JP2016204283A - Novel compound, photo-base generator, and method for producing novel compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規な化合物、光塩基発生剤、および新規な化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a novel compound, a photobase generator, and a method for producing the novel compound.
高密度プリント基板などの電子デバイス分野で利用するポリイミドやエポキシなどの樹脂の感光材料として、光酸発生剤が多く用いられてきた。ポリイミドやエポキシなどの樹脂による絶縁処理は、この光酸発生剤を添加することにより、紫外線照射による樹脂の硬化反応を利用して、接続部分と絶縁部分のパターンを形成させることができる。 Photoacid generators have been widely used as photosensitive materials for resins such as polyimides and epoxies used in the field of electronic devices such as high density printed circuit boards. In the insulation treatment with a resin such as polyimide or epoxy, by adding this photoacid generator, the pattern of the connecting portion and the insulating portion can be formed by utilizing the curing reaction of the resin by ultraviolet irradiation.
この光酸発生剤を用いた感光材料からなるフォトレジスト材料としては、高感度・高解像性等を目指し、種々のものが提供されている。しかしながら、この光酸発生剤を、例えば、光の作用により酸を発生させ、酸を触媒とするカチオン重合系の材料として用いた場合、硬化後も酸が残存するため、当該強酸の存在を原因とする金属配線の腐食や樹脂の変性といった問題が生じ、製品に不具合を生じるという問題があった。今後、電子デバイスの配線がさらに微細化することを考慮すると、この問題はさらに顕在化することが予測されている。 As a photoresist material made of a photosensitive material using the photoacid generator, various materials are provided aiming at high sensitivity and high resolution. However, when this photoacid generator is used, for example, as a cationic polymerization material that generates acid by the action of light and uses the acid as a catalyst, the acid remains even after curing, causing the presence of the strong acid. As a result, there are problems such as corrosion of the metal wiring and modification of the resin. In the future, it is predicted that this problem will become more apparent in consideration of further miniaturization of the wiring of electronic devices.
このような背景から、解像度及び感度が高く、耐エッチング性の高いパターンを形成できるレジスト材料を得るために、また、活性エネルギー線を照射して液状物を瞬時に固化させる硬化技術をいっそう高性能化するために、上記のような問題を解決した新たな感光システムの開発が望まれていた。 Against this background, in order to obtain a resist material that can form a pattern with high resolution and high sensitivity and high etching resistance, a curing technology that instantly solidifies a liquid substance by irradiating active energy rays has a higher performance. Therefore, development of a new photosensitive system that solves the above problems has been desired.
上記問題を解決する方法として、塩基触媒による重合反応や化学反応を用いる方法、例えば、光の作用によって塩基を発生させ、これを触媒として樹脂を化学変性させる方法を用いて、光によって発生する塩基を触媒とする感光性樹脂組成物をフォトレジスト材料や光硬化材料等に応用する手段が検討されている。このような光塩基発生剤としては、例えば、カルバメート系(ウレタン系)の光塩基発生剤(例えば、特許文献1〜5)、α−アミノケトン系の光塩基発生剤(例えば、特許文献6)、4級アンモニウム系の光塩基発生剤(例えば、特許文献7)、O−アシルオキシム系の光塩基発生剤(例えば、特許文献8)、シクロプロぺノン環を有するアミンからなる光塩基発生剤(特許文献9)、[[(2−ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]アルキルアミンからなる光塩基発生剤(非特許文献1)などの様々な光塩基発生剤が知られている。
As a method of solving the above problem, a method using a base-catalyzed polymerization reaction or chemical reaction, for example, a base generated by light using a method in which a base is generated by the action of light and a resin is chemically modified using this as a catalyst. Means for applying a photosensitive resin composition using NO as a catalyst to a photoresist material, a photo-curing material or the like has been studied. Examples of such a photobase generator include carbamate-based (urethane-based) photobase generators (for example,
しかしながら、例えば、特許文献1〜6、8、9及び非特許文献1の光塩基発生剤は、紫外線照射によって発生する塩基が1級又は2級アミンであるため塩基性が比較的低く、特に特許文献1〜3、6、8及び9の光塩基発生剤は、塩基発生効率の点で塩基発生剤としての効果を十分に示さないという問題がある。また、特許文献4、5の光塩基発生剤は、パターンを形成させるのに通常用いる紫外線よりも波長の長い、いわゆるh線(波長405nm程度)と呼ばれる光線の波長領域で感応するため、紫外線の領域が特定されるという問題がある。特許文献7の4級アンモニウム塩系の光塩基発生剤は、エポキシ基を硬化させるための触媒活性が十分でなく、また、紫外線照射によって発生する塩基にイオン性成分が含まれるため、絶縁信頼性の点で懸念がある。
However, for example, the photobase generators of
さらに、従来の光塩基発生剤においては、塩基発生速度が劣るため、所望のpHに到達するまでに多大な時間を要するという問題もある。 Furthermore, since the conventional photobase generator has a low base generation rate, there is also a problem that it takes a long time to reach a desired pH.
したがって、分子構造を工夫することにより、従来の光塩基発生剤と比較して、塩基発生速度に優れた光塩基発生剤の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a photobase generator having an excellent base generation rate as compared with conventional photobase generators by devising the molecular structure.
本発明は、光塩基発生剤として好適であり、かつ塩基発生速度に優れた、化合物、光塩基発生剤、およびこの化合物の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a compound, a photobase generator, and a method for producing the compound, which are suitable as a photobase generator and have an excellent base generation rate.
今般、本発明者は、塩基発生速度に優れた化合物に着目し、活性エネルギー線を照射すると、短時間で強塩基を有する化合物を遊離させて、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。 Now, the present inventor has focused on a compound having an excellent base generation rate and found that, when irradiated with active energy rays, the compound having a strong base is liberated in a short time to solve the above-mentioned problems. Completed.
本発明の一の態様によれば、下記式(1)で表される化合物が提供される。
本発明の他の態様によれば、上記の化合物からなる光塩基発生剤が提供される。 According to another aspect of the present invention, a photobase generator comprising the above compound is provided.
本発明の他の態様によれば、下記式(2)で表される化合物が提供される。
Z−R15−Q1 (2)
式(2)中、Zは上記で定義した通りであり、R15は二価の炭化水素基を表し、Q1は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン化アルキル基、およびアミノ基からなる群から選択される基を表す。
According to another aspect of the present invention, a compound represented by the following formula (2) is provided.
Z-R 15 -Q 1 (2)
In formula (2), Z is as defined above, R 15 represents a divalent hydrocarbon group, and Q 1 is selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogenated alkyl group, and an amino group. Represents a group.
本発明の他の態様によれば、上記式(1)で表される化合物の製造方法であって、前記式(1)中、Yが−R16−Q2−R15−基であり、ここでR15およびR16は二価の炭化水素基を表し、Q2はエステル結合、エーテル結合、およびアミド結合からなる群から選択される結合を表し、下記式(3)で表される化合物と、上記式(2)で表される化合物とを反応させることを含む、化合物の製造方法が提供される。
本発明の一の態様の化合物は、光増感基を含んでいるので、光増感作用によって優れた塩基発生速度を達成することができる。 Since the compound of one embodiment of the present invention contains a photosensitizing group, an excellent base generation rate can be achieved by the photosensitizing action.
<化合物>
以下、本発明の式(1)で表される化合物(以下「化合物(1)」ともいう。)について詳細に説明する。
<Compound>
Hereinafter, the compound represented by the formula (1) of the present invention (hereinafter also referred to as “compound (1)”) will be described in detail.
炭素原子数1〜5のアルキル基には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−エチルプロピル基、s−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基及び1,2−ジメチルプロピル基が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, isopentyl group, and neopentyl group. 1-ethylpropyl group, s-pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group and 1,2-dimethylpropyl group.
炭素原子数1〜5のアルコキシ基には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、1−エチルプロピルオキシ基、s−ペンチルオキシ基、1−メチルブチルオキシ基、2−メチルブチルオキシ基及び1,2−ジメチルプロピルオキシ基が挙げられる。 Examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, isopentyloxy Group, neopentyloxy group, 1-ethylpropyloxy group, s-pentyloxy group, 1-methylbutyloxy group, 2-methylbutyloxy group and 1,2-dimethylpropyloxy group.
このうち、取り扱い及び入手容易などの点で水素原子、メトキシ基、エトキシ基又はt−ブチル基が好ましい。 Among these, a hydrogen atom, a methoxy group, an ethoxy group, or a t-butyl group is preferable in terms of handling and availability.
上記したように、式(1)においては、R1〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基又は炭化水素オキシ基を表すが、R1〜R7の一つは−Y−Z基である。具体的には、例えば、下記式(1−1)〜(1−7)に示されるような化合物が化合物(1)に含まれる。
R1とR2、R2とR3、R3とR4、R4とR5、又はR5とR6は、それぞれ共同して、飽和又は不飽和の環構造を形成してもよい。飽和又は不飽和の環構造を形成するとは、具体的にR1とR2、R2とR3、R3とR4、R4とR5、又はR5とR6がそれぞれ共同して、飽和又は不飽和の5員環、6員環又は7員環を形成することをいう。 R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , or R 5 and R 6 may jointly form a saturated or unsaturated ring structure. . To form a saturated or unsaturated ring structure, specifically, R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , or R 5 and R 6 are respectively combined. , Forming a saturated or unsaturated 5-, 6- or 7-membered ring.
特にR1とR2、R2とR3、R3とR4、R4とR5、又はR5とR6は、不飽和の環構造を形成することにより、式(1)中のナフタレン構造と合わせて多環縮合芳香環を形成することが好ましい。具体的には、前記式(1)中には、下記式(5−1)〜(5−9)に示されるような多環縮合芳香環が含まれる。下記式(5−1)〜(5−9)の例では、R7が−Y−Z基となっている。 In particular, R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 , or R 5 and R 6 form an unsaturated ring structure, whereby It is preferable to form a polycyclic fused aromatic ring together with the naphthalene structure. Specifically, the formula (1) includes polycyclic fused aromatic rings as shown in the following formulas (5-1) to (5-9). In the examples of the following formulas (5-1) to (5-9), R 7 is a —YZ group.
前記多環縮合芳香環は、本発明の目的を損なわない範囲内で、1個又は2個以上の窒素原子、酸素原子、ケイ素原子等の炭素以外の原子又は該原子を含む置換基を有していてもよく、具体的には、1個又は2個以上のメトキシ基、アミノ基、ニトリル基又はt−ブチル基等の置換基を有していてもよい。 The polycyclic fused aromatic ring has one or more nitrogen atoms, oxygen atoms, silicon atoms and other non-carbon atoms or substituents containing the atoms within a range not impairing the object of the present invention. Specifically, it may have one or more substituents such as a methoxy group, an amino group, a nitrile group, or a t-butyl group.
R7は炭素原子数1〜6の脂肪族炭化水素基又は炭素原子数6〜15の芳香族炭化水素基を表す。前記脂肪族炭化水素基はアルキル基であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、s−アミル基、t−アミル基、2−メチルブチル基、ヘキシル基、1,1’−ジメチルブチル基、2,2’−ジメチルブチル基、3,3’−ジメチルブチル基、1−メチルペンチル基、1,2,2’−トリメチルプロピル基等が挙げられる。また、前記脂肪族炭化水素基は、本発明の目的を損なわない範囲内で、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子等の炭素以外の原子又は該原子を含む置換基を有していてもよい。 R 7 represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms. The aliphatic hydrocarbon group is preferably an alkyl group, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group. , Isopentyl group, s-amyl group, t-amyl group, 2-methylbutyl group, hexyl group, 1,1′-dimethylbutyl group, 2,2′-dimethylbutyl group, 3,3′-dimethylbutyl group, 1 -A methylpentyl group, a 1,2,2'-trimethylpropyl group, etc. are mentioned. Further, the aliphatic hydrocarbon group may have an atom other than carbon, such as a nitrogen atom, an oxygen atom, or a silicon atom, or a substituent containing the atom within a range not impairing the object of the present invention.
前記炭素原子数6〜15の芳香族炭化水素は、フェニル基、ビフェニレニル基、フルオレニル基、ナフチル基、アセナフテニル基又はアントラセニル基であることが好ましく、本発明の目的を損なわない範囲内で、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子等の炭素以外の原子又は該原子を含む置換基を有していてもよい。 The aromatic hydrocarbon having 6 to 15 carbon atoms is preferably a phenyl group, a biphenylenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an acenaphthenyl group or an anthracenyl group, and within a range not impairing the object of the present invention, , An atom other than carbon, such as an oxygen atom or a silicon atom, or a substituent containing the atom.
このうち、合成及び取り扱い容易などの点でメチル基、フェニル基又はナフチル基が好ましい。 Among these, a methyl group, a phenyl group, or a naphthyl group is preferable in terms of synthesis and easy handling.
式(1)中、Xは、−NR8R9、−N=CR10R11又は−N=PR12R13R14で表される基を表し、R8及びR9は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、R8及びR9は共同して窒素原子を含む環構造を形成してもよく、R10及びR11はそれぞれ独立にアミノ基を表し、R12〜R14は、それぞれ独立に、窒素原子を含む環構造を表す。 In formula (1), X represents a group represented by —NR 8 R 9 , —N═CR 10 R 11 or —N═PR 12 R 13 R 14 , and R 8 and R 9 are each independently Represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 8 and R 9 may jointly form a ring structure containing a nitrogen atom, and R 10 and R 11 each independently represents an amino group; R 12 to R 14 each independently represents a ring structure containing a nitrogen atom.
炭素原子数1〜5のアルキル基は、R1〜R6の定義の中に挙げたものと同様である。上記アミノ基には、アミノ基、又は炭素原子数1〜6の鎖状若しくは環状の1級、2級若しくは3級のアミノ基、具体的には、シクロヘキシルアミノ基、エチレンイミノ基、アザシクロブチル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、ヘキサメチレンイミノ基、ピロリジニル基又はピリダジニル基等が挙げられる。 The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is the same as that described in the definition of R 1 to R 6 . Examples of the amino group include an amino group or a linear or cyclic primary, secondary, or tertiary amino group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a cyclohexylamino group, an ethyleneimino group, or azacyclobutyl. Group, pyrrolidinyl group, piperidinyl group, hexamethyleneimino group, pyrrolidinyl group or pyridazinyl group.
上記窒素原子を含む環構造には、エチレンイミン、アザシクロブタン、ピロリジン、ピペリジン及びヘキサメチレンイミン等の窒素原子を含む3〜7員環が挙げられる。 上記のうち、Xとしては下記式(6−1)〜(6−6)で表される基が好ましい。ここで、n’及びn’’は1〜5の整数である。 Examples of the ring structure containing a nitrogen atom include 3- to 7-membered rings containing a nitrogen atom such as ethyleneimine, azacyclobutane, pyrrolidine, piperidine and hexamethyleneimine. Among the above, X is preferably a group represented by the following formulas (6-1) to (6-6). Here, n ′ and n ″ are integers of 1 to 5.
式(1)中、Yは、二価の連結基を表している。Yは、二価の炭化水素基であることが好ましい。二価の炭化水素基は、光増感作用の観点から、炭素原子数が1〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。 In formula (1), Y represents a divalent linking group. Y is preferably a divalent hydrocarbon group. The divalent hydrocarbon group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 10 carbon atoms, from the viewpoint of photosensitization.
この二価の炭化水素基は、エステル結合、エーテル結合、およびアミド結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合を含んでいてもよい。これらの中でも、安定性の観点から、エステル結合が好ましい。 This divalent hydrocarbon group may contain at least one bond selected from the group consisting of an ester bond, an ether bond, and an amide bond. Among these, an ester bond is preferable from the viewpoint of stability.
二価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、または脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基を組み合わせた基であってよい。前記脂肪族炭化水素基はアルキレン基であることが好ましく、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、t-ブチレン基、ペンチレン基、イソペンレン基、s−アミレン基、t−アミレン基、2−メチルブチレン基、ヘキシレン基、1,1’−ジメチルブチレン基、2,2’−ジメチルブチレン基、3,3’−ジメチルブチレン基、1−メチルペンチレン基、1,2,2’−トリメチルプロピレン基等が挙げられる。 The divalent hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a group obtained by combining an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group is preferably an alkylene group, specifically, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, a butylene group, an isobutylene group, an s-butylene group, a t-butylene group, or a pentylene. Group, isopentylene group, s-amylene group, t-amylene group, 2-methylbutylene group, hexylene group, 1,1'-dimethylbutylene group, 2,2'-dimethylbutylene group, 3,3'-dimethylbutylene group 1-methylpentylene group, 1,2,2′-trimethylpropylene group, and the like.
前記芳香族炭化水素基は、フェニル基、ビフェニレニル基、フルオレニル基、ナフチル基、アセナフテニル基又はアントラセニル基であることが好ましい。 The aromatic hydrocarbon group is preferably a phenyl group, a biphenylenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, an acenaphthenyl group or an anthracenyl group.
Yとしては、下記式(7)の基が好ましい。
式(1)中、Zは一価の光増感基を表す。Zとしては、光増感作用を示す基であれば特に限定されないが、Zとしては、三重項エネルギーが高い観点から、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、アントラキノン、ベンゾフェノン、アクリドン、キノキサリン、ケトクマリンおよびこれらの誘導体のいずれかの化合物から誘導される一価の基が挙げられる。Zとしては、(1)照射光の波長で、ニトロナフタレンより分子吸光係数が大きく、(2)三重項エネルギーがニトロナフタレンの三重項エネルギーよりも大きく、かつ(3)項間交差の量子収率が大きい基が好ましく、ベンゾフェノン誘導体から誘導される一価の基がより好ましい。Zの具体例としては、例えば、下記式(8−1)〜(8−13)の化合物から誘導される一価の基が挙げられる。
これらの中でも、式(8−10)で表される4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(別名:ミヒラーズケトン、N,N,N’,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン)から誘導される一価の基が好ましい。 Among these, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone represented by the formula (8-10) (also known as Michler's ketone, N, N, N ′, N′-tetramethyl-4,4′-diaminobenzophenone) Monovalent groups derived from
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、下記式(9)に示されるような化合物が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the above formula (1) include compounds represented by the following formula (9).
これらの化合物はいずれも、例えば、紫外線等の活性エネルギー線の照射により、グアニジン類又はホスファゼン誘導体等の強塩基を短時間で脱離又は生成し、長時間に渡って高い塩基性を示す。 Any of these compounds, for example, emits or generates a strong base such as a guanidine or a phosphazene derivative in a short time by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays, and exhibits high basicity for a long time.
<化合物の製造方法>
化合物(1)の製造方法は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限されるものではないが、例えば、以下の方法により製造することができる。本実施形態では、化合物(1)におけるYが−R16−Q2−R15−基である化合物を製造する例について説明する。R15およびR16は二価の炭化水素基を表し、Q2はエステル結合、エーテル結合、およびアミド結合からなる群から選択される結合を表す。
<Method for producing compound>
Although the manufacturing method of a compound (1) is not specifically limited unless the objective of this invention is impaired, For example, it can manufacture with the following method. In the present embodiment, an example of producing a compound in which Y in the compound (1) is a -R 16 -Q 2 -R 15 -group will be described. R 15 and R 16 represent a divalent hydrocarbon group, and Q 2 represents a bond selected from the group consisting of an ester bond, an ether bond, and an amide bond.
Yが−R16−Q2−R15−基である化合物(1)を製造するためには、まず、下記式(10)の化合物を用意する。
式(10)に示される化合物は、例えば、以下のようにして製造することができる。以下の例は、式(10)に示される化合物のうち、Q3がカルボキシル基である化合物について説明する。まず、1−ナフトアルデヒドを濃硝酸が入ったフラスコに投入し、反応させて、8−ニトロ−1−ナフトアルデヒドを得る。次いで、テトラヒドロフラン、4−ブロモ安息香酸エチル、1,2−ジブロモエタン、マグネシウムが入ったフラスコに、8−ニトロ−1−ナフトアルデヒドを投入し、反応させる。そして、メタノールおよび水酸化ナトリウム溶液が入ったフラスコに、生成物を投入して、反応させると、式(10)に示される化合物が得られる。 The compound represented by the formula (10) can be produced, for example, as follows. The following example illustrates a compound in which Q 3 is a carboxyl group among the compounds represented by formula (10). First, 1-naphthaldehyde is put into a flask containing concentrated nitric acid and reacted to obtain 8-nitro-1-naphthaldehyde. Next, 8-nitro-1-naphthaldehyde is charged into a flask containing tetrahydrofuran, ethyl 4-bromobenzoate, 1,2-dibromoethane, and magnesium, and reacted. Then, when the product is put into a flask containing methanol and a sodium hydroxide solution and reacted, a compound represented by the formula (10) is obtained.
式(10)に示される化合物を用意した後、トルエンが入ったフラスコに、式(10)に示される化合物を投入し、さらに水素化ナトリウムを投入する。そして、この溶液に炭酸ガスを吹き込んだ後、メシルクロライドを投入し、さらにHXを投入し、反応させて、下記式(3)に示される化合物を得る。
式(3)に示される化合物をジクロロメタンに溶解させ、塩化チオニルを加え、還流させる。その後、溶液を全て濃縮し、残留している塩化チオニルを除去する。そして、残渣に新しいジクロロメタンを投入し、溶解させた後、式(2)に示される化合物を投入し、反応させて、Yが−R16−Q2−R15−基である化合物(1)を得る。
Z−R15−Q1 (2)
式(2)中、R15およびZは上記で定義した通りであり、Q1は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン化アルキル基、およびアミノ基からなる群から選択される基を表す。
The compound represented by the formula (3) is dissolved in dichloromethane, and thionyl chloride is added to the solution and refluxed. The solution is then concentrated to remove any remaining thionyl chloride. Then, after adding new dichloromethane to the residue and dissolving it, the compound represented by the formula (2) is added and reacted to give a compound (1) in which Y is a -R 16 -Q 2 -R 15 -group Get.
Z-R 15 -Q 1 (2)
In the formula (2), R 15 and Z are as defined above, and Q 1 represents a group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogenated alkyl group, and an amino group.
なお、上記反応例は、化合物(1)の製造方法の一例を示すものであり、上記製造方法に限らず、種々の公知の方法を使って製造することができる。 In addition, the said reaction example shows an example of the manufacturing method of a compound (1), and can manufacture it not only using the said manufacturing method but using a various well-known method.
上記式(1)で表される化合物を、例えば、ジクロロメタンに溶解させた溶液に、波長250〜350nmの紫外線を照射すると、HXで表される化合物が生成する。例えば、上記式(1)で表される化合物として、式(9)で表される化合物を用いた場合には、紫外線照射によってテトラメチルグアニジンが生成する。また、HXとしてピペリジンを用いた場合には、紫外線照射によってピペリジンが発生する。 When a compound obtained by dissolving the compound represented by the above formula (1) in, for example, dichloromethane is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 350 nm, a compound represented by HX is generated. For example, when the compound represented by the formula (9) is used as the compound represented by the above formula (1), tetramethylguanidine is generated by ultraviolet irradiation. In addition, when piperidine is used as HX, piperidine is generated by ultraviolet irradiation.
化合物(1)に活性エネルギー線を照射すると、光増感基Zが励起して、HXの光化学的な遊離が短時間かつ容易に起こる。 When the compound (1) is irradiated with active energy rays, the photosensitizing group Z is excited and photochemical release of HX occurs easily in a short time.
本実施形態においては、化合物(1)が光増感基Zを有しているので、光増感基Zの光増感作用によって塩基発生速度を高めることができる。これにより、光増感基を有さない光塩基発生剤に比べて、優れた塩基発生速度を得ることができる。ここで、光増感基を有さない光塩基発生剤と、光増感剤とを混合して用いることも考えられるが、この場合においては、光増感剤が励起するが、他の物質である光塩基発生剤にエネルギーを伝播させる必要があるので、光塩基発生剤にエネルギーを伝播させるまでの時間を要する。これに対し、本実施形態においては、光増感基Zが励起すると化合物(1)中で内部反応が起こり、塩基であるHXで表される化合物を発生させるので、光増感基を有さない光塩基発生剤と、光増感剤とを混合して用いる場合よりも、塩基発生速度が優れると考えられる。 In this embodiment, since the compound (1) has the photosensitizing group Z, the base generation rate can be increased by the photosensitizing action of the photosensitizing group Z. Thereby, compared with the photobase generator which does not have a photosensitizer group, the base generation rate outstanding can be obtained. Here, it is also conceivable to use a photobase generator having no photosensitizer group and a photosensitizer in combination. In this case, the photosensitizer is excited, but other substances are used. Since it is necessary to propagate energy to the photobase generator, it takes time to propagate energy to the photobase generator. On the other hand, in this embodiment, when the photosensitizing group Z is excited, an internal reaction occurs in the compound (1) to generate a compound represented by the base HX. It is considered that the base generation rate is superior to the case of using a mixture of a non-photobase generator and a photosensitizer.
上記HXで表される化合物は、pH値11〜13という高い塩基性を示し、大気雰囲気下で安定に存在することができる。 The compound represented by HX exhibits a high basicity with a pH value of 11 to 13, and can exist stably in an air atmosphere.
本発明において、化合物(1)を溶解させる溶媒には、ジクロロメタンの他に、例えば、クロロホルム、アセトン、メタノール、エタノール、トルエン及びアセトニトリル等の極性のある有機溶媒が挙げられる。また、例えば、アセトン及び水を3:1の体積比で混合した混合溶媒であってもよい。 In the present invention, examples of the solvent for dissolving the compound (1) include polar organic solvents such as chloroform, acetone, methanol, ethanol, toluene, and acetonitrile, in addition to dichloromethane. Further, for example, a mixed solvent in which acetone and water are mixed at a volume ratio of 3: 1 may be used.
上記したように、化合物(1)は、量子収率が高く、波長250〜350nmの紫外線を照射することにより、HXで表される化合物が極めて容易に生成する。HXで表される化合物のうち、特にホスファゼン類はpH値が12付近である強塩基であるため、塩基発生効率の点で塩基発生剤としての効果を充分に発揮する。 As described above, the compound (1) has a high quantum yield, and the compound represented by HX is very easily generated by irradiation with ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 350 nm. Among the compounds represented by HX, phosphazenes, in particular, are strong bases having a pH value of around 12, and thus sufficiently exhibit the effect as a base generator in terms of base generation efficiency.
化合物(1)の溶液に、紫外線を照射して生成したHXで表される化合物は、例えば、以下に述べる方法を用いて確認する。化合物(1)をジクロロメタンなどに溶解させた溶液を準備し、室温におけるpH値を測定する。次いで、その溶液に紫外線(波長254nm;照度614μW/cm2)を照射し、その後のpH値を測定する。 The compound represented by HX produced by irradiating the solution of compound (1) with ultraviolet rays is confirmed, for example, using the method described below. A solution in which compound (1) is dissolved in dichloromethane or the like is prepared, and the pH value at room temperature is measured. Subsequently, the solution is irradiated with ultraviolet rays (wavelength 254 nm; illuminance 614 μW / cm 2 ), and the pH value thereafter is measured.
紫外線照射前後でpHの変化がみられ、紫外線照射前後でpH値が増大した場合、具体的にはpH値7.0未満からpH値7.0より高い数値となった場合には塩基が発生したと認められ、光照射前のpH値が7.0以上であって照射後により高い数値となった場合、塩基性が増大したと認められる。 A change in pH is observed before and after UV irradiation, and when the pH value increases before and after UV irradiation, specifically, a base is generated when the pH value is less than 7.0 to a value higher than 7.0. It is recognized that the basicity increased when the pH value before light irradiation was 7.0 or higher and became higher after irradiation.
本実施形態においては、式(2)で表される化合物を用いるので、容易に光増感基Zを有する化合物を製造することができる。 In the present embodiment, since the compound represented by the formula (2) is used, a compound having a photosensitizing group Z can be easily produced.
ところで、化合物(1)は、アルカリ水溶液に対する溶解阻害剤としての作用を有する。溶解阻害剤とは、アルカリ可溶性化合物と混合することにより、該アルカリ可溶性化合物のアルカリに対する溶解性を低減する作用を有する物質をいう。化合物(1)は、波長250〜350nmの紫外線を照射することにより上式のように分解し、塩基であるHXで表される化合物を生成し、これに伴い溶解阻害性が消失し、かつアルカリ可溶性重合体単独の系よりも溶解性が上昇する。これは生成したHXで表される化合物が溶解促進剤として作用するためと考えられる。 By the way, compound (1) has an effect | action as a dissolution inhibitor with respect to aqueous alkali solution. A dissolution inhibitor refers to a substance having an action of reducing the solubility of an alkali-soluble compound in an alkali by mixing with the alkali-soluble compound. Compound (1) decomposes as shown in the above formula by irradiating with ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 350 nm to produce a compound represented by HX as a base. The solubility is higher than that of a soluble polymer alone system. This is presumably because the produced compound represented by HX acts as a dissolution accelerator.
化合物(1)は、アルカリ可溶性重合体と共に使用することができる。ここでアルカリ可溶性重合体としては、具体的には、ポリ(p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン)、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、ポリ(p−ビニル安息香酸)、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・アクリル酸共重合体、スチレン・メタクリル酸共重合体及びノボラック樹脂などが用いられるが、これらに限定されることはない。 Compound (1) can be used together with an alkali-soluble polymer. Specific examples of the alkali-soluble polymer include poly (p-hydroxy-α-methylstyrene), poly (p-hydroxystyrene), poly (p-vinylbenzoic acid), polyacrylic acid, and polymethacrylic acid. A styrene / maleic acid copolymer, a styrene / acrylic acid copolymer, a styrene / methacrylic acid copolymer, a novolac resin, and the like are used, but the invention is not limited thereto.
ただし、後述するが、ネガ型レジストの作成方法においては、アルカリ可溶性重合体として、特にカルボキシル基含有アルカリ可溶性重合体が用いられる。このようなカルボキシル基含有アルカリ可溶性重合体としては、例えば、ポリ(p−ビニル安息香酸)、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・アクリル酸共重合体及びスチレン・メタクリル酸共重合体などが用いられる。 However, as will be described later, in the method for producing a negative resist, a carboxyl group-containing alkali-soluble polymer is particularly used as the alkali-soluble polymer. Examples of such a carboxyl group-containing alkali-soluble polymer include poly (p-vinylbenzoic acid), polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene / maleic acid copolymer, styrene / acrylic acid copolymer, and styrene / acrylic acid copolymer. A methacrylic acid copolymer or the like is used.
レジストパターン形成材料中のアルカリ可溶性重合体(以下、単に「A」ともいう。)と、光塩基発生剤(以下、単に「B」ともいう。)との配合比は、A/B(重量比)で通常100/50〜100/5、好ましくは100/35〜100/5程度である。 The compounding ratio of the alkali-soluble polymer (hereinafter also simply referred to as “A”) and the photobase generator (hereinafter also simply referred to as “B”) in the resist pattern forming material is A / B (weight ratio). ) Is usually 100/50 to 100/5, preferably about 100/35 to 100/5.
また、上記レジストパターン形成材料には、上記光塩基発生剤及びアルカリ可溶性重合体の他に、本発明の目的を損なわない範囲で、希釈剤、増感剤又は染料などを配合してもよい。 In addition to the photobase generator and the alkali-soluble polymer, the resist pattern forming material may contain a diluent, a sensitizer, a dye, or the like as long as the object of the present invention is not impaired.
上記レジストパターン形成材料からは、ポジ型又はネガ型の両方のレジストパターンを作成することができる。ポジ型レジストの作成方法においては、上記レジストパターン形成材料を、Si、Ga又はAsなどからなる被処理基板上に塗布・乾燥し、塗膜を作成する。塗膜の厚さは、通常0.5〜10μm程度であり、好ましくは0.5〜5μm程度であり、特に好ましくは0.5〜2μm程度である。次いで、この塗膜に波長250〜350nmの紫外線を所望のパターン状に照射する。紫外線の照射は、例えば、マスクなどを介して行われる。紫外線露光量は、通常0.5J/cm2以上、好ましくは1〜100J/cm2である。紫外線が照射された部分の塗膜(以下「紫外線照射部」という。)においては、前述したように化合物(1)が分解し、塩基を発生させるとともに溶解阻害性が消失し、かつ、アルカリ可溶性が上昇する。一方、紫外線が照射されていない部分の塗膜(以下「紫外線非照射部」という。)においては、溶解阻害性が残存するため、アルカリ可溶性が低下したままである。したがって、この状態で塗膜をアルカリ水溶液で現像すると、紫外線照射部が洗い流され、紫外線非照射部が残存することになり、ポジ型レジストが得られる。 From the resist pattern forming material, both positive and negative resist patterns can be prepared. In the method for producing a positive resist, the resist pattern forming material is applied and dried on a substrate to be processed made of Si, Ga, As, or the like to produce a coating film. The thickness of the coating film is usually about 0.5 to 10 μm, preferably about 0.5 to 5 μm, and particularly preferably about 0.5 to 2 μm. Next, the coating film is irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 350 nm in a desired pattern. Irradiation with ultraviolet rays is performed through a mask, for example. UV exposure is usually 0.5 J / cm 2 or more, preferably 1~100J / cm 2. In the coating film of the part irradiated with ultraviolet rays (hereinafter referred to as “ultraviolet irradiation part”), as described above, the compound (1) is decomposed to generate a base and the dissolution inhibitory property disappears, and the alkali-soluble property. Rises. On the other hand, in the coating film in the part not irradiated with ultraviolet rays (hereinafter referred to as “ultraviolet non-irradiated part”), the dissolution inhibition property remains, so that the alkali solubility remains lowered. Therefore, when the coating film is developed with an alkaline aqueous solution in this state, the ultraviolet irradiation part is washed away and the ultraviolet non-irradiation part remains, and a positive resist is obtained.
ネガ型レジストの作成方法においては、上記ポジ型レジストの作成方法と同様にして、塗膜の作成及び露光を行うが、アルカリ可溶性重合体として、特に前述したカルボキシル基含有アルカリ可溶性重合体が用いられ、かつ現像に先立ち、通常は塗膜に熱処理を施す。熱処理は通常80〜180℃、好ましくは110〜150℃、特に好ましくは115〜140℃にて、1〜30分間程度行われる。熱処理を行うことにより、紫外線照射部において、上記光塩基発生剤の分解により発生した塩基と、カルボキシル基アルカリ可溶性重合体のカルボキシル基とが反応し、カルボキシル基が脱離する。カルボキシル基が脱離する結果、該重合体はアルカリ可溶性を喪失する。したがって、紫外線照射部はアルカリに対して不溶化する。一方、紫外線非照射部は、化合物(1)のためにアルカリに対する溶解性が低減しているものの、アルカリ可溶性を完全に消失しているわけではないので、現像液又は現像時間を適宜に設定することで除去できる。具体的には、現像液として、強アルカリ性のトリメチルアンモニウムハイドロオキサイドの2〜4%水溶液などを使用するか、あるいは現像時間を、例えば60秒以上にするなど、長くすることにより、紫外線非照射部を除去することができる。このような処置により紫外線非照射部が洗い流され、紫外線照射部が残存することとなり、ネガ型レジストが得られる。 In the negative resist preparation method, the coating film is prepared and exposed in the same manner as in the positive resist preparation method, and the carboxyl group-containing alkali-soluble polymer described above is used as the alkali-soluble polymer. And, prior to development, the coating film is usually heat treated. The heat treatment is usually performed at 80 to 180 ° C, preferably 110 to 150 ° C, particularly preferably 115 to 140 ° C for about 1 to 30 minutes. By performing the heat treatment, the base generated by the decomposition of the photobase generator reacts with the carboxyl group of the carboxyl group-soluble polymer in the ultraviolet irradiation part, and the carboxyl group is eliminated. As a result of elimination of the carboxyl group, the polymer loses alkali solubility. Accordingly, the ultraviolet irradiation part is insoluble in alkali. On the other hand, although the ultraviolet non-irradiated part has reduced solubility in alkali due to compound (1), it does not completely lose alkali solubility, so the developer or development time is appropriately set. Can be removed. Specifically, as a developing solution, a 2 to 4% aqueous solution of strong alkaline trimethylammonium hydroxide or the like is used, or the development time is increased to, for example, 60 seconds or more, so that the ultraviolet non-irradiated part Can be removed. By such treatment, the ultraviolet non-irradiated part is washed away, and the ultraviolet irradiated part remains, and a negative resist is obtained.
上記においては、化合物(1)をレジストパターン形成材料に用いているが、レジストパターン形成材料に限られず、接着剤や液晶を封止する際の封止剤に化合物(1)を用いてもよい。 In the above, the compound (1) is used for the resist pattern forming material, but is not limited to the resist pattern forming material, and the compound (1) may be used as a sealing agent for sealing an adhesive or liquid crystal. .
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。反応生成物の同定及び塩基性評価の方法は、以下に示す通りである。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to this. The method for identifying the reaction product and evaluating the basicity is as follows.
[1]反応生成物の同定
(1)核磁気共鳴法(1H−および13C−NMR)
装置:JNM−AL400 FT−NMR(日本電子(株)製)
測定条件
内部基準:テトラメチルシラン(TMS)
1H共鳴周波数:400MHz
(2)紫外・可視(UV−Vis)分光法
装置:SLUV−4(アズワン(株)製)
測定条件
波長:254nm
光量:614μW/cm2
[1] Identification of reaction product (1) Nuclear magnetic resonance method ( 1 H- and 13 C-NMR)
Apparatus: JNM-AL400 FT-NMR (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement conditions Internal standard: Tetramethylsilane (TMS)
1 H resonance frequency: 400 MHz
(2) Ultraviolet / visible (UV-Vis) spectroscopy apparatus: SLUV-4 (manufactured by ASONE Corporation)
Measurement conditions Wavelength: 254nm
Light intensity: 614 μW / cm 2
[2]塩基性評価
装置:pH メーター(東亜ディーケーケー(株)製、製品名「PHM−103」)
測定方法:ガラス電極法
国際公開第2008/072651号公報に記載された方法に従って、以下のように確認した。
[2] Basic evaluation device: pH meter (product name “PHM-103” manufactured by Toa DKK Co., Ltd.)
Measurement method: Glass electrode method According to the method described in International Publication No. 2008/072651, the following confirmation was made.
化合物(1)をジクロロメタン、アセトン又はアセトニトリルに溶解させた溶液の室温におけるpH値を測定する。次いで、その溶液に紫外線を照射し、その後のpH値を30分後に測定する。 The pH value at room temperature of a solution in which compound (1) is dissolved in dichloromethane, acetone or acetonitrile is measured. Subsequently, the solution is irradiated with ultraviolet rays, and the subsequent pH value is measured after 30 minutes.
光照射前後でpHの変化がみられ、光照射前後でpH値が増大した場合、具体的にはpH値7.0未満からpH値7.0より高い数値となった場合には、塩基が発現したと認められ、光照射前のpH値が7.0以上であって照射後により高い値となった場合には、塩基性が増大したと認められる。 When the pH changes before and after the light irradiation and the pH value increases before and after the light irradiation, specifically, when the pH value is less than 7.0 and higher than the pH value 7.0, the base is It is recognized that the basicity has increased when the pH value before light irradiation is 7.0 or higher and becomes higher after irradiation.
<実施例>
4−[テトラメチルグアニジルカーバモイロキシ−(8−ニトロ−1−ナフチル)メチル]安息香酸−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−N’N’−ジメチル−4,4’−アミノベンゾフェノンエステルの合成
濃硝酸をフラスコに60g計り取り、スターラーで攪拌しながら氷浴で0℃以下まで冷却し、そこに、下記式(14)に示される1−ナフトアルデヒド12.7g(81.3mmol)を5回に分けて投入した。30分程激しく攪拌し、溶液量と同量の氷水を用意し、攪拌しながらゆっくり反応液を投入した。
<Example>
4- [Tetramethylguanidylcarbamoyloxy- (8-nitro-1-naphthyl) methyl] benzoic acid-N-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -N′N′-dimethyl-4,4 ′ -Synthesis of aminobenzophenone ester 60 g of concentrated nitric acid was weighed into a flask and cooled to 0 ° C or lower with an ice bath while stirring with a stirrer, and 12.7 g of 1-naphthaldehyde represented by the following formula (14) (81 .3 mmol) was added in 5 portions. The mixture was stirred vigorously for about 30 minutes, ice water having the same amount as the amount of solution was prepared, and the reaction solution was slowly added while stirring.
この水溶液と同量のジエチルエーテルで3回生成物を抽出した。有機層を同量の水道水および飽和重曹水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、濃縮してエーテルを留去した。得られたシロップ状の物質の30質量倍のシリカゲル・トルエン・クロロホルムでシリカゲルクロマトグラフィーを行い、目的スポットを取り出した。そして、目的スポットからの流出液を濃縮して、14.7gの下記式(15)で示される化合物を得た。 The product was extracted three times with the same amount of diethyl ether as this aqueous solution. The organic layer was washed with the same amount of tap water and saturated aqueous sodium bicarbonate, dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and concentrated to distill off the ether. Silica gel chromatography was performed with 30 mass times silica gel / toluene / chloroform of the obtained syrupy substance to extract the target spot. Then, the effluent from the target spot was concentrated to obtain 14.7 g of a compound represented by the following formula (15).
次いで、フラスコに、テトラヒドロフラン(THF)100g、4−ブロモ安息香酸エチル18.5g(81.0mmol)、1,2−ジブロモエタン(触媒量)、マグネシウム片1.96gを投入し、0℃付近まで冷却し、1時間攪拌した。その後、このフラスコに、上記で得られた式(15)の化合物を50gのテトラヒドロフランに溶解させた溶液をゆっくり滴下した。反応終了後、反応液を氷水に投入し、同量の酢酸エチルで抽出した。その後有機層を同量の水道水、飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、濃縮により酢酸エチルを留去して、18.7gの下記式(16)で示される化合物を得た。 Next, 100 g of tetrahydrofuran (THF), 18.5 g (81.0 mmol) of ethyl 4-bromobenzoate, 1,2-dibromoethane (catalytic amount), and 1.96 g of magnesium pieces were charged into the flask until the temperature reached around 0 ° C. Cooled and stirred for 1 hour. Thereafter, a solution prepared by dissolving the compound of the formula (15) obtained above in 50 g of tetrahydrofuran was slowly added dropwise to the flask. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into ice water and extracted with the same amount of ethyl acetate. Thereafter, the organic layer was washed with the same amount of tap water, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, and saturated brine, dehydrated with anhydrous sodium sulfate, concentrated to distill off ethyl acetate, and 18.7 g of the following formula (16). The indicated compound was obtained.
次いで、フラスコに、メタノール200mlと4規定の水酸化ナトリウム水溶液を投入し、攪拌した。そこに、上記で得られた式(16)の化合物を3回に分けて投入し、1時間程攪拌した。反応終了を確認した後、クロロホルムを150ml加えて抽出した。その後有機層を4規定の塩酸水、飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、濃縮により溶媒を除去して、下記式(17)で示される化合物を得た。 Next, 200 ml of methanol and 4N aqueous sodium hydroxide solution were added to the flask and stirred. Thereto, the compound of the formula (16) obtained above was added in three portions and stirred for about 1 hour. After confirming the completion of the reaction, 150 ml of chloroform was added and extracted. Thereafter, the organic layer was washed with 4N aqueous hydrochloric acid, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, and saturated brine, dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was removed by concentration to obtain a compound represented by the following formula (17). .
フラスコに、トルエン100gを量り取り、水酸化ナトリウム(60%oilディスパージョン)2.3gを投入し、さらに、式(17)の化合物を3回に分けて投入し、外温を80℃に設定し、3時間程攪拌した。その後、容器を室温まで冷却した後、氷浴にて5℃以下まで冷却した。この溶液に、炭酸ガスを形状がゼリー状になるまで十分吹き込んだ。その後、メシルクロライド5.67gを加え、30分攪拌した後、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン5.7g(49.5mmol)を投入し、5時間程攪拌した。反応が完了した後、溶媒と同量の水道水で洗浄して、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、溶媒を濃縮により留去して、シロップ状の下記式(18)で示される化合物を得た。 100 g of toluene is weighed into a flask, 2.3 g of sodium hydroxide (60% oil dispersion) is added, and the compound of formula (17) is added in three portions, and the external temperature is set to 80 ° C. And stirred for about 3 hours. Then, after cooling a container to room temperature, it cooled to 5 degrees C or less with the ice bath. Carbon dioxide gas was sufficiently blown into this solution until the shape became jelly. Thereafter, 5.67 g of mesyl chloride was added and stirred for 30 minutes, and then 5.7 g (49.5 mmol) of 1,1,3,3-tetramethylguanidine was added and stirred for about 5 hours. After the reaction was completed, the product was washed with the same amount of tap water as the solvent, dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was distilled off by concentration to obtain a syrup-like compound represented by the following formula (18). .
そして、上記で得られた式(18)の化合物をジクロロメタンに溶解させ、8.7gの塩化チオニルを加えて、攪拌した。このとき、外部から熱を加えて還流させた。所定時間攪拌した後、溶液を全て濃縮して、残留している塩化チオニルを除去した後、残渣に新しいジクロロメタン100gを投入し、溶解させた。さらに、そこへN−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−N’N’−ジメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン12g(42.5mmol)を加えて攪拌した。反応の完結を確認した後、溶液と同量の水道水および飽和重曹水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、濃縮により溶媒を除去した。得られた粗体を30倍の重量のシリカゲルと、ヘキサン:酢酸エチルを1:1の体積比で混合した溶媒でカラムクロマトグラフィーを行い、目的物を単離して、式(9)の化合物である14.1gの4−[テトラメチルグアニジルカーバモイロキシ−(8−ニトロ−1−ナフチル)メチル]安息香酸−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−N’N’−ジメチル−4,4’−アミノベンゾフェノンエステルを得た。
この化合物の構造を、核磁気共鳴分光法で分析したところ、図1および図2に示される結果が得られた。なお、ピークは以下のようであった。
1HNMR(400MHz、CDCl3)δ:2.73(テトラメチルグアニジン-メチル、12H、S)、3.05-3.14(トリメチルベンゾフェノン、9H、S)、3.81-3.83(メチレン水素、2H、T)、4.50-4.53(メチレン水素、2H、T)、7.14(ナフチル位メチン、1H、S)、6.67-8.06(ナフタレン、ベンゼン、10H)
13CNMR(400MHz、CDCl3)δ:39.0-40.08(ベンゾフェノンメチル基)、50.8(メチレン)、δ61.9(メチレン)、74.2(ナフチルα位)、110.55(ベンゾフェノン2及び6位)、122.92-136.08(ナフタレン、ベンゼン、ベンゾフェノン)、146.99(ベンゼン環1位)、148.66(ナフタレン8位)、151.30(ベンゾフェノン1位)、152.70(ベンゾフェノン8位)、158.40(カーバメートケトン)、166.37(グアニジン炭素)、166.67(エステル炭素)、193.85(ベンゾフェノンケトン)
When the structure of this compound was analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy, the results shown in FIGS. 1 and 2 were obtained. The peaks were as follows.
1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ: 2.73 (tetramethylguanidine-methyl, 12H, S), 3.05-3.14 (trimethylbenzophenone, 9H, S), 3.81-3.83 (methylene hydrogen, 2H, T), 4.50-4.53 (Methylene hydrogen, 2H, T), 7.14 (naphthyl methine, 1H, S), 6.67-8.06 (naphthalene, benzene, 10H)
13 C NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ: 39.0-40.08 (benzophenone methyl group), 50.8 (methylene), δ 61.9 (methylene), 74.2 (naphthyl α-position), 110.55 (
化合物(9)において、UV−Vis分光分析法で分析したところ、図3に示されるように吸収極大(λmax)が350nm付近に観測された。また、化合物(9)において、マススペクトルを測定したところ、図4に示されるような結果が得られた。 Compound (9) was analyzed by UV-Vis spectroscopy, and as a result, an absorption maximum (λ max ) was observed at around 350 nm as shown in FIG. Further, when the mass spectrum of the compound (9) was measured, the result as shown in FIG. 4 was obtained.
塩基発生効率の評価
上記式(9)で示される化合物774mgをジクロロメタン1mLに溶解させた。前記ジクロロメタン溶液をUV測定用の石英セルに入れ、遮光・大気雰囲気下において、波長254nmの紫外線を照射した。紫外線を照射したときのpH値の経時変化の結果を表1に示す。
Evaluation of base generation efficiency 774 mg of the compound represented by the above formula (9) was dissolved in 1 mL of dichloromethane. The dichloromethane solution was placed in a quartz cell for UV measurement, and irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm in a light-shielded / air atmosphere. Table 1 shows the results of changes in pH value with time when irradiated with ultraviolet rays.
なお、比較対照のため、ジクロロメタン(ブランク)のpH値を測定したところ、pH値は6.82であった。 For comparison, the pH value of dichloromethane (blank) was measured and found to be 6.82.
表1の結果から、上記式(9)で示される化合物774mgをジクロロメタン1mLに溶解させた溶液は、紫外線照射前はpHが7.37であったのが、40分経過後にpH値が12以上という高い塩基性を得られていることが分かる。 From the results in Table 1, the solution in which 774 mg of the compound represented by the above formula (9) was dissolved in 1 mL of dichloromethane had a pH of 7.37 before UV irradiation, but the pH value was 12 or more after 40 minutes. It can be seen that high basicity is obtained.
また、上記式(9)の化合物を重水素化ベンゼンに溶解させ、該溶液をNMR測定用サンプルチューブに入れ、遮光・大気雰囲気下において、該サンプルチューブと高圧水銀灯(東芝(株)製、300〜400nm、100W)との間に、硫酸ニッケル水溶液のスライド(硫酸ニッケル水溶液が充填された光透過性の容器)を置いて、400nm以上の波長の活性エネルギー線をカットしながら、高圧水銀灯を用いて活性エネルギー線を照射し、0.5時間毎に1HNMR測定を行って以下のスキームに示す分解反応を追跡した。 Further, the compound of the above formula (9) is dissolved in deuterated benzene, the solution is put into a sample tube for NMR measurement, and the sample tube and a high-pressure mercury lamp (manufactured by Toshiba Corp., 300) in a light-shielded and atmospheric atmosphere. Place a slide of nickel sulfate aqueous solution (light transmissive container filled with nickel sulfate aqueous solution) between ˜400 nm and 100 W) and use a high-pressure mercury lamp while cutting active energy rays with a wavelength of 400 nm or more. Then, active energy rays were irradiated, and 1 HNMR measurement was performed every 0.5 hour to trace the decomposition reaction shown in the following scheme.
<比較例>
α−メチル−8−ニトロナフタレニルオキシカルボニルテトラメチルグアニジンの合成
100mlの4口フラスコに、1,1’−カルボジイミダゾール1.64mg(10.12mmol)、トリエチルアミン563mg(5.5mmol)及びジメチルホルムアミド(DMF)5mLを入れて攪拌し、ここに、α−メチル−8−ニトロナフタレニルアルコール1.1g(5.06mmol)をDMF5mLに溶解させた溶液を滴下した。
<Comparative example>
Synthesis of α-methyl-8-nitronaphthalenyloxycarbonyltetramethylguanidine In a 100 ml four-necked flask, 1.64 mg (10.12 mmol) of 1,1′-carbodiimidazole, 563 mg (5.5 mmol) of triethylamine and
30分位攪拌したところで、薄層クロマトグラフィー(TLC)により反応の進行を確認し、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン1.74g(15.18mmol)を滴下した。 After stirring for about 30 minutes, the progress of the reaction was confirmed by thin layer chromatography (TLC), and 1.74 g (15.18 mmol) of 1,1,3,3-tetramethylguanidine was added dropwise.
さらに20分位攪拌した後、再びTLCにより反応が進行しているのを確認した。1,1’−カルボジイミダゾールとα−メチル−8−ニトロナフタレニルアルコールとの中間体が消失しているのを確認したら攪拌を止め、200mlの分液漏斗に反応液を投入し、酢酸エチル15ml、水45mlを加え、激しく振って分液した。 After further stirring for about 20 minutes, it was confirmed by TLC that the reaction had progressed again. When it was confirmed that the intermediate between 1,1′-carbodiimidazole and α-methyl-8-nitronaphthalenyl alcohol had disappeared, stirring was stopped, and the reaction solution was poured into a 200 ml separatory funnel. 15 ml of ethyl and 45 ml of water were added, and the mixture was shaken vigorously to separate the layers.
水層を抽出した後、有機層に飽和食塩水を20ml加え、再び分液した。有機層を取り出し、芒硝で乾燥後、溶液を減圧濃縮し、粗体1.2gを得た。この粗体の15倍量の重量のシリカゲルを用い、ヘキサン:酢酸エチルを1:1の体積比で混合した溶離液で薄層クロマトグラフィーを行い、下記式(21)に示されるα−メチル−8−ニトロナフタレニルオキシカルボニルテトラメチルグアニジンを得た。
塩基発生効率の評価
上記式(21)に示される化合物358.93mgをジクロロメタン1mLに溶解させた。前記ジクロロメタン溶液をUV測定用の石英セルに入れ、遮光・大気雰囲気下において、波長254nmの紫外線を照射した。紫外線を照射したときのpH値の経時変化の結果を表2に示す。
Evaluation of base generation efficiency 358.93 mg of the compound represented by the above formula (21) was dissolved in 1 mL of dichloromethane. The dichloromethane solution was placed in a quartz cell for UV measurement, and irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm in a light-shielded / air atmosphere. Table 2 shows the results of changes in pH value with time when irradiated with ultraviolet rays.
表2の結果から、上記式(21)に示される化合物358.93mgをジクロロメタン1mLに溶解させた溶液は、紫外線照射前はpHが7.0〜7.5であり、またpHが12以上となるには2時間以上要していた。この結果から、比較例に係るα−メチル−8−ニトロナフタレニルオキシカルボニルテトラメチルグアニジンは、実施例に係る上記式(9)に示される化合物に比べて、塩基発生速度が劣ることが理解できる。
From the results in Table 2, a solution in which 358.93 mg of the compound represented by the above formula (21) was dissolved in 1 mL of dichloromethane had a pH of 7.0 to 7.5 before irradiation with ultraviolet light, and a pH of 12 or more. It took more than 2 hours to become. From this result, it is understood that α-methyl-8-nitronaphthalenyloxycarbonyltetramethylguanidine according to the comparative example has a lower base generation rate than the compound represented by the above formula (9) according to the example. it can.
Claims (11)
Xは−NR8R9、−N=CR10R11又は−N=PR12R13R14(R8およびR9は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、R8およびR9は共同して窒素原子を含む環構造を形成してもよく、R10およびR11はそれぞれ独立にアミノ基を表し、R12〜R14は、それぞれ独立に、窒素原子を含む環構造を表す。)を表す。) A compound represented by the following formula (1).
X represents —NR 8 R 9 , —N═CR 10 R 11, or —N═PR 12 R 13 R 14 (R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; R 8 and R 9 may jointly form a ring structure containing a nitrogen atom, R 10 and R 11 each independently represent an amino group, and R 12 to R 14 each independently represent nitrogen. Represents a ring structure containing an atom). )
Z−R15−Q1 (2)
(式(2)中、Zは上記で定義した通りであり、R15は二価の炭化水素基を表し、Q1は水酸基、カルボキシル基、ハロゲン化アルキル基、およびアミノ基からなる群から選択される基を表す。) A compound represented by the following formula (2).
Z-R 15 -Q 1 (2)
(In formula (2), Z is as defined above, R 15 represents a divalent hydrocarbon group, and Q 1 is selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, a halogenated alkyl group, and an amino group. Represents a group to be
前記式(1)中、Yが−R16−Q2−R15−基であり、ここでR15およびR16は二価の炭化水素基を表し、Q2はエステル結合、エーテル結合、およびアミド結合からなる群から選択される結合を表し、
下記式(3)で表される化合物と、請求項10に記載の式(2)で表される化合物とを反応させることを含む、化合物の製造方法。
In the formula (1), Y is a —R 16 —Q 2 —R 15 — group, wherein R 15 and R 16 represent a divalent hydrocarbon group, Q 2 represents an ester bond, an ether bond, and Represents a bond selected from the group consisting of amide bonds,
The manufacturing method of a compound including reacting the compound represented by following formula (3), and the compound represented by Formula (2) of Claim 10.
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