%以上、好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上である。   The obtained fullerene derivative of the present invention may be purified by a technique such as high performance liquid chromatography (HPLC), silica gel column chromatography, alumina column chromatography, recrystallization or the like as necessary. The isolation yield is usually 70% or more, preferably 80% or more, particularly preferably 90% or more, as the yield from the fullerene derivative intermediate, when carried out under the above-mentioned preferable reaction conditions.

なお、本発明のフラーレン誘導体は、通常、プロトン核磁気共鳴スペクトル法(以下適宜「1H−NMR」という場合がある。)、カーボン核磁気共鳴スペクトル法(以下適宜「13C−NMR」という場合がある。)、赤外線吸収スペクトル法(以下適宜、「IR」という場合がある。)、質量分析法(以下適宜「MS」という場合がある。)、元素分析等の一般的な有機分析により、その構造を確認することができる。この他、フラーレン誘導体の結晶性がよい場合は、X線結晶回折法によって構造を確認できる場合もある。 The fullerene derivative of the present invention is usually a proton nuclear magnetic resonance spectrum method (hereinafter sometimes referred to as “ 1 H-NMR” as appropriate) or a carbon nuclear magnetic resonance spectrum method (hereinafter referred to as “ 13 C-NMR” as appropriate). ), Infrared absorption spectroscopy (hereinafter sometimes referred to as “IR” as appropriate), mass spectrometry (hereinafter also referred to as “MS” as appropriate), and general organic analysis such as elemental analysis, Its structure can be confirmed. In addition, when the crystallinity of the fullerene derivative is good, the structure may be confirmed by an X-ray crystal diffraction method.

[3.フラーレン誘導体溶液]
本発明のフラーレン誘導体は、適切な溶媒に溶解させて溶液とすることにより、上記の様々な用途に用いることができる。以下、本発明のフラーレン誘導体を溶媒に溶解させた本発明のフラーレン誘導体溶液を、適宜「本発明の溶液」と言う。
[3. Fullerene derivative solution]
The fullerene derivative of the present invention can be used for various applications described above by dissolving in a suitable solvent to form a solution. Hereinafter, the fullerene derivative solution of the present invention in which the fullerene derivative of the present invention is dissolved in a solvent is referred to as “the solution of the present invention” as appropriate.

本発明の溶液における溶媒の種類は任意であるが、好ましい例としては、有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、これまで公知になっている任意の有機溶媒を用いることができる。中でも、本発明のフラーレン誘導体はエーテル基並びに芳香環を有することからエーテル系溶媒、特にアルコキシベンゼンに対して高い溶解性を示すので、本発明の溶液の溶媒としてもこれらの有機溶媒を使用することが好ましい。   Although the kind of the solvent in the solution of the present invention is arbitrary, a preferred example includes an organic solvent. As the organic solvent, any organic solvent known so far can be used. Among them, since the fullerene derivative of the present invention has an ether group and an aromatic ring, it exhibits high solubility in an ether solvent, particularly alkoxybenzene. Therefore, these organic solvents should be used as the solvent of the solution of the present invention. Is preferred.

有機溶媒の種類は制限されないが、例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類(エステル溶媒);テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、エチルフェニルエーテル、プロピルフェニルエーテル、n−ブチルフェニルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等のエーテルアルコール類;前記エーテルアルコール類と酢酸等の酸とのエステル化合物であるエーテルエステル類(エステル溶媒);N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ジメチルスルホキシドなどの極性有機溶媒などが挙げられる。
中でも、溶解性の観点から、エーテル類を使用することが好ましく、特に芳香環を有するエーテル類が好ましく、さらには沸点の観点からアニソールを用いることが特に好ましい。
The type of organic solvent is not limited, but examples include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl amyl ketone, and cyclohexanone; methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, Esters (ester solvents) such as butyl acetate, methyl propionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, and γ-butyrolactone; tetrahydrofuran, dioxane, anisole, 1,2-dimethoxy Benzene, 1,3-dimethoxybenzene, ethyl phenyl ether, propyl phenyl ether, n-butyl phenyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, etc. Ethers; ether alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol; acids such as the ether alcohols and acetic acid Ether esters (ester solvents) that are ester compounds with amides; amides such as N, N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; polar organic solvents such as dimethyl sulfoxide and the like .
Among these, ethers are preferably used from the viewpoint of solubility, ethers having an aromatic ring are particularly preferable, and anisole is particularly preferably used from the viewpoint of boiling point.

本発明の溶液において、溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。したがって、前記の有機溶媒は、いずれも1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   In the solution of the present invention, only one solvent may be used, or two or more solvents may be used in any combination and ratio. Therefore, as for the said organic solvent, all may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

さらに、本発明の溶液における本発明のフラーレン誘導体と溶媒との比率は任意である。また、本発明の溶液において、本発明のフラーレン誘導体は溶媒に完全溶解していることが好ましいが、一部溶解できずに懸濁していてもよく、或いは沈殿していても構わない。   Furthermore, the ratio of the fullerene derivative of the present invention to the solvent in the solution of the present invention is arbitrary. Moreover, in the solution of the present invention, the fullerene derivative of the present invention is preferably completely dissolved in a solvent, but may be partially suspended without being dissolved or may be precipitated.

本発明のフラーレン誘導体の優れた物性を大幅に損ねるものでなければ、本発明の溶液は、本発明のフラーレン誘導体及び溶媒に加えて、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分は1種のみを含有していてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で含有していてもよい。   As long as the excellent physical properties of the fullerene derivative of the present invention are not significantly impaired, the solution of the present invention may contain other components in addition to the fullerene derivative and the solvent of the present invention. Other components may contain only 1 type and may contain 2 or more types by arbitrary combinations and ratios.

本発明のフラーレン誘導体を溶媒に溶解させることができれば、本発明の溶液の調製方法に制限はないが、通常、所定の装置で攪拌しながら溶解させる手法、超音波を照射する手法などで調製できる。また、本発明のフラーレン誘導体及び溶媒、並びに必要に応じて用いられるその他の成分の混合順序も、特に制限はない。   As long as the fullerene derivative of the present invention can be dissolved in a solvent, the method for preparing the solution of the present invention is not limited, but it can usually be prepared by a method of dissolving with stirring in a predetermined apparatus, a method of irradiating ultrasonic waves, or the like. . Further, the mixing order of the fullerene derivative of the present invention, the solvent, and other components used as necessary is not particularly limited.

本発明の溶液は、安定性や操作性の観点から通常25℃程度で調製されるが、溶媒の沸点以下であれば、加熱しながら溶解させ、保管することができる。また、本発明のフラーレン誘導体が析出する可能性があるが、溶液に含まれる本発明のフラーレン誘導体が全て析出されない限り、25℃以下の低温下で調製、保管することもできる。   The solution of the present invention is usually prepared at about 25 ° C. from the viewpoint of stability and operability, but can be dissolved and stored while heating as long as it is below the boiling point of the solvent. Moreover, although the fullerene derivative of this invention may precipitate, unless all the fullerene derivatives of this invention contained in a solution precipitate, it can also prepare and store at 25 degrees C or less low temperature.

[4.フラーレン誘導体膜]
本発明のフラーレン誘導体膜は、本発明のフラーレン誘導体を含有するものである。本発明のフラーレン誘導体は、上記記載の有機溶媒、特にエーテル溶媒に高溶解性を示すため、上記フラーレン誘導体溶液を任意の基材に塗布し、加熱乾燥することでフラーレン誘導体膜を製造することができる。この際用いるフラーレン誘導体溶液には、フラーレン誘導体、有機溶媒のほか、本発明のフラーレン誘導体が有する優れた物性を大幅に損ねるものでなければ、他の任意の化合物が含有されていてもかまわない。
[4. Fullerene derivative film]
The fullerene derivative film of the present invention contains the fullerene derivative of the present invention. Since the fullerene derivative of the present invention exhibits high solubility in the above-described organic solvents, particularly ether solvents, it is possible to produce a fullerene derivative film by applying the fullerene derivative solution to an arbitrary substrate and drying by heating. it can. The fullerene derivative solution used in this case may contain other arbitrary compounds in addition to the fullerene derivative and the organic solvent as long as the excellent physical properties of the fullerene derivative of the present invention are not significantly impaired.

塗布方法としては、例えばスプレー法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法など任意の方法を用いることができる。また、塗布する基材にも制限はなく、例えば、有機被膜やシリコン基板、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などのシリコン被膜、金属配線などの無機被膜が挙げられる。   As a coating method, for example, an arbitrary method such as a spray method, a spin coating method, a dip coating method, or a roll coating method can be used. There are no limitations on the base material to be applied, and examples thereof include organic films, silicon substrates, silicon films such as polysilicon films, silicon oxide films, and silicon nitride films, and inorganic films such as metal wiring.

塗布膜の加熱乾燥処理は、通常80〜300℃で10〜300秒の範囲で加熱を行うことが好ましい。本発明のフラーレン誘導体は、通常の有機化合物に比べて熱安定性に優れるため、熱分解することなく安定な膜を形成することができる。また、加熱は大気下や、アルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   The heat drying treatment of the coating film is usually preferably performed at 80 to 300 ° C. for 10 to 300 seconds. Since the fullerene derivative of the present invention is excellent in thermal stability as compared with a normal organic compound, a stable film can be formed without thermal decomposition. Moreover, it is preferable to perform heating in air | atmosphere or inert gas atmosphere, such as argon and nitrogen.

本発明のフラーレン誘導体膜における膜厚は、用途によって大きく異なり一律に限定することはできないが、通常10nm以上、好ましくは30nm以上であり、また、通常1,000nm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下である。   The film thickness in the fullerene derivative film of the present invention varies greatly depending on applications and cannot be uniformly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 30 nm or more, and usually 1,000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably Is 300 nm or less.

本発明のフラーレン誘導体膜は、均一な膜が形成することが可能で分光エリプソメーターなどで屈折率、消衰係数を測定することができる。また、これらの測定値を用い、本発明のフラーレン誘導体膜の誘電率や反射率を計算することができる。これらの光学定数は、そのフラーレン誘導体膜の用途によって、また同じ用途でもプロセスの種類や、フラーレン誘導体膜に含有される他の成分の種類や量によって求められる数値が大きく異なっている。よって、本発明のフラーレン誘導体膜が有する優れた物性を効果的に活用できる用途に用いることが好ましい。なかでも、本発明のフラーレン誘導体膜は、その成分であるフラーレン誘導体が、フラーレン骨格のπ電子共役を大量に保持しているうえ、置換基として芳香族性を有する炭化水素基が導入されているため、高エッチング耐性が期待できることから、フォトレジスト用途や下層膜に好適に用いられる。   The fullerene derivative film of the present invention can form a uniform film, and its refractive index and extinction coefficient can be measured with a spectroscopic ellipsometer or the like. Moreover, the dielectric constant and reflectance of the fullerene derivative film of the present invention can be calculated using these measured values. These optical constants vary greatly depending on the use of the fullerene derivative film, and also in the same use, depending on the type of process and the type and amount of other components contained in the fullerene derivative film. Therefore, it is preferable to use for the use which can utilize effectively the outstanding physical property which the fullerene derivative film | membrane of this invention has. In particular, the fullerene derivative film of the present invention has a fullerene derivative as a component thereof holding a large amount of π-electron conjugation of the fullerene skeleton, and an aromatic hydrocarbon group is introduced as a substituent. Therefore, since high etching resistance can be expected, it is suitably used for photoresist applications and lower layer films.

[5.フラーレン誘導体、フラーレン誘導体溶液、及びフラーレン誘導体膜の用途]
本発明のフラーレン誘導体、本発明の溶液、及びフラーレン誘導体膜は、前述した用途に用いることができる。以下に、いくつかの用途の例に関して具体的に説明するが、本発明のフラーレン誘導体の機能が発揮できる用途に関しては、以下の記載に限定されるものではない。
[5. Use of fullerene derivative, fullerene derivative solution, and fullerene derivative film]
The fullerene derivative of the present invention, the solution of the present invention, and the fullerene derivative film can be used for the aforementioned applications. Hereinafter, some examples of applications will be specifically described. However, the applications in which the function of the fullerene derivative of the present invention can be exhibited are not limited to the following descriptions.

[5−1.フォトレジスト用途]
従来、フォトレジストは、被膜形成成分として(メタ)アクリル系、ポリヒドロキシスチレン系またはノボラック系の樹脂等の樹脂成分と、露光により酸を発生する酸発生剤や感光剤とを組み合わせた組成物が広く用いられている。本発明のフラーレン誘導体は、通常、フォトレジストに使用される有機溶媒への溶解度が高いことにより、特殊な溶媒を用いることなく、より高濃度でフォトレジストに複合化が可能である。また、フラーレン誘導体単独でもレジスト膜を形成することが可能である。
[5-1. Photoresist application]
Conventionally, a photoresist is a composition in which a resin component such as a (meth) acrylic, polyhydroxystyrene or novolac resin as a film forming component is combined with an acid generator or a photosensitizer that generates an acid upon exposure. Widely used. Since the fullerene derivative of the present invention is usually highly soluble in an organic solvent used in a photoresist, it can be combined with the photoresist at a higher concentration without using a special solvent. Further, it is possible to form a resist film with a fullerene derivative alone.

このように本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液をフォトレジストの分野に用いた場合、フラーレン骨格を有する事により、超芳香族分子としての高耐熱性、高エッチング耐性を有し、エッジラフネスの低減が可能であり、高解像度のフォトレジストの再現ができる。また、本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液を用いて形成したレジスト膜は、吸収スペクトルから明らかな様に反射防止膜としての機能も有することより、多層膜の一層としても優れた機能を発揮することが期待される。   As described above, when the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention is used in the field of photoresist, by having a fullerene skeleton, it has high heat resistance as a superaromatic molecule, high etching resistance, and edge roughness. It can be reduced and a high-resolution photoresist can be reproduced. In addition, the resist film formed by using the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention also has a function as an antireflection film as apparent from the absorption spectrum, and thus exhibits an excellent function as a multilayer film. Is expected to do.

[5−2.半導体製造用途]
半導体製造等の分野では、例えば500μm以下の微細パターンを生産効率良く形成する方法としてナノインプリント法が検討されている。ナノインプリント法とは、微細パターンを有するモールドのパターンを転写層に転写する微細パターンの形成方法である。
[5-2. Semiconductor manufacturing applications]
In the field of semiconductor manufacturing and the like, a nanoimprint method has been studied as a method for forming a fine pattern of 500 μm or less with high production efficiency. The nanoimprint method is a method for forming a fine pattern in which a pattern of a mold having a fine pattern is transferred to a transfer layer.

このようなナノインプリント法としては、例えば、熱可塑性重合体からなる転写層を加熱して軟化させる工程と、転写層とモールドとを圧着してモールドのパターンを転写層に形成する工程と、モールドを転写層から離脱させる工程とを順次行なう方法;硬化性単量体からなる転写層をモールドに接触させる工程と、硬化性単量体を硬化させる工程と、硬化性単量体の硬化物からモールドを離脱させる工程とを順次行なう方法;などが知られている。
本発明のフラーレン誘導体は、通常、上記熱可塑性重合体や硬化性物質に使用される有機溶媒への溶解度が高いことにより、特殊な溶媒を用いることなく、上記熱可塑性重合体に高濃度で充填することが可能である。
Examples of such a nanoimprint method include a step of heating and softening a transfer layer made of a thermoplastic polymer, a step of pressing the transfer layer and a mold to form a pattern of the mold on the transfer layer, and a mold. A step of sequentially removing the transfer layer; a step of contacting the transfer layer made of a curable monomer with the mold; a step of curing the curable monomer; and a mold from a cured product of the curable monomer. And a method of sequentially performing the step of releasing the
The fullerene derivative of the present invention is usually filled in the thermoplastic polymer at a high concentration without using a special solvent because of its high solubility in the organic solvent used for the thermoplastic polymer and curable material. Is possible.

このように本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液をナノインプリント法に用いた場合、有機溶媒に対する本発明のフラーレン誘導体の溶解性が高いことから、本発明のフラーレン誘導体の熱可塑性重合体中での凝集が抑制され、分子状分散となる。このため、高解像度を実現することが可能である。さらに、本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液をナノインプリント法に用いることにより、転写層の機械的強度、耐熱性及びエッチング耐性を向上させることが可能であることから、従来のナノインプリント材料の特性を大幅に改善することが可能となる。   As described above, when the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention is used in the nanoimprint method, the solubility of the fullerene derivative of the present invention in an organic solvent is high, so the fullerene derivative of the present invention in the thermoplastic polymer. Aggregation is suppressed, resulting in molecular dispersion. For this reason, it is possible to realize high resolution. Furthermore, by using the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention for the nanoimprint method, it is possible to improve the mechanical strength, heat resistance and etching resistance of the transfer layer. Significant improvement is possible.

[5−3.低誘電率絶縁材料用途]
近年、コンピュータの中央処理装置(CPU)用回路基盤には、樹脂薄膜を層間絶縁膜とする高密度かつ微細な多層配線に適した樹脂薄膜配線が適用されるようになってきた。将来のより高速な処理能力を有するコンピュータを実現するには、高密度かつ繊細な多層配線を活かし、かつ信号の高速伝播に適した低誘電率絶縁材料の開発が求められている。本発明のフラーレン誘導体は、通常、上記用途に使用される有機溶媒への溶解度が高いことより、特殊な溶媒を用いることなく、より高濃度で他の材料と複合化することが可能である。また、フラーレン誘導体単独で成膜することも可能である。この際、本発明のフラーレン誘導体は、フラーレン構造が本質的に有する高抵抗、低誘電率の性質を保持しており、複合化して用いる際にはフィラーとしての機械的強度の向上効果を有することができ、これにより、従来にない優れた性能の低誘電率の層間絶縁膜の実現が可能となる。
[5-3. Low dielectric constant insulation materials]
In recent years, resin thin film wiring suitable for high-density and fine multilayer wiring using a resin thin film as an interlayer insulating film has been applied to a circuit board for a central processing unit (CPU) of a computer. In order to realize a computer having a higher processing speed in the future, development of a low dielectric constant insulating material that utilizes high-density and delicate multilayer wiring and is suitable for high-speed signal propagation is required. The fullerene derivative of the present invention can be complexed with other materials at a higher concentration without using a special solvent because the fullerene derivative of the present invention usually has high solubility in an organic solvent used for the above-mentioned applications. It is also possible to form a film with a fullerene derivative alone. At this time, the fullerene derivative of the present invention retains the properties of high resistance and low dielectric constant inherently possessed by the fullerene structure, and has an effect of improving mechanical strength as a filler when used in combination. As a result, it is possible to realize an interlayer insulating film having a low dielectric constant with an excellent performance which has not been achieved conventionally.

[5−4.太陽電池用途]
有機太陽電池への応用も可能である。この分野において、有機太陽電池は、シリコン系の無機太陽電池と比較して、優位な点が多数あるもののエネルギー変換効率が低く、実用レベルに十分には達していない。この点を克服するためのものとして、最近電子供与体である導電性高分子と、電子受容体であるフラーレン並びにフラーレン誘導体とを混合した活性層を有するバルクヘテロ接合型有機太陽電池が提案されている。このバルクヘテロ接合型有機太陽電池では、導電性高分子とフラーレン誘導体それぞれとが分子レベルで混じり合い、その結果非常に大きな界面を作り出すことに成功し、変換効率の大幅な向上が実現されている。
[5-4. Solar cell application]
Application to organic solar cells is also possible. In this field, the organic solar cell has many advantages as compared with the silicon-based inorganic solar cell, but has low energy conversion efficiency and does not sufficiently reach a practical level. In order to overcome this problem, a bulk heterojunction type organic solar cell having an active layer in which a conductive polymer as an electron donor and fullerenes and fullerene derivatives as electron acceptors are mixed has been proposed recently. . In this bulk heterojunction type organic solar cell, the conductive polymer and the fullerene derivative are mixed at the molecular level, and as a result, a very large interface is successfully created, and the conversion efficiency is greatly improved.

本発明のフラーレン誘導体は、上記用途で使用される有機溶媒への溶解度が高いため、p型半導体と効率的なバルクへテロ接合構造を構成することが容易である。また、本発明のフラーレン誘導体は、本質的にn型半導体としてのフラーレンの性質は保持している。これらのことにより、本発明のフラーレン誘導体又は本発明の溶液を用いれば、極めて高性能な有機太陽電池の実現が可能となる。さらにこの高溶解性を利用し、導電性高分子等の電子供与体層との層分離制御や誘導体分子の整列配向性・細密充填性などのモルフォロジー制御を可能にし、これにより特性の向上が実現できる上、デバイス設計において高い柔軟性を与える。また、製造上も通常の印刷法やインクジェットによる印刷、更にはスプレー法等により、低コストで容易に大面積化を実現する事が可能である。   Since the fullerene derivative of the present invention has high solubility in an organic solvent used in the above-mentioned applications, it is easy to form an efficient bulk heterojunction structure with a p-type semiconductor. The fullerene derivative of the present invention essentially retains the properties of fullerene as an n-type semiconductor. For these reasons, if the fullerene derivative of the present invention or the solution of the present invention is used, an extremely high performance organic solar cell can be realized. Furthermore, by utilizing this high solubility, it is possible to control layer separation from electron donor layers such as conductive polymers, and to control morphology such as alignment orientation and fine packing of derivative molecules, thereby improving characteristics. In addition, it provides great flexibility in device design. Also, in terms of production, it is possible to easily realize a large area at low cost by ordinary printing methods, ink jet printing, and spraying.

[5−5.半導体用途]
光センサー、整流素子等への応用が期待できる電界効果トランジスタの有機材料として、フラーレン及びフラーレン誘導体を使用することが研究されている。一般的にフラーレン及びフラーレン誘導体を半導体に用いて電界効果トランジスタを作製した場合、当該電界効果トランジスタはn型のトランジスタとして機能することが知られている。本発明のフラーレン誘導体は、上記用途で使用される有機溶媒への溶解度が高いことにより、塗布による成膜が容易であり、また、n型半導体としてのフラーレンの本質的な性質は保持している。これにより、本発明のフラーレン誘導体は、低コスト、高性能な有機半導体として期待できる。
[5-5. Semiconductor application]
Research has been made on the use of fullerenes and fullerene derivatives as organic materials for field-effect transistors that can be expected to be applied to optical sensors, rectifiers, and the like. In general, when a field effect transistor is manufactured using fullerene and a fullerene derivative as a semiconductor, it is known that the field effect transistor functions as an n-type transistor. The fullerene derivative of the present invention has a high solubility in an organic solvent used in the above-mentioned applications, and therefore, film formation by coating is easy, and the essential properties of fullerene as an n-type semiconductor are retained. . Thereby, the fullerene derivative of the present invention can be expected as a low-cost, high-performance organic semiconductor.

以下、実施例を示して本発明を更に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。なお、本明細書の記載において、THFはテトラヒドロフランを表わし、ODCBはオルトジクロロベンゼンを表わす。さらに、Meはメチル基、Npはナフチル基、Phはフェニル基を表わす。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. . In the description of the present specification, THF represents tetrahydrofuran, and ODCB represents orthodichlorobenzene. Further, Me represents a methyl group, Np represents a naphthyl group, and Ph represents a phenyl group.

[実施例1:C60(−β−C106−6−OCH35(−CH3)の製造]
(合成)
臭化銅(I)ジメチルスルフィド錯体(9.72g、47.3mmol)のTHF懸濁液(84mL)を5℃まで冷却した後、2−ブロモ−6−メトキシナフタレンから合成したグリニャール試薬の6−OCH3−C106MgBr/THF溶液(1mol/L;51mL)を加え、25℃まで昇温した。
そこにC60(3.0g、4.17mmol)のODCB溶液(135mL)を加え、2時間攪拌した。
ここに、MeI(3mL、48mmol)を加えさらに8時間攪拌した。
Example 1: C 60 (-β-C 10 H 6 -6-OCH 3) 5 preparation of (-CH 3)]
(Synthesis)
A THF suspension (84 mL) of a copper (I) dimethyl sulfide complex (9.72 g, 47.3 mmol) was cooled to 5 ° C., and then the Grignard reagent 6-synthesized from 2-bromo-6-methoxynaphthalene was used. OCH 3 —C 10 H 6 MgBr / THF solution (1 mol / L; 51 mL) was added, and the temperature was raised to 25 ° C.
An ODCB solution (135 mL) of C 60 (3.0 g, 4.17 mmol) was added thereto and stirred for 2 hours.
To this, MeI (3 mL, 48 mmol) was added and further stirred for 8 hours.

反応液を濾過し、THFを除去した後、トルエンで希釈し、シリカカラムクロマトグラフィー(展開液:トルエン/酢酸エチル=1/1(v/v))を行った。溶液を濃縮し、メタノール(500mL)で晶析を行い、180℃で真空乾燥を行うことで、C60{β−(6−OCH3−C106)}5(−CH3)のオレンジ色固体(6.10g、4.01mmol)を生成物(収率96.2%)として得た。 The reaction solution was filtered to remove THF, diluted with toluene, and subjected to silica column chromatography (developing solution: toluene / ethyl acetate = 1/1 (v / v)). The solution was concentrated, crystallized with methanol (500 mL), and vacuum-dried at 180 ° C., whereby C 60 {β- (6-OCH 3 —C 10 H 6 )} 5 (—CH 3 ) orange A colored solid (6.10 g, 4.01 mmol) was obtained as the product (96.2% yield).

(分析)
得られた生成物をHPLC及び1H−NMRにて測定し、生成物の特定をした。また、生成物の溶解度も測定した。
(analysis)
The obtained product was measured by HPLC and 1 H-NMR to identify the product. The solubility of the product was also measured.

・HPLC
HPLCは、0.5mg/mLのトルエン溶液を調製し、以下の測定条件で測定した。
・ HPLC
For HPLC, a 0.5 mg / mL toluene solution was prepared and measured under the following measurement conditions.

カラム種類:ODS
カラムサイズ:150mm×4.6mmφ
溶離液:トルエン/メタノール=3/7
検出器:UV290nm
Column type: ODS
Column size: 150mm x 4.6mmφ
Eluent: Toluene / methanol = 3/7
Detector: UV290nm

HPLC測定の結果、リテンションタイム16.30分に、97.7(Area%)で観測された。   As a result of HPLC measurement, it was observed at 97.7 (Area%) at a retention time of 16.30 minutes.

1H−NMR
1H−NMRは、CDCl3を溶媒として、400MHzの条件にて測定した。
1 H-NMR
1 H-NMR was measured under conditions of 400 MHz using CDCl 3 as a solvent.

1H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
The measurement result of 1 H-NMR was as follows.

以上の結果から、得られた生成物がC60(−β−C106−6−OCH35(−CH3)であることが確認された。 From the above results, it obtained product is C 60 (-β-C 10 H 6 -6-OCH 3) 5 (-CH 3) was confirmed.

・溶解度測定
更に、得られた生成物を、25℃、常圧下において、アニソールに溶解させて溶解度を測定した。結果を下記表1に示す。
-Solubility measurement Furthermore, the obtained product was dissolved in anisole at 25 ° C under normal pressure, and the solubility was measured. The results are shown in Table 1 below.

[実施例2:C60(−C63−3−CH3−4−OCH35(−CH3)の製造]
(合成)
臭化銅(I)ジメチルスルフィド錯体(12.96g、63.1mmol)のTHF懸濁液(112mL)を5℃まで冷却した後、5−ブロモ−2−メトキシトルエンから合成したグリニャール試薬の4−OCH3−3−CH3−C63MgBr/THF溶液(1mol/L;68mL)を加え、25℃まで昇温した。
そこにC60(4.0g、5.56mmol)のODCB溶液(180mL)を加え、5時間攪拌した。
ここに、MeI(4mL、64mmol)を加えさらに8時間攪拌した。
Example 2: C 60 (-C 6 H 3 -3-CH 3 -4-OCH 3) 5 preparation of (-CH 3)]
(Synthesis)
A THF suspension (112 mL) of copper (I) dimethyl sulfide complex (12.96 g, 63.1 mmol) was cooled to 5 ° C., and then the Grignard reagent synthesized from 5-bromo-2-methoxytoluene 4- OCH 3 -3-CH 3 —C 6 H 3 MgBr / THF solution (1 mol / L; 68 mL) was added, and the temperature was raised to 25 ° C.
An ODCB solution (180 mL) of C 60 (4.0 g, 5.56 mmol) was added thereto and stirred for 5 hours.
To this, MeI (4 mL, 64 mmol) was added and further stirred for 8 hours.

反応液を濾過し、THFを除去した後、トルエンで希釈し、シリカカラムクロマトグラフィー(展開液:トルエン)を行った。溶液を濃縮し、メタノール(800mL)で晶析を行い、180℃で真空乾燥を行うことで、C60(−C63−3−CH3−4−OCH35(−CH3)のオレンジ色固体(6.55g、4.89mmol)を生成物(収率88.0%)として得た。 The reaction solution was filtered to remove THF, diluted with toluene, and subjected to silica column chromatography (developing solution: toluene). The solution was concentrated, crystallized with methanol (800 mL), and vacuum-dried at 180 ° C., whereby C 60 (—C 6 H 3 -3-CH 3 -4-OCH 3 ) 5 (—CH 3 ) Of an orange solid (6.55 g, 4.89 mmol) as product (yield 88.0%).

(分析)
実施例1と同様にして、得られた生成物をHPLC及び1H−NMRにて測定し、生成物の特定をした。また、生成物の溶解度も測定した。
(analysis)
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by HPLC and 1 H-NMR to identify the product. The solubility of the product was also measured.

・HPLC
HPLC測定の結果、リテンションタイム14.65分に、96.7(Area%)で観測された。
・ HPLC
As a result of HPLC measurement, it was observed at 96.7 (Area%) at a retention time of 14.65 minutes.

1H−NMR
1H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
1 H-NMR
The measurement result of 1 H-NMR was as follows.

以上の結果から、得られた生成物がC60(−C63−3−CH3−4−OCH35(−CH3)であることが確認された。 From the above results, it obtained product is C 60 (-C 6 H 3 -3 -CH 3 -4-OCH 3) 5 (-CH 3) was confirmed.

・溶解度測定
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解度を測定した。結果を上記表1に示す。
-Solubility measurement Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and measured the solubility. The results are shown in Table 1 above.

[実施例3:C60(−C62−3,5−(CH32−4−OCH35(−CH3)の製造]
(合成)
臭化銅(I)ジメチルスルフィド錯体(19.44g、94.7mmol)のTHF懸濁液(168mL)を5℃まで冷却した後、3,5−ジメチル−4−メトキシブロモベンゼンから合成したグリニャール試薬の4−OCH3−3,5−(CH32−C62MgBr/THF溶液(1mol/L;102mL)を加え、25℃まで昇温した。
そこにC60(6.0g、8.34mmol)のODCB溶液(270mL)を加え、4時間攪拌した。
ここに、MeI(6mL、96mmol)を加えさらに8時間攪拌した。
[Example 3: Production of C 60 (—C 6 H 2 -3,5- (CH 3 ) 2 -4-OCH 3 ) 5 (—CH 3 )]
(Synthesis)
A Grignard reagent synthesized from 3,5-dimethyl-4-methoxybromobenzene after cooling a THF suspension (168 mL) of copper (I) bromide dimethyl sulfide complex (19.44 g, 94.7 mmol) to 5 ° C. 4-OCH 3 -3,5- (CH 3 ) 2 —C 6 H 2 MgBr / THF solution (1 mol / L; 102 mL) was added, and the temperature was raised to 25 ° C.
An ODCB solution (270 mL) of C 60 (6.0 g, 8.34 mmol) was added thereto and stirred for 4 hours.
To this, MeI (6 mL, 96 mmol) was added and further stirred for 8 hours.

反応液を濾過し、THFを除去した後、トルエンで希釈し、シリカカラムクロマトグラフィー(展開液:トルエン/酢酸エチル=1/1(v/v))を行った。溶液を濃縮し、メタノール(900mL)で晶析を行い、180℃で真空乾燥を行うことで、C60(−C62−3,5−(CH32−4−OCH35(−CH3)のオレンジ色固体(10.59g、7.51mmol)を生成物(収率90.1%)として得た。 The reaction solution was filtered to remove THF, diluted with toluene, and subjected to silica column chromatography (developing solution: toluene / ethyl acetate = 1/1 (v / v)). The solution was concentrated, crystallized with methanol (900 mL), and vacuum-dried at 180 ° C., whereby C 60 (—C 6 H 2 -3,5- (CH 3 ) 2 -4-OCH 3 ) 5 An orange solid (10.59 g, 7.51 mmol) of (—CH 3 ) was obtained as the product (yield 90.1%).

(分析)
実施例1と同様にして、得られた生成物をHPLC及び1H−NMRにて測定し、生成物の特定をした。また、生成物の溶解度も測定した。
(analysis)
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by HPLC and 1 H-NMR to identify the product. The solubility of the product was also measured.

・HPLC
HPLC測定の結果、リテンションタイム15.37分に、95.2(Area%)で観測された。
・ HPLC
As a result of HPLC measurement, it was observed at 95.2 (Area%) at a retention time of 15.37 minutes.

1H−NMR
1H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
1 H-NMR
The measurement result of 1 H-NMR was as follows.

以上の結果から、得られた生成物がC60(−C62−3,5−(CH32−4−OCH35(−CH3)であることが確認された。 From the above results, it obtained product is C 60 (-C 6 H 2 -3,5- (CH 3) 2 -4-OCH 3) 5 (-CH 3) was confirmed.

・溶解度測定
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解度を測定した。結果を上記表1に示す。
-Solubility measurement Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and measured the solubility. The results are shown in Table 1 above.

[比較例1:C60(−C64−4−OCH35(−CH3)の製造]
(合成)
臭化銅(I)ジメチルスルフィド錯体(9.72g、47.4mmol)のTHF懸濁液(84mL)を5℃まで冷却した後、4−メトキシブロモベンゼンから合成したグリニャール試薬の4−OCH3−C64MgBr/THF溶液(1mol/L;51mL)を加え、25℃まで昇温した。
そこにC60(2.0g、2.78mmol)のODCB溶液(135mL)を加え、10時間攪拌した。
ここに、MeI(4mL、64mmol)を加えさらに8時間攪拌した。
Comparative Example 1: C 60 (-C 6 H 4 -4-OCH 3) 5 preparation of (-CH 3)]
(Synthesis)
A THF suspension (84 mL) of copper (I) dimethyl sulfide complex (9.72 g, 47.4 mmol) was cooled to 5 ° C., and then 4-OCH 3 − of Grignard reagent synthesized from 4-methoxybromobenzene. C 6 H 4 MgBr / THF solution (1 mol / L; 51 mL) was added, and the temperature was raised to 25 ° C.
An ODCB solution (135 mL) of C 60 (2.0 g, 2.78 mmol) was added thereto and stirred for 10 hours.
To this, MeI (4 mL, 64 mmol) was added and further stirred for 8 hours.

反応液を濾過し、THFを除去した後、トルエンで希釈し、シリカカラムクロマトグラフィー(展開液:トルエン/酢酸エチル=1/1(v/v))を行った。溶液を濃縮し、メタノール(300mL)で晶析を行い、50℃で真空乾燥を行うことで、C60(−C64−4−OCH35(−CH3)のオレンジ色固体(3.49g、2.75mmol)を生成物(収率98.9%)として得た。 The reaction solution was filtered to remove THF, diluted with toluene, and subjected to silica column chromatography (developing solution: toluene / ethyl acetate = 1/1 (v / v)). The solution was concentrated, crystallized with methanol (300 mL), and vacuum-dried at 50 ° C., whereby an orange solid of C 60 (—C 6 H 4 -4-OCH 3 ) 5 (—CH 3 ) ( 3.49 g, 2.75 mmol) were obtained as the product (98.9% yield).

(分析)
実施例1と同様にして、得られた生成物をHPLC及び1H−NMRにて測定し、生成物の特定をした。また、生成物の溶解度も測定した。
(analysis)
In the same manner as in Example 1, the obtained product was measured by HPLC and 1 H-NMR to identify the product. The solubility of the product was also measured.

・HPLC
HPLC測定の結果、リテンションタイム10.98分に、97.4(Area%)で観測された。
・ HPLC
As a result of HPLC measurement, it was observed at 97.4 (Area%) at a retention time of 10.98 minutes.

1H−NMR
1H−NMRの測定結果は、以下の通りであった。
1 H-NMR
The measurement result of 1 H-NMR was as follows.

以上の結果から、得られた生成物がC60(−C64−4−OCH35(−CH3)であることが確認された。 From the above results, it was confirmed that the obtained product was C 60 (—C 6 H 4 -4-OCH 3 ) 5 (—CH 3 ).

・溶解度測定
更に、得られた生成物について、実施例1と同様にして、溶解度を測定した。結果を上記表1に示す。
-Solubility measurement Furthermore, about the obtained product, it carried out similarly to Example 1, and measured the solubility. The results are shown in Table 1 above.

[実施例5]
実施例1で得られた生成物を用いて、以下に記載の方法でレジスト評価を行なった。
(1)レジスト組成物の調製
(i)レジストであるZEP520A(日本ゼオン製、アニソール溶媒)を、非ハロゲン芳香族系溶媒であるアニソールで2倍に希釈した。
(ii)フラーレン誘導体として化合物1を、希釈前のZEP520Aに対して1重量%となるように添加し、スターラーにて一晩攪拌した。
(iii)攪拌後、孔直径0.1μmのフィルターでろ過し、レジスト組成物を得た。
[Example 5]
Using the product obtained in Example 1, resist evaluation was performed by the method described below.
(1) Preparation of resist composition (i) ZEP520A (manufactured by Nippon Zeon, anisole solvent) as a resist was diluted twice with anisole as a non-halogen aromatic solvent.
(Ii) Compound 1 as a fullerene derivative was added to 1 wt% with respect to ZEP520A before dilution, and the mixture was stirred overnight with a stirrer.
(Iii) After stirring, the mixture was filtered with a filter having a pore diameter of 0.1 μm to obtain a resist composition.

(2)レジスト膜の形成
上記にて調製したレジスト組成物をSi基板上に厚さ100nmとなるように回転塗布し(塗布工程)、170℃にて20分間、加熱処理をした(加熱工程)。
(2) Formation of resist film The resist composition prepared above was spin-coated on a Si substrate to a thickness of 100 nm (coating process), and heat-treated at 170 ° C. for 20 minutes (heating process). .

(3)露光
EB露光装置:JBX−6000FS(日本電子製)を用い、加速電圧:50kVにて露光を行なった。
(3) Exposure Using an EB exposure apparatus: JBX-6000FS (manufactured by JEOL Ltd.), exposure was performed at an acceleration voltage of 50 kV.

(4)現像・リンス
現像液としてZED−N50(日本ゼオン製)を用い、これに45秒間浸漬した(現像工程)。その後、リンス液としてIPA(イソプロピルアルコール)を用い、これに30秒間浸漬して現像液をすすぎ落とした。
(4) Development / Rinse ZED-N50 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used as a developer, and immersed in this for 45 seconds (development process). Thereafter, IPA (isopropyl alcohol) was used as a rinsing solution, and the developer was rinsed off by immersing in IPA (30 seconds).

(5)評価
(5)−1:感度評価
露光時間に対する残膜率(現像前の初期膜厚に対する現像後の膜厚の百分率)を膜厚計(KLAテンコール社製アルファステップ500)にて測定し、感度曲線を求めた。結果を図1に示す。図1において、実線が実施例5、破線が後述する比較例2である。
(5) Evaluation (5) -1: Sensitivity evaluation The remaining film ratio with respect to the exposure time (percentage of the film thickness after development with respect to the initial film thickness before development) was measured with a film thickness meter (alpha step 500 manufactured by KLA Tencor). A sensitivity curve was obtained. The results are shown in FIG. In FIG. 1, a solid line is Example 5 and a broken line is Comparative Example 2 described later.

(5)−2:解像力評価
線幅30nm〜200nmまでのLine&spacaパターンを形成し、SEM(日立S−5200)によって、断面観察を行なった。図2に、線幅50nm、70nm、100nmのLine&spaceパターンの、露光量120μCにおけるパターン断面形状の電子顕微鏡写真を表わす図面代用写真を示す。
(5) -2: Evaluation of resolving power A line & spa pattern having a line width of 30 nm to 200 nm was formed, and cross-sectional observation was performed using SEM (Hitachi S-5200). FIG. 2 shows a drawing-substituting photograph showing an electron micrograph of a pattern cross-sectional shape of a line & space pattern having line widths of 50 nm, 70 nm, and 100 nm at an exposure amount of 120 μC.

(5)−3:エッチング耐性評価
(i)パターン形成後、パターンとSi基板との段差を測定した。測定された段差の大きさを膜厚A(レジスト膜厚)とした。
(ii)以下の要領で、それぞれの所要時間ごとにサンプルを準備し、エッチング処理を行なった。
(CF4ガスによるRIEエッチング)
装置:サムコインターナショナル製RIE−10NR
エッチング条件:CF4、50W、70sccm、20Pa
エッチング時間:0秒、60秒、120秒、180秒、240秒、300秒
膜減り量測定:KLAテンコール社製アルファステップ500
(iii)パターンとSi基板との段差を測定した。測定された段差の大きさを膜厚Bとした。
(iv)アッシング後にパターン形成されていたSi基板と無パターン部のSi基盤の段差を測定した。測定された段差の大きさを膜厚Cとした。
なお、アッシングは以下の要領で行なった。
(O2アッシングによるレジスト剥離)
装置:サムコインターナショナル製RIE−10NR
アッシング条件:O2=20sccm、50W、20Pa、5分
膜減り量測定:KLAテンコール社製アルファステップ500
(5) -3: Evaluation of etching resistance (i) After pattern formation, the step between the pattern and the Si substrate was measured. The measured level difference was defined as film thickness A (resist film thickness).
(Ii) A sample was prepared for each required time and etched according to the following procedure.
(RIE etching with CF 4 gas)
Equipment: RIE-10NR manufactured by Samco International
Etching conditions: CF 4 , 50 W, 70 sccm, 20 Pa
Etching time: 0 seconds, 60 seconds, 120 seconds, 180 seconds, 240 seconds, 300 seconds Film loss measurement: Alpha step 500 manufactured by KLA Tencor
(Iii) The level difference between the pattern and the Si substrate was measured. The measured step size was defined as film thickness B.
(Iv) The level difference between the Si substrate patterned after ashing and the Si base of the non-patterned portion was measured. The measured step size was defined as film thickness C.
The ashing was performed as follows.
(Resist stripping by O 2 ashing)
Equipment: RIE-10NR manufactured by Samco International
Ashing conditions: O 2 = 20 sccm, 50 W, 20 Pa, 5 minutes Measurement of film loss: Alpha step 500 manufactured by KLA Tencor

(v)以下の計算式により、レジスト膜及びSi基板の膜減り量を求めた。
レジスト膜の膜減り量=膜厚A+膜厚C−膜厚B
Si基板の膜減り量=膜厚C
(vi)エッチング時間と膜減り量のグラフの傾きからレジスト膜とSi基板のエッチング速度を算出した。
(vii)レジスト膜のエッチング速度をSi基板のエッチング速度で除し、規格化した。
(viii)規格化したフラーレン誘導体を添加していないレジスト膜(後述の比較例2)のエッチング速度を、規格化したフラーレン誘導体を添加したレジスト膜(実施例5)のエッチング速度で除し、低下した速度の割合を向上率([%])として算出し、比較を行なった。
以上の結果を、表2に示す。
(V) The amount of film reduction of the resist film and the Si substrate was determined by the following calculation formula.
Reduction amount of resist film = film thickness A + film thickness C−film thickness B
Reduction amount of Si substrate film = film thickness C
(Vi) The etching rate of the resist film and the Si substrate was calculated from the slope of the graph of the etching time and the amount of film reduction.
(Vii) Normalization was performed by dividing the etching rate of the resist film by the etching rate of the Si substrate.
(Viii) The etching rate of the resist film to which the standardized fullerene derivative is not added (Comparative Example 2 to be described later) is divided by the etching rate of the resist film to which the standardized fullerene derivative is added (Example 5). The ratio of the obtained speed was calculated as an improvement rate ([%]) and compared.
The results are shown in Table 2.

(5)−4:LER(ラインエッジラフネス)評価
線幅70nmのLine&spaceパターンを形成し、SEM(日立S−5200)による上面観察で、Line400ポイントの各エッジ値分布の3σ値により示した。エッジ検出方法はスレッシュホールド法によって行なった。本手法により14箇所で測定を実施し、平均値を各サンプルのLER値とした。
以上の結果を、表3に示す。
(5) -4: LER (Line Edge Roughness) Evaluation A line & space pattern having a line width of 70 nm was formed, and the surface was observed by SEM (Hitachi S-5200) and indicated by 3σ values of each edge value distribution of Line 400 points. The edge detection method was the threshold method. Measurement was carried out at 14 locations by this method, and the average value was taken as the LER value of each sample.
The results are shown in Table 3.

[比較例2]
フラーレン誘導体を添加せずに、実施例1と同様のレジスト評価を行った。各評価結果を図1、図2、表2、表3にそれぞれ示す。
[Comparative Example 2]
Resist evaluation similar to that in Example 1 was performed without adding the fullerene derivative. Each evaluation result is shown in FIG. 1, FIG. 2, Table 2, and Table 3, respectively.

[結果:実施例5、比較例2]
<感度評価>
上記結果より、フラーレン誘導体の添加により感度が若干低下するが、低露光領域での膜減り現象が抑制されており、フラーレン誘導体の添加によりパターンコントラストが向上していることが分かった。
[Results: Example 5, Comparative Example 2]
<Sensitivity evaluation>
From the above results, it was found that the addition of the fullerene derivative slightly lowered the sensitivity, but the film reduction phenomenon in the low exposure region was suppressed, and the addition of the fullerene derivative improved the pattern contrast.

<解像力評価>
フラーレン誘導体添加による解像力・感度の低下は見られず、50nmまで解像していた。また未添加品である比較例2に比べて、実施例5はパターントップの矩形性が改善しており、本評価からもパターンコントラストが向上していることが分かった。
<Resolution evaluation>
The resolution and sensitivity were not lowered by the addition of the fullerene derivative, and the resolution was up to 50 nm. Moreover, compared with the comparative example 2 which is an additive-free product, in Example 5, the rectangularity of the pattern top was improved, and it was found from this evaluation that the pattern contrast was also improved.

<エッチング耐性評価>
フラーレン誘導体未添加のZEP520Aである比較例2に対して、実施例5はフラーレン誘導体の添加により7%のエッチング耐性の向上効果が得られた。
<Etching resistance evaluation>
Compared to Comparative Example 2 in which ZEP520A was not added with a fullerene derivative, Example 5 showed an effect of improving etching resistance by 7% by adding a fullerene derivative.

<LER評価>
フラーレン誘導体未添加である実施例2に対して、実施例5はLERが向上した。
<LER evaluation>
Compared to Example 2 in which no fullerene derivative was added, Example 5 has improved LER.

本発明のフラーレン誘導体は、任意の分野で使用することが可能である。中でも、本発明のフラーレン誘導体は極性有機溶媒に対して高い溶解性を有し、且つ、低コストで容易に製造可能であるという特徴を有することから、例えば、DVD、CD等の光ディスク材料の製造、半導体集積回路の作製、半導体集積回路作製用マスクの製造、液晶用集積回路の作製、液晶画面製造用レジスト材料等の用途に好ましく使用することができる。また、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーに加えて、EUV(極端紫外光)やEB(電子ビーム)などの光源短波長化に適応したフォトレジストや反射防止膜の機能を有した下層膜材料としてのフォトレジスト、ナノインプリント及び層間絶縁膜の用途に特に好ましく使用することができる。   The fullerene derivative of the present invention can be used in any field. Among them, the fullerene derivative of the present invention is characterized by having a high solubility in a polar organic solvent and can be easily produced at low cost. For example, production of optical disc materials such as DVD and CD. It can be preferably used for applications such as production of a semiconductor integrated circuit, production of a mask for producing a semiconductor integrated circuit, production of an integrated circuit for liquid crystal, a resist material for producing a liquid crystal screen. In addition to KrF excimer lasers and ArF excimer lasers, it can be used as an underlayer film material that functions as a photoresist and antireflection film suitable for shortening the wavelength of light sources such as EUV (extreme ultraviolet light) and EB (electron beam). It can be particularly preferably used for applications of photoresist, nanoimprint, and interlayer insulating film.

本発明の実施例及び比較例の感度評価の結果を表わすグラフである。実線が実施例5、破線が比較例2である。It is a graph showing the result of the sensitivity evaluation of the Example and comparative example of this invention. The solid line is Example 5 and the broken line is Comparative Example 2. 本発明の実施例及び比較例の解像力評価の結果を表わす図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph showing the result of the resolution evaluation of the Example and comparative example of this invention.

Claims (13)

常圧25℃におけるアニソールへの溶解性が10重量%以上であり、且つフラーレン骨格の下記式(I)で表わされる部分構造において、C1が水素原子又は任意の置換基と結合しており、少なくともC6〜C8が各々独立に下記式(II)で表わされる構造の有機基と結合している
ことを特徴とする、フラーレン誘導体。
(前記式(I)中、C1〜C10は何れもフラーレン骨格を構成する炭素原子を表わす。)
(前記式(II)中、Arは炭素数6以上18以下の芳香族性を有する炭化水素基を表し、Rは置換基を有してもよいアルキル基、アリール基を表わす。)
In a partial structure represented by the following formula (I) of the fullerene skeleton having a solubility in anisole at an atmospheric pressure of 25 ° C. of 10% by weight or more, C 1 is bonded to a hydrogen atom or an arbitrary substituent. A fullerene derivative, wherein at least C 6 to C 8 are each independently bonded to an organic group having a structure represented by the following formula (II).
(In the formula (I), C 1 to C 10 all represent carbon atoms constituting the fullerene skeleton.)
(In the formula (II), Ar represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and R represents an alkyl group or an aryl group which may have a substituent.)
前記式(II)中のArが、ナフタレン骨格を有する炭化水素基である
ことを特徴とする、請求項1に記載のフラーレン誘導体。
The fullerene derivative according to claim 1, wherein Ar in the formula (II) is a hydrocarbon group having a naphthalene skeleton.
前記式(II)で表わされる構造の有機基が、下記式(III)で表わされる
ことを特徴とする、請求項1に記載のフラーレン誘導体。
(前記式(III)中、Xは有機基又は第3周期以前のハロゲン原子を表わし、mは1以上4以下の整数を表わす。但し、mが2以上の場合、Xは同種類であってもよく、異なる種類であってもよい。)
The fullerene derivative according to claim 1, wherein the organic group having a structure represented by the formula (II) is represented by the following formula (III).
(In the formula (III), X represents an organic group or a halogen atom before the third period, and m represents an integer of 1 or more and 4 or less, provided that when m is 2 or more, X is the same type. Or different types.)
前記式(II)中のRが、炭素数1〜6のアルキル基である
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のフラーレン誘導体。
R in said formula (II) is a C1-C6 alkyl group, The fullerene derivative as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記式(II)中のRが、メチル基である
ことを特徴とする、請求項4記載のフラーレン誘導体。
The fullerene derivative according to claim 4, wherein R in the formula (II) is a methyl group.
前記式(I)中のC6〜C10が、各々独立に、前記式(II)で表わされる構造の有機基と結合している
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載のフラーレン誘導体。
C 6 to C 10 in the formula (I) are each independently bonded to an organic group having a structure represented by the formula (II). The fullerene derivative according to item.
前記式(I)中のC1が、炭素数1〜30の有機基と結合している
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載のフラーレン誘導体。
The fullerene derivative according to any one of claims 1 to 6, wherein C 1 in the formula (I) is bonded to an organic group having 1 to 30 carbon atoms.
前記式(I)中のC1が、メチル基と結合している
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載のフラーレン誘導体。
The fullerene derivative according to claim 1, wherein C 1 in the formula (I) is bonded to a methyl group.
前記式(I)中のC1が、アルケニル基と結合している
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載のフラーレン誘導体。
The fullerene derivative according to claim 1, wherein C 1 in the formula (I) is bonded to an alkenyl group.
前記フラーレン骨格が、フラーレンC60である
ことを特徴とする、請求項1〜9の何れか一項に記載のフラーレン誘導体。
The fullerene skeleton, characterized in that it is a fullerene C 60, fullerene derivative according to any one of claims 1 to 9.
請求項1〜10の何れか一項に記載のフラーレン誘導体が、溶媒に溶解してなる
ことを特徴とする、フラーレン誘導体溶液。
A fullerene derivative solution, wherein the fullerene derivative according to any one of claims 1 to 10 is dissolved in a solvent.
前記溶媒が、アルコキシベンゼンである
ことを特徴とする、請求項11記載のフラーレン誘導体溶液。
The fullerene derivative solution according to claim 11, wherein the solvent is alkoxybenzene.
請求項1〜10の何れか一項に記載のフラーレン誘導体を含有する
ことを特徴とする、フラーレン誘導体膜。
A fullerene derivative film comprising the fullerene derivative according to any one of claims 1 to 10.
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