JP2011502098A - ヒドロキシルアミンを含む溶液の安定化およびそれらの調整方法 - Google Patents

ヒドロキシルアミンを含む溶液の安定化およびそれらの調整方法 Download PDF

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Abstract

本願発明は、好ましくない分解に対してヒドロキシルアミン化合物を防止または安定化させるためのアミドキシムの使用に関する。

Description

本願発明は、ヒドロキシルアミンを含む安定化された組成物およびそれらの調製方法に関する。より詳細には、本願発明は、好ましくない分解に対してヒドロキシルアミン化合物を安定化させるためのアミドキシムの使用に関する。
水性ヒドロキシルアミンは化学合成において広く用いられているが、その不安定さにより、保管が必要な場合および生成物の純度が重要な反応においてその有用性が大いに制限されている。ヒドロキシルアミンを含む水性溶液の不安定性の問題は、これらの溶液がイオン交換技術により得られる場合に特に深刻である。
まさに過去10年間の間に、生命を失うこととなる悲劇的な爆発が、二つの事例において、ヒドロキシルアミンのない塩基を含む製造プロセス中に、不安定なヒドロキシルアミンの存在のために起こった。図1を参照せよ。
Leeによる半導体洗浄プロセスへのヒドロキシルアミンの導入のため(例えば、特許文献1および特許文献2参照)、ヒドロキシルアミンのない塩基の使用は、半導体処理中の化学的機械的平坦化まで、現在広がっている。
特許文献3;特許文献4;特許文献5;特許文献6;特許文献7;特許文献8;特許文献9;特許文献10;特許文献11;特許文献12;特許文献13;特許文献14;特許文献15;特許文献16;特許文献17;特許文献18;特許文献19;特許文献20;特許文献21;特許文献22;特許文献23;特許文献24;特許文献25およびその他には、ドイツのBASF Aktiengesellshaftにより1980年代半ばから開発され、または獲得された、ヒドロキシルアミンなしの塩基製造のための製造方法および安定化方法が記載されている。
特許文献26には、日本の昭和電工株式会社により開発されたヒドロキシルアミンなしの塩基の製造のための製造方法が記載されている。その他の文献にはヒドロキシルアミンなしの塩基を製造する方法中に使用される安定化剤のリストが記載されている。安定化剤は特許文献26の第19頁〜第21頁に開示されているものなどのように既知の安定化剤であってもよく、かつ以下のものを含む:8−ヒドロキシキノリン;N−ヒドロキシエチルエチレンジアミン−N,N,N’−三酢酸;グリシン;エチレンジアミン四酢酸;cis−1,2−ジアミノシクロヘキサン−N,N,N’,N’−四酢酸;N,N’−ジ(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N’−二酢酸;N−ヒドロキシエチルイミノ二酢酸;N,N’−ジヒドロキシエチルグリシン;ジエチレントリアミン五酢酸;エチレンビス(オキシエチレンニトリロ)四酢酸;ビスヘキサメチレントリアミン五酢酸;ヘキサメチレンジアミン四酢酸;トリエチレンテトラミン六酢酸;トリス(2アミノエチル)アミン六酢酸;イミノ二酢酸;ポリエチレンイミン;ポリプロピレンイミン;o−アミノキノリン;1,10−フェナントロリン;5−メチル−1,10−フェナントロリン;5−クロロ−1,10−フェナントロリン;5−フェニル−1,10−フェナントロリン;ヒドロキシアントラキノン;8−ヒドロキシキノリン−5−スルホン酸;8−ヒドロキシメチルキノリン;チオグリコール酸;チオプロピオン酸;1−アミノ−2−メルカプト−プロピオン酸;2,2−ジピリジル;4,4−ジメチル−2,2−ジピリジル;アンモニウムチオスルフェート;ベンゾトリアゾール;フラボン;モリン;クエルセチン;ゴッシペチン;ロビネチン;ルテオリン;フィセチン;アピゲニン;ガランギン;クリシン;フラボノール;ピロガロール;オキシアントラキノン;1,2−ジオキシアントラキノン;1,4−ジオキシアントラキノン;1,2,4−トリオキシアントラキノン;1,5−ジオキシアントラキノン;1,8−ジオキシアントラキノン;2,3−ジオキシアントラキノン;1,2,6−トリオキシアントラキノン;1,2,7−トリオキシアントラキノン;1,2,5,8−テトラオキシアントラキノン;1,2,4,5,−S-ペンタオオキシアントラキノン;1,6−S-ジオキシ−3−メチル−6−メトキシアントラキノン;キナリザリン;フラバン;2,3−ジヒドロヘキソノ−1,4−ラクトン;8−ヒドロキシキナルジン;6−メチル−S−ヒドロキシキナルジン;5,8−ジヒドロキシキナルジン;アントシアン;ペラゴニジン;シアニジン;デルフィニジン;ペオニジン;ペツニジン;マルビジン;カテキン;チオ硫酸ナトリウム;ニトリロ三酢酸;2−ヒドロキシエチルジスルフィド;1,4−ジメルカプト−2,3−ブタンジオール;チアミン塩酸塩;カテコール;4−tert−ブチルカテコール;2,3−ジヒドロキシナフタレン;2,3−ジヒドロキシ安息香酸;2−ヒドロキシ−ピリジン−N−オキシド;1,2−ジメチル−3−ヒドロキシピリジン−4−オン;4−メチルピリジン−N−オキシド;6−メチルピリジン−N−オキシド;1−メチル−3−ヒドロキシピリジン−2−オン;2−メルカプトベンゾチアゾール;2−メルカプトシクロヘキシルチアゾール;2−メルカプト−6−tertブチルシクロヘキシルチアゾール;2−メルカプト−4,S−ジメチルチアゾリン;2−メルカプトチアゾリン;2−メルカプト−S−tert−ブチルチアゾリン;テトラメチルチウラムジスルフィド;テトラ−n−ブチルチウラムジスルフィド;N,N’−ジエチルチウラムジスルフィド;テトラフェニルチウラムジスルフィド;チウラムジスルフィド;チオウレア;N,N’−ジフェニルチオウレア;ジ−o−トリチオウレア;エチレンチオウレア;チオセトアミド;2−チオウラシル;チオシアヌル酸;チオホルムアミド;チオアセトアミド;チオプロピオンアミド;チオベンズアミド;チオニコチンアミド;チオアセトアニリド;チオベンズアニリド;1,3−ジメチルチオウレア;1,3−ジエチル−2−チオウレア;1−フェニル−2−チオウレア;1,3−ジフェニル−2−チオウレア;チオカルバジド;チオセミカルバジド;4,4−ジメチル−3−チオセミカルバジド;2−メルカプトイミダゾリン;2−チオヒダントイン;3−チオウラゾール;2−チオウラミル;4−チオウラミル;チオペンタノール;2−チオバルビツール酸;チオシアヌル酸;2−メルカプトギノリン(2−mercaptoguinoline);2−メルカプト−4H−3,1−ベンズオキサジン;2−メルカプト−4H−3,1−ベンゾチアジン;チオサッカリン;2−メルカプトベンズイミダゾール;トリメチル亜リン酸塩;トリエチル亜リン酸塩;トリフェニル亜リン酸塩;トリメチルホスフィン;トリエチルホスフィン;およびトリフェニルホスフィン。
Cis−1,2−ジアミノシクロヘキサン−N,N,N’,N’−四酢酸は、市販により入手可能なヒドロキシルアミンのない塩基溶液中に一般的に使用される安定化剤である。
Figure 2011502098
50%ヒドロキシルアミンのない塩基中に含まれる必要な量の安定化剤を用いたとしても、金属不純物のためにヒドロキシルアミンの分解を防ぐ所望の効果を達成できないかもしれない。より高い濃度の安定化剤を利用した場合、過剰の安定化剤を除去することが必要となるかもしれない。
ヒドロキシルアミンなしの塩基(50%)溶液の市販により入手可能な試料はBASFから得られ、現在安定化されたヒドロキシルアミンの分解が容易であることを示していた。当該研究は塩化鉄(III)の形状の鉄(III)などの痕跡量の金属イオンにより汚染された場合、ヒドロキシルアミンが容易に分解しうることを示した。この論証中に使用される実験的手順は本明細書に記載される。
ヒドロキシルアミンのない塩基(50%)溶液の商業上の利用は、溶液に金属不純物を導入する。これは、順に、ヒドロキシルアミンのない塩基(50%)溶液中に非常に低濃度の痕跡量の金属であるにもかかわらず、そのような系中の、特にヒドロキシルアミンなしの塩基を含む洗浄溶液を半導体製造プロセスで使用している場合の、ヒドロキシルアミンのない塩基の分解を促進するであろう。ヒドロキシルアミンのない塩基(50%)溶液に対する痕跡金属の仕様は一般に10bbmより少ない。図2(Leeによる特許文献2の図9の再現)は種々の組成物のヒドロキシルアミン活性の割合を示す。L,N、およびRの組成物は以下のとおりである:(特許文献2の第12欄、第25−49行参照)。
Figure 2011502098
溶液は室温で80日保管された。その群で最も安定な組成物、組成物Nは、ヒドロキシルアミン溶液中で追加の安定化剤として作用するキレート化剤、カテコール、を含む。これは潜在的に高濃度の金属不純物を含み得る他の化合物との混合により組成物中に痕跡量の金属が導入されていたことを裏付ける。この場合、金属不純物を導入した化学化合物はアルカノアミンである。図2を参照。
調製された生成物中のカテコールの使用は、これらの生成物調製中でACTおよびTOKが続く。
ヒドロキシルアミン含有溶液の効果的な安定化剤は、少なくとも実質的に水溶液に溶解しうるべきである。例えばポストCMP洗浄中を含む半導体洗浄工程で使用される基材の多くが、金属エッチング残留物除去を含む。そのような金属性汚染はヒドロキシルアミン含有溶液の分解を促進しうる。しばしばキレート化剤と呼ばれる適切な錯化剤が、ヒドロキシルアミンの劣化を安定化するために必要とされる。配位により結合された中央金属イオンが同一分子中の二またはそれ以上の非金属原子(配位子)と連結するという金属キレートの官能性についてよくわかっている。複素環が各環の一部として中央金属原子と共に形成される。錯体がより溶液に溶解するようになる場合、洗浄工程で機能する。錯化生成物が溶液に溶解できない場合、金属表面の頂点上で不溶膜を形成することにより、不動態化剤となる。グリコール酸、グリオキシル酸、乳酸、およびホスホン酸などの、従来使用されている錯化剤は酸性であり、銅および酸化銅などの金属および金属酸化物を攻撃する傾向を有し、そのため、それらの効能を徐々に害する。
この状態は、金属酸化物に対してのみで、金属そのもの(すなわち、金属を含む用途において銅のような)に対してではない選択性を有する、安定なヒドロキシルアミン含有洗浄溶液を製造することを目的とする配合者に対して問題が存在する。したがって、金属基材に対して攻撃的でなく、かつ半導体製造工程中に形成される金属イオン残留物を効果的にキレートする錯化剤の必要性がある。そのようなキレート化剤はまた、ヒドロキシルアミン含有組成物に対する安定化剤としても機能しうる。
本願発明はこれらの問題に対処する。
米国特許第5,279,771号明細書 米国特許第5,334,332号明細書 米国特許第7,172,744号明細書 米国特許第7,105,078号明細書 米国特許第7,045,655号明細書 米国特許第7,029,557号明細書 米国特許第6,942,762号明細書 米国特許第6,908,956号明細書 米国特許第6,867,327号明細書 米国特許第6,758,990号明細書 米国特許第6,534,681号明細書 米国特許第6,524,545号明細書 米国特許第6,153,799号明細書 米国特許第5,906,805号明細書 米国特許第5,872,295号明細書 米国特許第5,837,107号明細書 米国特許第5,808,150号明細書 米国特許第5,783,161号明細書 米国特許第4,778,669号明細書 米国特許第4,645,579号明細書 米国特許第4,634,584号明細書 米国特許第4,629,613号明細書 米国特許第4,601,800号明細書 米国特許第4,576,804号明細書 米国特許第4,551,318号明細書 国際公開第2005/016817号 米国特許第3,480,391号明細書 米国特許第3,480,392号明細書 米国特許第3,48,0931号明細書
Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry by Peter Sykes
一態様において、本願発明は、ヒドロキシルアミンおよびアミドキシム化合物を含む水溶液に関し、当該アミドキシム化合物は劣化を防止し、またはヒドロキシルアミンを安定化させるために効果的な量で存在する。代表的な実施態様において、アミドキシム化合物はヒドロキシルアミンとニトリル化合物との間の反応から調整される。
代表的な実施態様において、ニトリル化合物は、アクリロニトリルまたは他の不飽和ニトリルと求核化合物とのシアノエチル化から導かれる。求核化合物は
(a)水、アルコール、フェノール、オキシム、硫化水素およびチオールなどの、一またはそれ以上の−OHまたは−SHを含む化合物;
(b)例えば、アンモニア、第1級および第2級アミン、ヒドラジン、およびアミドの、一またはそれ以上の−NH−基を含む化合物;
(c)カルボニル基の隣に−CH−、−CH2−、または−CH3基を備えるケトンまたはアルデヒド;
(d)−CHまたは−CH2−基が−CO2R、−CN、または−CONH−基の間に位置する、マロン酸エステル、マロンアミドおよびシアノアセトアミドなどの化合物、からなる群から選択されてもよい。
本発明の一実施態様は、効果的な量のアミドキシム化合物とヒドロキシルアミンを接触させることを含む、ヒドロキシルアミンの劣化を防止および/または安定化する方法であって、当該アミドキシム化合物はヒドロキシルアミンとニトリル化合物との反応から形成される。ヒドロキシルアミンは、水溶液として存在してもよい。一実施態様において、アミドキシムは以下の構造のいずれか一を有する:
Figure 2011502098
またはこれらの類似体であって、式中Xは対イオンであり、R、Ra、RbおよびRcはそれぞれ独立して、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから選択され、当該アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールは任意選択的に置換される。Rは任意選択的に置換されたアルキル基または置換されたヘテロアルキル基であってもよい。一実施態様において、Rは10より多い炭素原子を有する。本発明の他の実施態様において、アミドキシムは200以上の分子量を有する。
本発明の別の実施態様において、アミドキシムは以下の構造を有する:
Figure 2011502098
式中、R1およびR2は水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから独立して選択され;R3はアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールであり、式中アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールは任意選択的に置換され;YはO、NHまたはNOHである。
また、別の実施態様において、アミドキシムは以下の構造を有する;
Figure 2011502098
式中、R1、R2、R4、R5、R6およびR7は水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから独立して選択され;R3はアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールであり、式中、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールは任意選択的に置換され;YはO、NHまたはNOHである。
他の実施態様において、アミドキシムは1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピル]ヘキシトール;3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド;3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキプロパンイミドアミド;3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド;N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド;3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3,3’−(2,2−ビス((3−ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3,3’-(2,2’−(メチラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド;3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニラザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミド;N,N’−ヒドロキシアセトイミドアミド;N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミド;3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸;3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド;N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド);N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド;2−ジヒドロキシアセトイミドアミド;2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド;2−アミノ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド;2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド);N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド;3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシム;3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノイン−1−アミン;N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド;4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドおよびそれらの塩からなる群から選択されてもよい。
本発明の別の実施態様において、ニトリル化合物は、アクリロニトリルとの求核化合物のシアノエチル化から形成される。求核化合物は、(1)一またはそれ以上の−OHまたは−SHを含む化合物;(2)一またはそれ以上の−NH−基を含む化合物;(3)カルボニル基の隣に−CH−、−CH2−、または−CH3基を備えるケトンまたはアルデヒド;および(3)マロン酸エステル、マロンアミドおよびシアノアセトアミド、からなる群から選択されてもよい。一またはそれ以上の−OHまたは−SHを含む化合物は、これらに限定されないが、例えばアルコール、フェノール、オキシム、硫化水素およびチオールを含む。一またはそれ以上の−NH−基を含む化合物は、これらに限定されないが、アンモニア、第1級または第2級アミン、ヒドラジン、およびアミドを含む。
本発明の一態様はまた、ヒドロキシルアミンを含む溶液を安定化する方法、アクリロニトリルと求核化合物とのシアノエチル化から誘導された少なくとも一のニトリル化合物を溶液に添加するステップを含む方法に関する。
前述の一般的な記載および続く詳細な記載は典型的で説明のためのものであり、要求された本発明のさらなる説明を提供することを意図することが理解されよう。
添付する図は、本発明の更なる理解を提供することを意図し、導入されるものであり、この明細書の一部を構成し、本発明の実施態様および本発明の理論を説明するために提供された既述とともに例示する。
図1は日本のNissin Chemical Co.でのヒドロキシルアミンのない塩基を製造する装置のための工程流れ図である。 図2は特許文献2の図9の再現である。
本願発明の一実施態様は、ヒドロキシルアミンおよびアミドキシム化合物(すなわち、いちまたはそれ以上のアミドキシム官能基を含む化合物)を含む水性組成物であって、アミドキシム化合物が金属(または金属酸化物)と錯体化し、ヒドロキシルアミンの劣化を防止および/または安定化させるものである。
特定の実施態様において、ヒドロキシルアミンは遊離塩基形態である。他の特定の実施態様において、遊離塩基形態は水中で50%溶液である。
任意選択的に、ヒドロキシルアミン含有組成物は、さらに一またはそれ以上の有機溶媒を含む。
一実施態様において、アミドキシム化合物はヒドロキシルアミンの分解の度合いを妨げるかまたは小さくすることによりヒドロキシルアミンを安定化する。
任意選択的に、当該組成物は一またはそれ以上の界面活性剤を含む。
任意選択的に、当該組成物は、金属または金属酸化物と錯化またはキレート化する官能基を含む、一またはそれ以上の追加の化合物を含む。
任意選択的に、当該組成物は一またはそれ以上の酸または塩基を含む。
代表的な実施態様において、当該組成物は、遊離塩基50%溶液として約0.1%から99.99%のヒドロキシルアミンと、約0.01%から約99.9%の一またはそれ以上のアミドキシム化合物(すなわち、一またはそれ以上のアミドキシム官能基を有する化合物)とを含む。
代表的な実施態様において、アミドキシム化合物を、他のキレート化化合物と共に、またはヒドロキサム酸、チオヒドロキサム酸、N−ヒドロキシウレア、N−ヒドロキシカルバメートおよび/もしくはN−ニトロソ−アルキル−ヒドロキシルアミン基などの、錯体化またはキレート化機能を提供する他の官能基を備えた化合物と共に、組み合わせて使用してもよい。
単一分子中の多数のアミドキシム官能基は、多座結合を可能とするため、有利であろう。多座結合は多くの理由、例えば多座配位子が単座配位子よりも高い会合定数を有する傾向があるために有利である。より高い会合定数は、例えば表面から除去が困難な残留物の除去を容易にするのに有用である。
いくつかの実施態様において、単座配位子の使用は、例えば、それらの合成の容易さのために半導体処理において好ましい。
他の実施態様において、水および/または配位子が溶解しうる溶媒が好ましい。
アミドキシム官能基は以下の化学式を有する:
Figure 2011502098
特定の実施態様において、RaおよびRbは独立して水素、アルキル、ヘテロアルキル、アルキル−アリール、またはアルキル−ヘテロアリール基である。Rはアルキル、アルキル−アリール、またはアルキル−ヘテロアリール基から独立して選択される。これらの実施態様において、金属中心に対するアミドキシムのキレート化は、金属中心との反応において、金属中心との見かけの共有結合が形成するように、NRabからプロトンが失われうるために、より好ましい。
別の実施態様において、NRabはRcでさらに置換され、以下の化学式を有する塩を形成する:
Figure 2011502098
任意の対イオンを使用してもよい。例は、これらに限定されないが、塩化物(Cl-)、臭素化物(Br-)、ヨウ化物(I-)、硫酸塩(SO4 2-),PF6 -またはClO4 -を含む。Rcは水素、アルキル、アルキル−アリール、またはアルキル−ヘテロアリール基であってもよい。
a、Rbおよび/またはRcは任意選択的に、一またはそれ以上の複素環を形成するように連結してもよい。
本発明のアミドキシム化合物は、代表的な実施態様において、以下に示すようなそれらの互変異性体として存在してもよい:
Figure 2011502098
これらの互変異性(または共鳴)形状中で主にまたは完全に存在する化合物は、本願発明の範囲内に含まれる。
代表的な実施態様において、本明細書中で述べるアミドキシム化合物は以下の化合物およびそれらの互変異性体を含む:
Figure 2011502098
式中、Rは上記で特定したとおりであり、一またはそれ以上のRa、RbおよびRcに任意選択的に連結して単環または複数の環を形成してもよい。
代表的な実施態様において、アミドキシム化合物は塩の形で下記の構造を有し、式中Alkは下記で特定するアルキル基である。
Figure 2011502098
この実施態様において、三つのアルキル基は独立して選択される。特定の実施態様において、アルキル基はメチルまたはエチルである。
代表的な実施態様において、Rは上記のとおり特定される。アルキル基は直鎖または分岐であってもよく、鎖中に不飽和結合(例えば、アルケンおよび/またはアルキン)を含んでもよい。
アルキル基は任意の数の炭素原子および水素原子を含んでもよく、任意選択的に、これらに限定されないが、アルキル、ハロ、アリール、ヘテロアリール、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=SまたはSO2OHで置換されてもよい。より少ない数の炭素原子を有するアルキル基がDMSOおよび水などの極性溶媒中により溶解できる傾向がある一方、より大きい数の炭素を有するアルキル基は他の有利な特性、例えば界面活性特性を有することができる。代表的な実施態様において、アルキル基は1から10の炭素原子、例えば1から6の炭素原子を含む。他の代表的な実施態様において、アルキル基は10またはそれ以上の炭素原子、垰手場12から24の炭素原子を含む。
アルキル基の例は、これらに限定されないが、メチル、エチル、n−プロピル、sec−プロピル、シクロプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロブチル、ペンチル(分岐または非分岐)、シクロペンチル、ヘキシル(分岐または非分岐)、シクロヘキシル、ヘプチル(分岐または非分岐)、シクロヘプチル、オクチル(分岐または非分岐)、シクロオクチル、ノニル(分岐または非分岐)、およびデシル(分岐または非分岐)を含む。
アルキル基を含むアミドキシム化合物の例は、これらに限定されないが、以下を含む:
Figure 2011502098
Figure 2011502098
例は、二つまたはそれ以上のアミドキシム官能基に付加しているアルキル基をさらに含む。代表的な実施態様において、ジ−アミドキシム化合物は:
Figure 2011502098
式中、Rはアルキレン基である。適切な基の例は、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン等を含む。本明細書中で特定されるように、用語「アルキル」はアルキレン、アルケニルおよびアルキニレン基を包含するものとみなされる。
ジ−アミドキシム化合物の特定の例は、これらに限定されないが、以下を含む。
Figure 2011502098
ジ−アミドキシム化合物の製造は、実施例中に提供される。
アルキン−含有アミドキシム化合物の特定の例は以下に示すとおりである:
Figure 2011502098
アルキル基が=Oで置換された場合、当該アルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。特定の実施態様において、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化できる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。アルキル基は以下の官能性を含んでもよい:−(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合される。
そのため、アミドキシム基を付加しているアルキル基は、単に、例えば一またはそれ以上の独立して選択されたハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素またはヨウ素で置換されてもよい。一実施態様において、ハロゲンはアミドキシム基に対してアルキル基の対蹠的な(すなわち正反対の)端で置換されている。これは、特に例えばもしハロゲンがフッ素であった場合に、例えば界面活性を提供する。ハロゲン置換されたアルキル基で置換されたアミドキシム基の特定の例は以下に示すとおりである:
Figure 2011502098
β位で置換された化合物は、容易に入手できる出発物質から都合よく合成される。
そのような化合物の例は、これらに限定されないが、以下を含む:
Figure 2011502098
式中、R1およびR2は独立して選択されたアルキル基、アリール基もしくはヘテロアリール基またはハロゲン原子である。
置換アルキルアミドキシム分子の特定の例は、これらに限定されないが、以下を含む:
Figure 2011502098
これらの分子のいくつかは異なる異性体として存在しうることに留意すべきである。例えば:
Figure 2011502098
異なる異性体は炭素−13NMRにより区別しうる。
代表的な実施態様において、アミドキシムは以下の構造を有する:
Figure 2011502098
式中、「n」は1からNに変化し、yは1からYnに変化する;Nは0から3に変化する;Ynは0から5に変化する。この式において、R1はアルキレン基であり;Ryは独立して、アルキル基、またはヘテロアルキル基、アルキル−アリール基およびアルキル−ヘテロアリール基から選択されるか、R1と隣接してXnと直接的に結合するヘテロ環を形成する。R1はまた、アミドキシム基が直接的に一またはそれ以上のヘテロ原子と結合するように直接結合であってもよい。Xnは、ホウ素、窒素、酸素、珪素、リンまたはイオウから選択されたヘテロ原子またはヘテロ原子の基である。各々のヘテロ原子またはヘテロ原子の基および各々のアルキル基は、互いから独立して選択される。上記式は、アルキル基を直接的に有するアミドキシム基を含む。アルキル基は、ヘテロ原子またはヘテロ原子の基から独立して選択されたNで置換されている。各々のヘテロ原子またはヘテロ原子の基は、一またはそれ以上の独立して選択されたアルキル基またはヘテロアルキル基で、それ自身置換されている。
代表的な実施態様において、Xは酸素である。この場合、Xは、エーテル基(−O−)、エステル(−O−CO−)、−O−CO−O−、−O−CO−NH−、−O−CO−NR2−、−O−CNH−、−O−CNH−O−、−O−CNH−NH−、−O−CNH−NR2−、−O−CNOH−、−O−CNOH−O−、−O−CNOH−NH−または−O−CNOH−NR2−の一部であってもよく、式中R2はアルキル基、ヘテロアルキル基、アリール基、アルキル−アリール基、ヘテロアリール基およびアルキル−ヘテロアリール基から独立して選択される。
別の代表的な実施態様において、Xは窒素原子である。この場合、Xは以下の基の一部であってもよい:−NR2H、−NR2−、−NR23−(適切な対イオンと共に)、−NHNH−、−NH−CO−、−NR2−CO−、−NH−CO−O−、−NH−CO−NH−、−NH−CO−NR2−、−NR2−CO−NH−、−NR2−CO−NR3、−NH−CNH−、−NR2−CNH−、−NH−CNH−O−、−NH−CNH−NH−、−NH−CNH−NR2−、−NR2−CNH−NH−、−NR2−CNH−NR3−、−NH−CNOH−、−NR2−CNOH−、−NH−CNOH−O−、−NH−CNOH−NH−、−NH−CNOH−NR2−、−NR2−CNOH−NH−、−NR2−CNOH−NR3−。R2からR3は独立して、アルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロアリール基から選択され、式中、ヘテロアルキル基およびヘテロアリール基は一またはそれ以上のヘテロ原子もしくはヘテロ原子の基で置換されていなくとも、または置換されていてもよく、またはそれ自身が他のヘテロアルキル基で置換されていてもよい。一以上のヘテロ置換基が存在する場合、置換基は、それらが特定の官能基(例えばアミド基)の一部を形成しない限り、互いに独立して選択される。
別の代表的な実施態様において、Xはホウ素である。
別の代表的な実施態様において、Xはリンである。特定の実施態様において、Xは−OPO(OH)(OR2)基または−OPO(OR2)(OR3)基である。
別の実施態様において、Xはイオウである。特定の実施態様において、Xはスルホキシドまたはスルホンである。
ヘテロアルキル基の特定の例は、これらに限定されないが、アゼチジン、オキセタン、チエタン、ジチエタン、ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジヒドロチオフェン、テトラヒドロチオフェン、ピペリジン、ピロリン、ピロリジン、テトラヒドロピラン、ジヒドロピラン、チアン、ピペラジン、オキサジン、ジチアン、ジオキサンおよびモルフォリンを含む。これらの環状基はアミドキシム基に直接的に結合してもよく、またはアルキル基を通じてアミドキシム基に結合してもよい。
ヘテロアルキル基は、一またはそれ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子の基で置換されていなくても、もしくは置換されていてもよく、またはそれ自身が他のヘテロアルキル基で置換されていてもよい。一またはそれ以上のヘテロ置換基が存在していた場合、置換基は、それらが特定の官能基(例えばアミド基)の一部を形成していない限り、独立して選択される。一またはそれ以上の置換基は、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。また、ヘテロアルキル基は一またはそれ以上のアミドキシム官能基でそれ自身置換されていてもよい。
ヘテロアルキル基が=Oで置換される場合、当該アルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。好ましくは、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化しうる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。ヘテロアルキル基は以下の官能性を含んでもよい:(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基もしくはヘテロアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合している。
アミンは、本発明の使用に対し特に万能な官能基であり、一部にはその調製の容易さのためである。例えば、後述するアクリロニトリルを用いることにより、種々の官能化されたアミンを合成しうる。
特定の実施態様は、これらに限定されないが、以下を含む:
Figure 2011502098
式中、RaおよびRbは独立して選択された水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルキル−アリール、またはアルキル−ヘテロアリール基である。
Rはそれ自身がアルキレン基またはヘテロ原子もしくはヘテロ原子の基であってもよい。ヘテロ原子は一またはそれ以上のアルキル基で置換されていてもよい。
Rはアリールであってもよい。用語「アリール」は芳香環を含む基を指す。アリール置換基の特定の例はフェニル基である。
アリール基は無置換であってもよい。無置換アリールに結合しているアミドキシムの特定の例は次のとおりである:
Figure 2011502098
アリール基はまた、一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基は互いに独立して選択される。
ヘテロアルキル基を含むアミドキシムの特定の例は以下を含む:
Figure 2011502098
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。特定の実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。
置換アリールアミドキシル分子の特定の例は以下を含む:
Figure 2011502098
Rはまたヘテロアリールであってもよい。用語ヘテロアリールは、一またはそれ以上のヘテロ原子をその芳香環中に含むアリール基を指す。一またはそれ以上のヘテロ原子は、例えば、ホウ素、窒素、酸素、ケイ素、リンおよびイオウから独立して選択される。ヘテロアリール基の例は、これらに限定されないが、ピロール、フラン、チオフェン、ピリジン、メラミン、ピラン、チイン、ジアジンおよびチアジンを含む。
ヘテロアリール基は無置換でもよい。無置換ヘテロアリールアミドキシム化合物の特定の例は以下である:
Figure 2011502098
ヘテロアリール基がそのヘテロ原子を通じてアミドキシムに結合されてもよい(例えば、対イオンを伴う以下の分子)ことに留意すべきである:
Figure 2011502098
ヘテロアリール基は一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基はお互いに独立して選択される。
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一またはそれ以上のアルキル基は既に定義されたアルキル基であり、一またはそれ以上のヘテロアルキル基は既に定義されたヘテロアルキル基である。
アルキルアリール基は用語アリールの範囲内である。用語「アルキル−アリール」はアルキル基を有する(すなわち直接結合する)アミドキシム基を指す。そして、アルキル基はそれ自身アリール基で置換される。同様に、アルキル−ヘテロアリール基は用語ヘテロアリールの範囲内である。
無置換アルキル−アリールアミドキシム化合物の特定の例は以下である:
Figure 2011502098
あるいは、一またはいずれかのアルキル基およびアリール/ヘテロアルキル基は置換されていてもよい。アルキル基が置換される場合、一またはそれ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子を含む基で置換されてもよい。アリール/ヘテロアルキル基が置換される場合、一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基は互いに独立して選択される。
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。アルキル基はまた、それ自身一またはそれ以上のアミドキシム官能基で置換されてもよい。
ヘテロアルキル基が=Oで置換される場合、該ヘテロアルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。好ましくは、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化しうる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。アルキル基は以下の官能性を含んでもよい:(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基もしくはヘテロアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合される。
ヘテロアルキル−アリール基は用語アリールの範囲内である。用語「ヘテロアルキル−アリール」はヘテロアルキル基を有する(すなわち直接結合する)アミドキシム基を指す。そして、ヘテロアルキル基はそれ自身アリール基で置換される。同様に、ヘテロアルキル−アリール基は用語ヘテロアリールの範囲内である。
ヘテロアルキル基は既に定義された任意のアルキル基である。また、アリール/ヘテロアリール基は既に定義された任意のアリール基である。
ヘテロアルキル基およびアリール/ヘテロアリール基のいずれもが無置換であってもよい。一方、一またはいずれかのヘテロアルキル基およびアリール/ヘテロアリール基は置換されていてもよい。ヘテロアルキル基が置換される場合、一またはそれ以上のヘテロアルキル基、またはヘテロ原子含有基で置換されてもよい。アリール/ヘテロアリール基が置換される場合、一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基は互いに独立して選択される。
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。代表的な実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。アルキル基はまた、それ自身一またはそれ以上のアミドキシム官能基で置換されてもよい。
ヘテロアルキル基が=Oで置換される場合、該ヘテロアルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。好ましくは、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化しうる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。アルキル基は以下の官能性を含んでもよい:(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基もしくはヘテロアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合される。
任意の種類のR基に対して好ましい置換基は、四価の窒素である。言い換えれば、任意の上記の基は−NRabcで置換されてもよく、RaからRcは本明細書で定義されたとおり独立して選択されたR基である。一実施態様において、RaからRcは、1から6の炭素原子を有する無置換飽和アルキル基である。例えば、一またはそれ以上の(例えば全ての)RaからRcはメチルおよび/またはエチルである。この実施態様について、四価の窒素は好ましくはアミドキシム基に対して対蹠的な位置で置換される。例えば、Rが式(CH2nの直鎖無置換飽和アルキル基である場合、四価の窒素は当該アルキル基の一端であり、アミドキシム基は他端である。この実施態様において、nは好ましくは、1、2、3、4、5または6である。
一実施態様において、本願発明は、アミドキシム官能基を一つだけ含むアミドキシム分子を提供する。他の実施態様において、本願発明は二またはそれ以上のアミドキシム基を含むアミドキシム分子を提供する。実際に、例えば、ポリマーが、付加するアミドキシム官能基を有する繰り返し単位を有する場合、多数の官能基を単一分子に含んでもよい。一以上のアミドキシム官能基を含むアミドキシム化合物の例は、本願明細書のいたるところに既に記載されている。
アミドキシムは、以下のようにニトリル含有分子から都合よく調製されてもよい:
Figure 2011502098
一般的に、Ra=Rb=Hを有する分子を調製するために、ヒドロキシルアミンを使用する。所望のアミドキシム中のRaおよびRbの一またはいずれもが水素でない場合、アミドキシムは対応するヒドロキシルアミンを用いること、または一度形成されたアミドキシムをさらに反応させること、のいずれかにより調製してもよい。これは、例えば、アミドキシムの分子内反応により生じてもよい。
したがって、一以上のアミドキシム官能基を含むアミドキシム分子は、一以上のニトリル基を有する前駆体から都合よく調製することができる。このようにして合成された二つのアミドキシム官能基を有する特定のアミドキシム分子は以下を含む:
Figure 2011502098
本願発明のアミドキシムへのニトリル前駆体を形成する代表的な方法の一つは、求核剤での脱離基の求核置換によるものである。求核剤は当業者によく知られている(例えば、非特許文献1参照)。好適な求核剤の例は−OH、−SH、−NHまたは好適なCH−基を含む分子であり、例えば低pKa(例えば約15以下)を有するものである。OH、SHおよびNH−に関し、その求核性が増加するように、水素は求核剤として作用する前に任意選択的に除去される。CH−に関し、それら水素は、それが求核剤として作用しうるように好適な塩基で通常除去される。
脱離基は当業者によく知られている。例えば、非特許文献1参照。好適な脱離基の例は、ハロゲン(例えば、Cl、Br、I)、O−トシル、O−メシラートおよび当業者によく知られた他の脱離基を含む。脱離基として作用するための能力は、プロトン酸またはルイス酸のいずれかの酸の添加により増強されてもよい。
一実施態様において、ニトリルを次のように形成することができる:
Figure 2011502098
この例において、R3はアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレン−ヘテロアリール、またはアルキレン−アリール基から独立して選択される。XはO、S、Nおよび好適なCから選択されるいずれの求核剤であってもよい。Nは1から3に変化する。Yは脱離基である。
XH=OHに関し、当該OHはアルコール基であってもよく、または、例えば、ヘミアセタールもしくはカルボン酸基の一部であってもよい。
X=NH−に関し、NHは、第一級もしくは第二級アミン(すなわち、NH2またはNHR5)、NH−CO−、NH−CNH−、NH−CHOH−または−NHNR56(式中、R5およびR6は独立して選択されたアルキル、へテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキル−アリールである)の一部であってもよい。
XH=CH−に関し、安定化されたアニオンが形成されてもよい。XHは、これらに限定されないが、−CHCO−R5、−CHCOOH、−CHCN、−CHCO−OR5、−CHCO−NR56、−CHCNH−R5、−CHCNH−OR5、−CHCNH−NR56、−CHCNOH−R5、−CHCNOH−OR5および−CHCNOH−NR56から選択されてもよい。
特定の例において、求核剤は次のとおりである:
Figure 2011502098
式中、R5およびR6は独立して選択されたアルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールもしくはアルキル−アリールまたはこれらの基のいずれかで任意選択的に置換されたヘテロ原子である。代表的な実施態様において、いずれの一または両方のR5およびR6は、任意選択的にアルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキル−アリールで独立して置換された酸素または窒素であり、例えば以下のとおりである:
Figure 2011502098
当該化合物はまた、任意の上記求核剤を用いるいずれの種類の求核反応により形成されてもよい。
代表的な実施態様において、以下の反応がアミドキシム化合物のためのニトリル前駆体を形成するのに用いられる:
Figure 2011502098
この例において、XはNの独立して選択された置換基を有し、Nは上記で定義される。各Rnは、すでに定義されたとおり水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールおよびアルキルアリールから独立して選択される。Xは求核剤である。アクリロニトリルは、所望されるとおり置換されてもよい。
例えば、アクリロニトリルは次の式を有してもよい:
Figure 2011502098
式中、R4、R5およびR6は、水素、ヘテロ原子、ヘテロ基、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、アルキル−アリール、アルキル−ヘテロアリールおよびヘテロアリールから独立して選択される。
本願発明はまた、無置換または置換アクリロニトリルへの求核剤の付加により調製される、半導体処理中に使用されるアミドキシム化合物に関する。一度アクリロニトリルへの求核付加が起こると、中間体は当業者に知られた標準的な化学を用いて官能化されうる:
Figure 2011502098
ここで、Yは脱離基である。
この反応の適応性を示す単純な求核剤の例は以下を含む:
Figure 2011502098
この反応は、詳細には多価アミドキシム化合物(すなわち、二またはそれ以上のアミドキシム官能基を含む分子)の合成に適用されたときに、特に万能である。例えば、二またはそれ以上のNH基を有する化合物を官能化するのに使用することができる。一の特定の例において、当該反応は、二またはそれ以上の第1級アミンを含む分子を官能化するのに使用することができる:
Figure 2011502098
ここで、nは1またはそれ以上であり、例えば1から24である。
さらに第一級アミンの官能化ができる。例えば、四価のアミドキシム、例えばEDTAの機能等価体、を都合よく形成してもよい:
Figure 2011502098
式中、R10はアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレンまたはヘテロアリーレンである。別の実施態様において、R10は直接結合である−すなわち、出発物質はヒドラジンである。R10がCH2CH2である場合のこの反応の例を、実施例において提供する。
別の代表的な実施態様において、二またはそれ以上の第二級アミンを有する分子を官能化してもよい:
Figure 2011502098
ここで、R10は上記のとおり定義され、R11およびR12はアルキル、ヘテロアルキル、アリールまたはヘテロアリールから独立して選択される。また、R10が直接結合である実施態様も意図する。
例えば、第二級アミンは環系の一部であってもよい:
Figure 2011502098
ここでR10およびR11は上記のとおり定義される。代表的な実施態様において、半導体処理で使用される一般的な溶媒をアミドキシム官能基と共に官能化してもよい。例えば:
Figure 2011502098
これらの反応の詳細は実施例中に含まれる。
同様に、酸素求核剤を、アミドキシム分子へのニトリル前駆体を提供するために用いてもよい。一実施態様において、求核剤はアルコールである:
Figure 2011502098
ここで、R3はアルキル、ヘテロアルキル、アリールまたはヘテロアリールである。
ポリアルコール化合物を官能化してもよい。ポリ−アルコールは一以上のアルコール官能基を含む分子である。例えば、次のものがポリアルコールである:
Figure 2011502098
ここで、nは0またはそれ以上であり、例えば0から24である。一例において、nは0である(グリコール)。他の例において、nは6である(ソルビトール)。
他の例において、ポリオールはポリマーの一部を形成する。例えば、反応がポリエチレンオキサイドを含むポリマーと行なわれてもよい。例えば、ポリマーはまさにエチレンオキサイド単位を含んでもよく、またはコポリマーとして(すなわち、一またはそれ以上の他のモノマー単位とともに)ポリエチレンオキサイド単位を含んでもよい。例えばポリマーはポリエチレンオキサイドを含むブロックコポリマーであってもよい。コポリマー、特にブロックコポリマーに関し、アルコール単位を含まないモノマー単位を含んでもよい。例えば、ポリマーはポリエチレングリコール(PEG)のブロックを含んでもよい。ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコールのコポリマー(例えば、ブロックコポリマー)は、ポリエチレングリコールのブロックの界面活性特性を利用および調整することができるため、有利であってもよい。
炭素求核剤もまた用いることができる。多くの炭素求核剤が当分野で知られている。例えば、エノール基は求核剤として作用することができる。より硬い炭素ベース求核剤を炭素の脱水素化により発生させてもよい。十分に強い塩基が提供されれば水素を有する多くの炭素を脱水素化させることができるが、炭素求核剤を発生させるために、弱い塩基(例えば、NaOEtまたはLDA)を使用することができることがより都合のよい場合がある。結果として、一実施態様において、20またはそれ以下の、例えば15またはそれ以下のpKaを有するCH基を脱水素化し、炭素ベース求核剤を形成する。
好適な炭素ベース求核剤の例は、β−ジケトン官能性を有する分子である(用語β−ジケトンはまた、アルデヒド、エステル、アミド、および他のC=Oを含む官能基を包含すると理解される。さらに、一またはいずれかのC=O基は、NHまたはNOHにより置き換えられてもよい)。
例えば:
Figure 2011502098
ここでR1およびR2は、独立して選択されたアルキル基、ヘテロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基およびヘテロ原子である。
1=R2=OEtであるこの反応の連続の特定の例を実施例中に提供する。ニトリル基は、α位の水素のより低いpKaに対して作用する。これは現に、しばしば反応条件の調整が、アクリロニトリルとの求核剤の反応によりすでに形成されたシアノ化合物がそのα位で脱水素化し、第二のアクリロニトリル基と反応することを妨げるのに好ましくは利用されることを意味する。例えば、塩基および反応条件(例えば、温度)の選択をこの第二反応を妨げるのに用いることができる。しかしながら、この観察は、一またはそれ以上のニトリル官能性を既に含む分子を官能化するのに利点をもたらすことができる。例えば、次の反応は塩基性条件下で起こる:
Figure 2011502098
シアノエチル化方法は、通常触媒としての強塩基を必要とする。そのような塩基のほとんどは、例えば、酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物である。これらの金属は、ひいては、アミドキシム組成物溶液中の不純物として存在しうるからである。アミドキシム化合物溶液中のそのような金属の存在は、電子的使用のために、より詳細には半導体製造方法のためにならびにヒドロキシルアミン遊離塩基および他のラジカル過敏性反応化学物質のための安定化剤として受け入れることができない。
代表的なアルカリ塩基は、これらに限定されないが、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシドおよびそれらの類似物などの金属イオンのない有機アンモニウムヒドロキシド化合物である。
広く知られている水溶性アミドキシム化合物は、本願発明の組成物および方法で使用するのに一般的に適している。特に興味深いことに、それらのアミドキシム化合物は、例えば、以下に実施例から選択されるような半導体工業において有用である。これらの代表的なアミドキシム化合物はまた、それらの合成のための反応経路も含む。
用語を、ChemBioDrawUltra(CambridgeSoft,M.A.)を用いて、化学構造からそれらの対応する化学名へ翻訳する。ソルビトールの反応からの生成物の場合、シアノエチル化ソルビトールを、化学式C243266とともに1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−(2−シアノエチル)ヘキシトールとしてのそのCAS番号[2465−92−1]および1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトール、CAS番号[950752−25−7]として対応するアミドキシム化合物により命名する。
略語:
Figure 2011502098
ニトリルおよびシアノエチル化ニトリル化合物からのアミドキシム化合物の代表的な合成。
アミドキシム化合物へのニトリル前駆体を製造する反応:
ジエチルアミンキシン(diethylaminexine)のシアノエチル化:
Figure 2011502098
ジエチルアミン(1g、13,67mmol)およびアクリロニトリル(0.798g、15mmol、1.1eq)を水(10cm3)に溶解した溶液を室温で3時間攪拌し、その後、混合物を塩化メチレン(2×50cm3)で抽出した。有機抽出物を減圧化で蒸発させ、純粋なシアノエチル化生成物3−(ジエチルアミノ)プロパンニトリル(1.47g、85.2%)をオイルとして得た。
グリシンのモノシアノ化:
Figure 2011502098
グリシン(5g、67mmol)を水(10cm3)に懸濁させ、氷浴で<30℃の温度に保ちながら、TMAH(25%水溶液、24.3g、67mmol)をゆっくりと添加した。次いで、混合物を10℃まで冷却し、アクリロニトリル(3.89g、73mmol)を添加した。混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。次いで、混合物をHCl(6M、11.1cm3)で中和し、15cm3まで濃縮し、EtOHで100cm3まで希釈した。沈殿した固体を濾過により収集し、熱水(6cm3)で溶解させ、EtOH(13cm3)で再沈殿させ、2−(2−シアノエチルアミノ)酢酸(5.94g、69.6%)を白色固体、融点192℃;mp190−191℃)で得た。
ピペリジンのシアノエチル化:
Figure 2011502098
ピペラジン(1g、11.6mmol)およびアクリロニトリル(1.6g、30.16mmol、2.6eq)を水(10cm3)に溶解した溶液を室温で5時間攪拌し、その後、混合物を塩化メチレン(2×50cm3)で抽出した。有機抽出物を減圧下で蒸発させ、純粋な二倍にシアノエチル化された化合物3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリル(2.14g、94.7%)を白色固体、mp66−67℃として得た。
2−エトキシエタノールのシアノエチル化:
Figure 2011502098
2−エトキシエタノール(1g、11.1mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.138g、0.33mmol)の氷水で冷却された混合物にアクリロニトリル(0.618g、11.6mmol)を添加し、混合物を室温で24時間攪拌した。次いで、0.1M HCl(3.3cm3)で中和し、CH2Cl2(2×10cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をクーゲルロール蒸留し、生成物3−(2−エトキシエトキシ)プロパンニトリル(1.20g、75.5%)を無色オイル、bp100−130℃/20Torrとして得た。
2−(2−ジメチルアミノエトキシ)エタノールのシアノエチル化:
Figure 2011502098
2−(2−ジメチルアミノエトキシ)エタノール(1g、7.5mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.094g、0.225mmol)の氷水で冷却された混合物にアクリロニトリル(0.418g、7.9mmol)を添加し、混合物を室温で24時間攪拌した。次いで、0.1M HCl(2.3cm3)で中和し、CH2Cl2(2×10cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、Et2O、10%CH2Cl2、0−10%EtOH)で精製し、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)プロパンニトリルをオイルとして得た。
イソブチルアルデヒドのシアノエチル化:
Figure 2011502098
イソブチルアルデヒド(1g、13.9mmol)およびアクリロニトリル(0.81g、15mmol)を徹底的に混合し、氷浴で冷却した。トリトンB(40%MeOH溶液、0.58g、1.4mmol)を添加した。混合物を室温で一晩攪拌した。次いで、0.1M HCl(14cm3)で中和し、CH2Cl2(100cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、クーゲルロール蒸留し、生成物4,4−ジメチル−5−オキソペンタンニトリル(0.8g、50.7%)をオイル、bp125−130℃/20Torrとして得た。
アニリンのシアノエチル化:
Figure 2011502098
シリカを真空中100℃以上で加熱することにより活性化し、ついで窒素下で室温まで冷却した。活性化シリカ(10g)にアニリン(1.86g、20mmol)およびアクリロニトリル(2.65g、50mmol)を吸着させ、フラスコに堅く栓をした。次いで、内容物を60℃で、マグネチックスターラーにより6日間攪拌した。この時間の後、混合物を室温まで冷却し、MeOHで抽出した。抽出物を乾燥するまで蒸発させ、残留物を高真空化でクーゲルロール蒸留し、生成物3−(フェニルアミノ)プロパンニトリル(2.29g、78.4%)を固定されて(on standing)結晶化するオイルとして得た;bp120−150℃/1−2Torr(文献値bp120℃/1Torr)、mp50.5−52.5℃。
エチレンジアミンのシアノエチル化:
Figure 2011502098
アクリロニトリル(110g、137cm3、2.08mol)を、エチレンジアミン(25g、27.8cm3、0.416mol)および水(294cm3)の力強く攪拌された混合物に40℃で30分かけて添加した。添加中、温度が40℃で保持されるように25℃の水浴で冷却する必要があった。次いで、混合物を、さらに40℃で2時間および80℃で2時間攪拌した。過剰のアクリロニトリルと半分の水を蒸発させて除き、残留物を、室温まで冷却しながら、白色固体として得、MeOH−水(9:1)で再結晶し、純粋な生成物3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラプロパンニトリル(86.6g、76.4%)を白色結晶、mp63−65℃として得た。
エチレングリコールのシアノエチル化:
Figure 2011502098
小スケール:エチレングリコール(1g、16.1mmol)をトリトンB(40%MeOH溶液、0.22g、0.53mmol)と混合し、アクリロニトリル(1.71g、32.2mmol)を添加する間、氷浴中で冷却した。混合物を室温で60時間攪拌した後、0.1M HCl(0.6cm3)で中和し、CH2Cl2(80cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をクーゲルロール蒸留して、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1.08g、39.9%)を淡色オイル、bp150−170℃/20Torrとして得た。
大スケール:エチレングリコール(32.9g、0.53mol)をトリトンB(40%MeOH溶液、2.22g、5.3mol)と混合し、アクリロニトリル(76.2g、1.44mol)を添加する間、氷浴中で冷却した。混合物をゆっくりと室温まで温めた後、60時間攪拌し、その後、0.1M HCl(50cm3)で中和し、CH2Cl2(300cm3)で抽出した。抽出物をシリカ栓に3回通して茶色い着色を減少させ、1H−NMRによる純度では、10gの水(全重量96g、1HNMR積分値から計算された水の量)を含んだ生成物を86g(量的収率)で琥珀色のオイルとして得た。
マロン酸ジエチルのシアノエチル化:
Figure 2011502098
マロン酸ジエチル(1g、6.2mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.13g、0.31mmol)をジオキサン(1.2cm3)に溶解させた溶液に、アクリロニトリル(0.658g、12.4mmol)を滴下により添加し、混合物を60℃で一晩攪拌した。次いで、混合物を室温まで冷却し、0.1M HCl(3cm3)で中和し、氷水(10cm3)に注いだ。30分間、結晶を沈殿させた。これらを濾過により収集し、EtOHから再結晶させ、ジエチル2,2−ビス(2−シアノエチル)マロネート(1.25g、75.8%)を白色固体、mp62.2−63.5℃として得た。
ジエチル2,2−ビス(2−シアノエチル)マロネートの加水分解:
Figure 2011502098
ジエチル2,2−ビス(2−シアノエチル)マロネート(2g、7.51mmol)をTMAH(25%水溶液、10.95g、30.04mmol)に室温で添加した。混合物を24時間攪拌し、次いで0℃まで冷却した。12M HCl(2.69cm3、32.1mmol)と氷(3g)との混合物を添加し、混合物をCH2Cl2(5×50cm3)で抽出した。抽出物を真空下で蒸発させ、2,2−ビス(2−シアノエチル)マロン酸(0.25g、15.8%)を無色の非常に粘性のオイルとして得た(文献分解値158℃)。
2−(ビス(2−シアノエチル)アミノ)酢酸を得るためのグリシンのジシアノエチル化:
Figure 2011502098
グリシン(5g、67mmol)を水(10cm3)中に懸濁させ、氷浴で<30℃の温度に保ちながら、TMAH(25%水溶液、24.3%、67mmol)をゆっくり添加した。次いで、混合物を10℃まで冷却し、アクリロニトリル(7.78g、146mmol)を添加した。混合物を一晩攪拌し、室温までゆっくりと温めた。次いで、還流凝縮器を用いて、50℃で2時間加熱した。氷で冷却した後、混合物をHCl(6M、11.1cm3)で中和し、粘性オイルまで濃縮した。これをアセトン(100cm3)に溶解し、濾過してNMe4Clを除去した。濾過液を減圧下で濃縮してオイルとして得、それをもう一度アセトン(100cm3)で処理し、濾過してさらにNMe4Clを除去した。濾過液の濃縮により、2−(ビス(2−シアノエチル)アミノ)酢酸(11.99g、99.3%)を無色の粘性オイルとして得、室温で1週間かけて結晶化させ、固体生成物、mp73℃を得た(文献mp77.8−78.8℃)。二重13Cシグナルは、CDCl3溶液中で部分的に両性イオン形状であることを示す。
文献の方法でNaOHを用いるときは、形成されたNaClは容易に除去され、必要なアセトン処理は1回である。
3,3’−(2,2’(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルを得るためのN−メチルジエタノールアミンのジシアノエチル化:
Figure 2011502098
N−メチルジエタノールアミン(2g、17mmol)およびアクリロニトリル(2.33g、42mmol)の冷却され、攪拌された混合物に、TMAH(25%水溶液、0.25cm3、0.254g、7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。次いで、Et2OとCH2Cl2との混合物(1:1、250cm3)を用いてシリカを通して濾過し、濾過されたものを減圧下で蒸発させ、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(2.85g、74.4%)を無色オイルとして得た。
無水グリシンのジシアノエチル化:
Figure 2011502098
無水グリシン(2g、17.5mmol)をアクリロニトリル(2.015g、38mmol)と0℃で混合し、TMAH(25%水溶液、0.1cm3、0.1g、2.7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。形成された固体をEtOHから再結晶し、3,3’−(2,5−ジオキソピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリル(2.35g、61%)を白色固体、mp171−173℃として得た(文献mp166℃)。
アセトアミドのN,N−ジシアノエチル化:
Figure 2011502098
アセトアミド(2g、33.9mmol)をアクリロニトリル(2.26g、42.7mmol)と0℃で混合し、TMAH(25%水溶液、0.06cm3、0.06g、1.7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。混合物をEt2O/CH2Cl2(200cm3)の助けによりシリカのパッドを通して濾過し、濾過液を減圧下で濃縮した。生成物を150℃/2mmHgでクーゲルロール中で回転させながら加熱し、副生成物を除去して、N,N−ビス(2−シアノエチル)アセトアミド(0.89g、15.9%)を粘性オイルとして得た。
アミドのN−置換体は、アミドの回転のために非等価である。
アンモニアのトリシアノエチル化:
Figure 2011502098
アンモニア(35%水溶液、4.29、88mmol)を、水(9.75cm3)中の氷で冷却された酢酸(5.5g、91.6mmol)に滴下により添加し、次いで、アクリロニトリル(4.65g、87.6mmol)を添加した。混合物を還流下で3日間攪拌し、その後、氷で冷却し、水性TMAH(25%水溶液、10.94g、30mmol)を添加した。混合物を氷で1時間冷却し続けた。形成された結晶を濾過により収集し、水で洗浄した。生成物を高真空中で乾燥し、3,3’,3’’−ニトリロトリプロパンニトリル(2.36g、45.8%)を白色固体、mp59−61℃(文献mp59℃)として得た。
反応を中和させるのにNaOHを用いた場合(文献方法)、収率は高くなった。54.4%。
シアノアセトアミドのジシアノエチル化:
Figure 2011502098
水(5cm3)中のシアノアセトアミド(2.52g、29.7mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.3g、0.7mmol)の攪拌された混合物に、アクリロニトリル(3.18g、59.9mmol)を冷却しながら、30分かけて添加した。次いで、混合物を室温で30分間攪拌し、次いで1時間放置した。EtOH(20g)および1M HCl(0.7cm3)を添加し、混合物を全ての固体が溶解するまで加熱した。室温まで冷却することにより、結晶が得られ、濾過により収集し、EtOHから再結晶させ、2,4−ジシアノ−2−(2−シアノエチル)ブタンアミド(4.8g、84.7%)を淡黄色固体、mp118−120℃(文献mp118℃)として得た。
アントラニロニトリルのN,N−ジシアノエチル化:
Figure 2011502098
アントラニロニトリル(2g、16.9mmol)をアクリロニトリル(2.015g、38mmol)と0℃で混合し、TMAH(25%水溶液、0.1cm3、0.1g、2.7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。生成物をCH2Cl2に溶解し、Et2OとCH2Cl2と混合物(1:1、250cm3)を用い、シリカを通して濾過した。濾過液を蒸発させて乾燥し、固体生成物をEtOH(5cm3)から再結晶して、3,3’−(2−シアノフェニルアザンジイル)ジプロパンニトリル(2.14g、56.5%)をオフホワイト固体、mp79−82℃として得た。
マロノニトリルのジシアノエチル化:
Figure 2011502098
マロノニトリル(5g、75.7mmol)をジオキサン(10cm3)に溶解し、次いでトリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド(トリトンB,40%MeOH溶液、1.38g、3.3mmol)を溶解した。アクリロニトリル(8.3g、156mmol)を添加しながら、混合物を冷却した。混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。次いで、HCl(1M、3.3cm3)で中和し、氷水に注いだ。混合物をCH2Cl2(200cm3)で抽出し、抽出物を減圧下で蒸発させた。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、1:1EtOAc−鉱油(petroleum))で精製し、続く再結晶により1,3,3,5−テトラカルボニトリル(1.86g、14.3%)を得た。mp90−92℃(文献mp92℃)
ペンタエリスリトールのテトラシアノエチル化:
Figure 2011502098
ペンタエリスリトール(2g、14.7mmol)をアクリロニトリル(5cm3、4.03g、76mmol)と混合し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(=TMAH、25%水溶液、0.25cm3、0.254g、7mmol)を添加している間、混合物を氷浴で冷却した。次いで、混合物を室温で20時間攪拌した。反応時間後、混合物をEt2OとCH2Cl2との混合物(1:1、250cm3)を用い、シリカを通して濾過し、濾過液を減圧下で蒸発させ、3,3’−(2,2’−ビス((2−シアノエトキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ジプロパンニトリル(5.12g、100%)を無色オイルとして得た。
ソルビトールのヘキサシアノエチル化:
Figure 2011502098
ソルビトール(2g、11mmol)をアクリロニトリル(7cm3、5.64g、106mmol)と混合し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(=TMAH,25%水溶液、0.25cm3、0.254g、7mmol)を添加する間、混合物を氷浴で冷却した。次いで、さらに別のTMAH0.25cm3を24時間後に添加し、混合物を室温で48時間攪拌した。反応時間後、混合物をEt2OとCH2Cl2との混合物(1:1、250cm3)を用い、シリカを通して濾過し、濾過液を減圧下で蒸発させ、全てシアノエチル化された生成物(4.12g、75%)を無色オイルとして得た。
3,3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルを得るためのジエタノールアミンのトリエチルシリル化:
Figure 2011502098
ジエタノールアミン(2g、19mmol)およびTMAH(25%水溶液、0.34cm3、0.35g、9.5mmol)をジオキサン(5cm3)中に溶解し、氷で冷却し、攪拌した溶液に、アクリロニトリル(3.53g、66.1mmol)を滴下により添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、室温まで温めた。さらなるアクリロニトリル(1.51g、28mmol)およびTMAH(0.25cm3、7mmol)を添加し、さらに24時間、攪拌を続けた。粗混合物をシリカのパッドに通して濾過し(Et2O/CH2Cl2を溶出液として)、ジオキサンを蒸発により除去した。残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、不純物をEt2Oで除去し、次いで生成物をEtOAcで溶出)により精製し、3,3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1.67g、33%)をオイルとして得た。
アミドキシム化合物の製造反応
N’−ヒドロキシアセトイミドアミドを得るためのアセトニトリルの反応:
Figure 2011502098
アセトニトリル(0.78g、19mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、4.65cm3、5.02g、76mmol、4eq)をEtOH(100cm3)に溶解した溶液を還流下で1時間攪拌し、その後、溶媒を減圧下で除去し、残留物をiPrOHから再結晶して、生成物N’−ヒドロキシアセトイミドアミド(0.63g、45%)を固体、mp134.5−136.5℃として得た。
N’−ヒドロキシオクタンイミドアミドを得るためのオクタノニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(1cm3)中のオクタノニトリル(1g、7.99mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.74cm3、0.79g、12mmol、1.5eq)を室温で7時間攪拌した。次いで、水(10cm3)を添加した。これにより結晶が沈殿することとなり、これらを濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物N’−ヒドロキシオクタンイミドアミド(0.94g、74.6%)を白色固体、mp73−75℃として得た。
2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミドを得るためのクロロアセトニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(1cm3)中のクロロアセトニトリル(1g、13mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.89cm3、0.96g、14.6mmol、1.1eq)を30−50℃で30分間攪拌した。次いで、混合物をEt2O(3×50cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で蒸発し、生成物2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド(0.81g、57.4%)を黄色固体、mp79−80℃で得た。
3−アミノ−N−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミドを得るためのエチル2−シアノアセテートの反応:
Figure 2011502098
EtOH(1cm3)中のエチルシアノアセテート(1g、8.84mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.19cm3、1.29g、19.4mmol、2,2eq)を不定期に回転させながら1時間室温で放置した。形成された結晶を濾過で収集し、高真空ライン中で乾燥させ、無色固体、3−アミノ−N−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、mp158℃(分解)(文献mp150℃)を得た。
N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−ヒドロキシプロピオニトリルの反応:
Figure 2011502098
3−ヒドロキシプロピオニトリルおよびヒドロキシルアミンの当モル混合物を攪拌しながら40℃まで8時間加熱した。溶液を一晩放置し、非常にごくオフホワイトの沈殿物を得た。沈殿した固体を濾過し、iPrOHで洗浄し、乾燥させ、非常に純粋な白色結晶性固体N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミドを得た。mp94℃。
3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸の異性体を得るための2−シアノ酢酸の反応:
Figure 2011502098
2−シアノ酢酸(1g、11.8mmol)をEtOH(10cm3)中に溶解し、ヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.79cm3、0.85g、12.9mmol、1.1eq)を添加した。混合物を40℃で30分間温め、形成した結晶(シアノ酢酸ヒドロキシルアンモニウム)を濾過で取り出し、水(5cm3)中に溶解した。追加のヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.79cm3、0.85g、12.9mmol、1.1eq)を添加し、混合物を室温で一晩攪拌した。酢酸(3cm3)を添加し、混合物を数時間放置した。沈殿した固体を濾過により取り出し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸(0.56g、40%)を白色固体として得た。二つの異性体としてmp136.5℃(文献値144℃)
FTIRおよびNMRを用いる生成物の特性分析は以下のとおりである:νmax(KBr)/cm−1 3500−3000(br)、3188、2764、1691、1551、1395、1356、1265および1076;δH(300MHz;DMSO−d6;Me4Si)10.0−9.0(br,NOHおよびCOOH)、5.47(2H,brs,NH2)および2.93(2H,s,CH2);δC(75MHz;DMSO−d6;Me4Si)170.5(COOH少量異性体)、170.2(COOH主異性体)、152.8(C(NOH)NH2主異性体)148.0(C(NOH)NH2少量異性体)、37.0(CH2主異性体)および34.8(CH2少量異性体)。
N’1,N’6−ジヒドロキシアジプイミドアミドを得るためのアジポニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(10cm3)中のアジポニトリル(1g、9mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.24cm3、1.34g、20mmol、2.2eq)を室温で2日間攪拌し、次いで、80℃で8時間攪拌した。混合物を冷却させ、沈殿した結晶を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥し、生成物N’1,N’6−ジヒドロキシアジプイミドアミド(1.19g、75.8%)を白色固体、mp160.5(分解)として得た。(文献分解168−170℃)
N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド)を得るためのセバコニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(12cm3)中のセバコニトリル(1g、6mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.85cm3、0.88g、13.4mmol、2.2eq)を室温で2日間攪拌し、次いで、80℃で8時間攪拌した。混合物を冷却し、沈殿した結晶を濾過で収集し、高真空ライン中で乾燥し、生成物N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド)(1g、72.5%)を得た;mp182℃。
3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミドを得るための2−シアノアセトアミドの反応:
Figure 2011502098
EtOH(6cm3)中の2−シアノアセトアミド(1g、11.9mmol)およびヒドロキシアミン(0.8cm3、13mmol、1,1eq)を還流下で2.5時間、攪拌した。溶媒を減圧下で除去し、残留物をCH2Cl2で洗浄し、生成物3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド(1.23g、88.3%)を白色固体、mp159℃として得た。
N’,2−ジヒドロキシアセトイミドアミドを得るためのグリコロニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(10cm3)中のグリコロニトリル(1g、17.5mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、2.15cm3、35mmol、2eq)を還流下で6時間攪拌し、次いで、室温で24時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、1:3EtOH−CH2Cl2)で精製し、生成物N’,2−ジヒドロキシアセトイミドアミド(0.967g、61.7%)をオフホワイト固体、mp63−65℃として得た。
4−シアノ−N’−ヒドロキシブタンイミドアミドを得るための5−ヘキシンニトリルの反応:
Figure 2011502098
5−ヘキシンニトリル(0.93g、10mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.22cm3、20mmol)の溶液を還流下で10時間攪拌し、その後揮発性物質を減圧下で除去して、生成物4−シアノ−N’−ヒドロキシブタンイミドアミド(1.30g、100%)を白色固体、mp99.5−101℃として得た。
2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド)を得るためのイミノジアセトニトリルの反応:
Figure 2011502098
市販のイミノジアセトニトリル(Alfa−Aesar)を、水中に化合物を分散させ、塩化メチレンで抽出し、次いで抽出物から有機溶媒を除去することにより精製し、白色固体を得た。MeOH(6.9ml)および水(6.8ml)中の精製したイミノジアセトニトリル(0.82g)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、2.12ml、2.28g、34.5mmol、4eq)を室温で48時間攪拌した。揮発性物質を減圧下蒸発させ、無色の液体を得、それをEtOH(40℃)で粉砕し、2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド)(1.23g、88.7%)を白色固体、mp135−136℃として得た。(文献mp138℃)
N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミドを得るための3−メチルアミノプロピオンニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(1cm3)中の3−メチルアミノプロピオニトリル(1g、11.9mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.8cm3、0.864g、13.1mmol、1.1eq)を30−50℃で3時間攪拌し、次いで、室温で一晩中攪拌した。溶媒を減圧下(ロータリーエバポレーターに次いで高真空ラインにより)で除去し、生成物N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミドをとろりとした淡黄色オイルとして得た。
3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−(ジエチルアミノ)プロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(10cm3)中の3−(ジエチルアミノ)プロパンニトリル(1g、8mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.73cm3、11.9mmol)を還流するように24時間加熱し、その後、溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターにより除去した。残留物を凍結乾燥させ、それがゆっくりと固体化するまで高真空ライン中で保持し、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド(1.18g、92.6%)を白色固体、mp52−54℃として得た。
3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’,3’’−ニトリロトリプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応:
Figure 2011502098
3,3’,3’’−ニトリロトリプロパンニトリル(2g、11.35mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、2.25g、34mmol)をEtOH(25cm3)に溶解した溶液を80℃で一晩攪拌し、次いで、室温で24時間攪拌した。白色沈殿物を濾過により収集し、高真空中で乾燥して、3,3’,3’’−ニトリロトリル(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.80g、57.6%)を白色結晶性固体、mp195−197℃(分解)として得た。
3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−(2−エトキシエトキシ)プロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
3−(2−エトキシエトキシ)プロパンニトリル(1g、7mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.64cm3、10.5mmol)をEtOH(10cm3)で溶解した溶液を還流するように24時間加熱し、その後、溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターで除去した。残留物を凍結乾燥させ、高真空ライン中に数時間保持し、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド(1.2g、97.6%)を無色オイルとして得た。
3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)プロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)プロパンニトリル(0.5g、2.68mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.25cm3、4mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌し、その後溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターで除去した。残留物を凍結乾燥させ、高真空ライン中で数時間保持し、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド(0.53g、90.1%)を淡黄色オイルとして得た。
3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応:
Figure 2011502098
EtOH(8cm3)中の3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(0.8g、3mmol)のNH2OH(0.74cm3、12.1mmol)の処理により、3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.09g、100%)がオイルとして得られた。
3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るためのイミノジプロピオニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(8cm3)中のイミノジプロピオニトリル(1g、8mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1cm3、1.07g、16mmol、2eq)を室温で2日間攪拌し、次いで80℃で8時間攪拌した。混合物を冷却させ、沈殿した結晶を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.24g、82.1%)を白色固体、mp180℃として得た。(文献値160℃)
EDTA類似体を製造するように、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラプロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラプロパンニトリル(1g、4mmol)およびNH2OH(50%水溶液、1.1cm3、18.1mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。形成された固体を濾過により収集し、真空下で乾燥させ、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.17g、76.4%)を白色固体、mp191−192℃として得た。
3,3’−(2,2’−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2,2’−ビス((2−シアノエトキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ジプロパンニトリルのヒドロキシアミンとの反応:
Figure 2011502098
3,3’−(2,2’−ビス((2−シアノエトキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ジプロパンニトリル(1g、2.9mmol)をEtOH(10ml)に溶解した溶液に、NH2OH(50%水溶液、0.88ml、0.948g、14.4mmol)を添加し、混合物を80℃で24時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。溶媒および過剰のNH2OHをロータリーエバポレーター中で蒸発させ、次いで12時間の高真空により3,3’−(2,2’−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(0.98g、70.3%)を白色固体、mp60℃として得た。
3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2−シアノフェニルアザンジイル)ジプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応:
Figure 2011502098
EtOH(10ml)中の3,3’−(2−シアノフェニルアザンジイル)ジプロパンニトリル(1g、4.46mmol)のNH2OH(1.23ml、20mmol)との処理により粗生成物が得られ、それをCH2Cl2で破砕して、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.44g、100%)を固体、分解81℃として得た。
N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミドを得るためのN,N−ビス(2−シアノエチル)アセトアミドのヒドロキシルアミンとの反応:
Figure 2011502098
EtOH(5ml)中のN,N−ビス(2−シアノエチル)アセトアミド(0.5g、3.03mmol)のNH2OH(0.56ml、9.1mmol)との処理により、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド(0.564g、100%)を白色固体、mp56.4−58℃として得た。
3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応:
Figure 2011502098
EtOH(10ml)中の3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1g、4.4mmol)のNH2OH(0.82ml、13.3mmol)との処理により、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.28g、100%)をオイルとして得た。
3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るためのグリコール誘導体3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ジプロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1g、5mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.77cm3、12.5mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌し、次いで室温で24時間攪拌した。溶媒および過剰のNH2OHを蒸発除去し、残留物を凍結乾燥させ、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.33g、100%)を粘性オイルとして得た。
3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリル(1g、5.2mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.96cm3、15.6mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を加熱して24時間還流させ、その後、混合物を室温まで冷却した。形成された固体を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.25g、93.3%)を白色結晶、分解238℃として得た。(褐色着色>220℃)
1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトールを得るためのシアノエチル化ソルビトール化合物のヒドロキシルアミンとの反応:
Figure 2011502098
ソルビトールのシアノエチル化生成物(0.48g、0.96mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.41ml、0.44g、6.71mmol)をEtOH(5ml)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、残留物のNMR分析により転換が不十分であることが示された。生成物を水(10ml)およびEtOH(100ml)に溶解し、NH2OH(0.5g、7.6mmol)を添加した。混合物を80℃でさらに7時間攪拌した。反応後、全ての揮発性物質を除去し、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)3−イミノプロピルヘキシトール(0.67g、100%)を白色固体、mp92−94℃(分解)として得た。
N’−ヒドロキシベンズイミドアミドを得るためのベンゾニトリルの反応:
Figure 2011502098
ベンゾニトリル(0.99cm3、1g、9.7mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.89cm3、0.96g、14.55mmol、1.5eq)を還流下、EtOH(10cm3)中48時間攪拌した。溶媒を減圧下で蒸発させ、水(10cm3)を残留物に添加した。混合物を塩化メチレン(100cm3)で抽出し、有機抽出物を減圧下で蒸発させた。残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製し、生成物N’−ヒドロキシベンズイミドアミド(1.32g、100%)を白色結晶性固体、mp79−81℃として得た。(文献値79−80℃)。この方法は、ベンゼン環を有する全ての出発原料に適している。
N’−ヒドロキシ−3−フェニルプロパンイミドアミドを得るための3−フェニルプロピオニトリルの反応:
Figure 2011502098
フェニルプロピオニトリル(1g、7.6mmol)をEtOH(7.6cm3)中、N’−ヒドロキシベンズイミドアミドの調製と同じ方法でヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.94cm3、15.2mmol、2eq)と反応させ、生成物N’−ヒドロキシ−3−フェニルプロパンイミドアミド(0.88g、70.5%)を白色固体、mp42−43℃として得た。
N’−ヒドロキシ−3−メチルベンズイミドアミドを得るためのm−トルニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(8.5cm3)中のm−トルニトリル(1g、8.54mmol)およびヒドロキシルアミン(0.78cm3、12.8mmol、1.5eq)の反応をN’−ヒドロキシルベンズイミドアミドの調製と同じ方法で行ない、生成物N’−ヒドロキシ−3−メチルベンズイミドアミド(1.25g、97.7%)を白色固体、mp92℃として得た(文献値88−90℃)。
N’−ヒドロキシ−2−フェニルアセトイミドアミドを得るためのベンジルシアニドの反応:
Figure 2011502098
EtOH(8.5cm3)中のベンジルシアニド(1g、8.5mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.04cm3、17mmol、2eq)をN’−ヒドロキシベンズイミドアミドの調製と同じ方法(抽出でEtOAcを使用した)で反応させ、生成物N’−ヒドロキシ−2−フェニルアセトイミドアミド(1.04g、81.9%)を淡黄色固体、mp63.5−64.5℃として得た(文献値57−59℃)。
2−アミド−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドを得るためのアントラニロニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(42.5cm3)中のアントラニロニトリル(1g、8.5mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.57cm3、9.3mmol、1.1eq)を還流下で24時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去し、残留物を水(5cm3)およびCH2Cl2(100cm3)の間に分配した。有機層をロータリーエバポレーター中および続く高真空ライン中で乾燥するまで蒸発させ、生成物2−アミド−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド(1.16g、90.3%)を固体、mp85−86℃として得た。
イソインドリン−1,3−ジオンジオキシムを得るためのフタロニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(25cm3)中のフタロニトリル(1g、7.8mmol)およびヒドロキシルアミン(1.9cm3、31.2mmol、4eq)を還流下で60時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去し、残留物をEtOH(2cm3)およびCH2Cl2(2cm3)で洗浄して、結晶化生成物イソインドリン−1,3−ジオンジオキシム(1.18g、85.4%)を淡黄色固体、mp272−275℃(分解)として得た(文献値271℃)。
結晶化生成物3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシムまたは3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノリン−1−アミンを得るための2−シアノフェニルアセトニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(25cm3)中の2−シアノフェニルアセトニトリル(1g、7mmol)およびヒドロキシルアミン(1.7cm3、28.1mmol、4eq)を還流下で60時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去した。残留物をEtOH−水(1:4、15cm3)から再結晶させ、結晶化生成物3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシムまたは3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノリン−1−アミン(1.15g、85.9%)を固体、mp92.5−94.5℃として得た。
N’−ヒドロキシシンナムイミドアミドを得るためのシンナモニトリルの反応:
Figure 2011502098
ピペラジンのシアノエチル化:
シンナモニトリル(1g、7.74mmol)およびヒドロキシルアミン(0.71cm3、11.6mmol、1.5eq)をEtOH(7cm3)中でAO6のために記載したように反応させ(精製に二つのクロマトグラフィー分離を必要とした)、N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド(0.88g、70%)を明るい橙色固体、mp85−87℃として得た(文献値93℃)。
生成物N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミドを得るための5−シアノフタリドの反応:
ピペリジンのシアノエチル化:
EtOH(50cm3)中に5−シアノフタリド(1g、6.28mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.77cm3、0.83g、1.26mmol、2eq)を溶解した溶液を室温で60時間攪拌し、次いで、還流下で3時間攪拌した。室温まで冷却した後、一晩放置し、形成された固体を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド(1.04g、86.2%)を白色固体、mp223−226℃(分解)で得た。
4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドを得るための4−クロロベンゾニトリルの反応:
Figure 2011502098
4−クロロベンゾニトリル(1g、7.23mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.67cm3、10.9mmol、1.5eq)をEtOH(12.5cm3)に溶解した溶液を還流下で48時間攪拌した。溶媒を減圧下で除去し、残留物をCH2Cl2(10cm3)で洗浄して、生成物4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド(0.94g、76%)を白色固体、mp133−135℃として得た。
N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミドを得るための3−(フェニルアミノ)プロパンニトリルの反応:
Figure 2011502098
3−(フェニルアミノ)プロパンニトリル(1g、6.84mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.63cm3、10.26mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を還流するように24時間加熱し、その後、溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターにより除去した。残留物に水(10cm3)を添加し、混合物をCH2Cl2(100cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、Et2O)により精製して、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド(0.77g、62.8%)を白色固体、mp93−95℃として得た(文献値mp91−91.5℃)。
生成物N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミドを得るための4−ピリジンカルボニトリルの反応:
Figure 2011502098
EtOH(10cm3)中のピリジンカルボニトリル(1g、9.6mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.88cm3、14.4mmol、1.5eq)を還流下で18時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去し、残留物をEtOHから再結晶して、生成物N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド(1.01g、76.7%)を固体、mp203−205℃として得た。
イソブチルアルデヒド、マロン酸ジエチル、シアノアセトアミド、無水グリシン、グリシン、およびマロノニトリルのシアノ化および続くヒドロキシルアミンとの反応からの化合物は、対応するアミドキシムを製造しない。しかし、これらのモノおよびマルチ−シアノエチル化生成物は、それら自身が良好なキレート特性を有することを示し、かつ同表面からの洗浄残留物に関し用いることができる。
以下の構造はアミドキシム化合物を用いる金属錯体化を表す。
Figure 2011502098
アミドキシムキレート化剤は、洗浄調合物および工程で使用される有機カルボン酸、有機カルボン酸アンモニウム塩、またはアミンカルボン酸塩のための多くの場合で適切な置換体である。
Figure 2011502098
本願発明に関して、以下により十分に記載されるように、請求する化合物は、本願発明の背景技術を形成する技術の状態での用途に適用することができ、以下の、その開示が本願明細書に組み込まれる米国特許をそれぞれ完全に含む。
本願発明の実施態様の実施例
ヒドロキシルアミンのない塩基(50%)溶液の五つの試料を、1ppm、5ppm、10ppm、25ppm、および50ppmのFeCl3と接触させた。次いで、溶液を50℃に保持した定温水浴中に浸漬した。試料を、残っているヒドロキシルアミン含有量を求めて24時間および48時間後に取り出した。
Figure 2011502098
当該結果により、50ppmの塩化Fe(III)で汚染された50℃のヒドロキシルアミンは48時間で57%分解されることが示された。
実施例2:特許文献27に対する比較実験
50ppmのFeCl3溶液を、種々のニトリル、アミドキシムおよびヒドロキサム酸化合物で安定化された以下のヒドロキシルアミン溶液に添加した。溶液を50℃の水浴中に24時間置いた。ヒドロキシルアミン濃度を、24時間後に滴定方法を用いて分析した。
Figure 2011502098
結果:
Figure 2011502098
試験された化合物の全てが、ヒドロキシルアミンのさらなる安定性を提供した。実施例1の結果をヒドロキシルアミンが約30%劣化した実施例2の結果と比較することにより明らかであった。約200よりも小さい分子量のニトリルは、エチレンジアミンのアクリロニトリルとの反応と続くアミドキシムへの転換にから調製される、化学名が3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)である化合物AO7よりもヒドロキシルアミンを劣化することが観察された。
実施例3
Figure 2011502098
Figure 2011502098
1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトール溶液のアミドキシム分子を含む溶液は、他の安定化剤のないものよりも洗浄溶液に対してよりよい安定性を提供した。
実施例4
種々の炭素および分子量を有する以下のニトリル化合物をヒドロキシルアミンのない塩基溶液に添加する。各試料から、10mlを抜き取り、100μlのFe原料(1000ppm)、有効投与量が10ppmであるFeを添加した。50℃で24時間後、試料を、HDA%を求めて分析した。結果は、ニトリル化合物はヒドロキシルアミンと反応して対応するアミドキシム分子を形成し、さらに溶液に対して10ppmの鉄の添加に関してさえヒドロキシルアミン溶液を安定化することを示す。
Figure 2011502098
Figure 2011502098
Figure 2011502098
Figure 2011502098
本願明細書において種々の特定の材料、方法、および実施例について言及することにより、本発明を記載し、説明したが、本発明は本明細書において選択された材料および方法の特定の組み合わせに制限されるものでないことは理解されるだろう。数多くのそのような詳細は、当業者により認められうるものとして含むことができる。本願明細書および実施例は例示としてのみみなされるものであり、本願発明の意図する範囲および精神は以下の請求項により示される。本願で言及した全ての引用文献、特許、および特許出願は全て、本願明細書に参照により組み込まれる。

Claims (14)

  1. ヒドロキシルアミンの劣化を防ぎ、または安定化させる方法であって、
    前記ヒドロキシルアミンを効果的な量のアミドキシム化合物と接触させる工程を含み、
    前記アミドキシム化合物は、ヒドロキシルアミンとニトリル化合物との反応から形成されることを特徴とする方法。
  2. 前記ヒドロキシルアミンは、水溶液として存在することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記アミドキシムは以下の構造のいずれか一つまたはこれらの類似体であって、式中Xは対イオンであり、R、Ra、RbおよびRcはそれぞれ独立して、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから選択され、当該アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールは任意選択的に置換されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
    Figure 2011502098
  4. 前記Rは任意選択的に置換されたアルキル基であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記Rは任意選択的に置換されたヘテロアルキル基であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  6. 前記Rは10より多い炭素原子を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  7. 前期構造の各々は200を超える分子量を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  8. 前記アミドキシムは以下の構造を有し、式中、R1およびR2は水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから独立して選択され;R3はアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールであり、式中アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールは任意選択的に置換され;YはO、NHまたはNOHであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
    Figure 2011502098
  9. 前記アミドキシムは以下の構造を有し、式中、R1、R2、R4、R5、R6およびR7は水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから独立して選択され;R3はアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールであり、式中、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールは任意選択的に置換され;YはO、NHまたはNOHであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
    Figure 2011502098
  10. 前記アミドキシムは、
    1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピル]ヘキシトール;
    3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド;
    3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキプロパンイミドアミド;
    3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド;
    N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド;
    3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3,3’−(2,2−ビス((3−ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3,3’-(2,2’−(メチラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド;
    3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニラザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミド;
    N,N’−ヒドロキシアセトイミドアミド;
    N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミド;
    3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド);
    3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸;
    3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド;
    N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド);
    N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド;
    2−ジヒドロキシアセトイミドアミド;
    2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド;
    2−アミノ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド;
    2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド);
    N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド;
    3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシム;
    3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノイン−1−アミン;
    N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド;
    4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドおよびそれらの塩からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記にトリル化合物は、アクリロニトリルとの求核化合物のシアノエチル化から形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 前記求核化合物は
    (a)一またはそれ以上の−OHまたは−SHを含む化合物;
    (b)一またはそれ以上の−NH−基を含む化合物;
    (c)カルボニル基の隣に−CH−、−CH2−、または−CH3基を備えるケトンまたはアルデヒド;
    (d)マロン酸エステル、マロンアミドおよびシアノアセトアミド、からなる群から選択されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記一またはそれ以上の−OHまたは−SHを含む化合物は、アルコール、フェノール、オキシム、硫化水素およびチオールであることを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記一またはそれ以上の−NH−基を含む化合物は、アンモニア、第1級および第2級アミン、ヒドラジン、およびアミドであることを特徴とする請求項12に記載の方法。
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