JP2022516954A - 有機金属化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
化学蒸着(CVD)プロセス及び原子層堆積(ALD)プロセスは、基材をコーティングするために使用される。所望の材料は、気相から基材の表面上に堆積される。気相中では、所望の材料は、典型的には、簡潔に前駆体(precursor)とも呼ばれる前駆体化学物質の形態で存在する。堆積される材料に応じて、異なる前駆体が使用される。
本発明の目的は、上記の欠点を少なくとも部分的に又は可能であれば完全に克服するルテニウム錯体を提供することである。
驚くべきことに、本発明の目的は、本特許請求の範囲に記載のルテニウム錯体によって達成される。
[(アレーン)RuXL] 式(I)
このルテニウム錯体は、次の配位子;
(アレーン) =任意に置換されていてもよいアレーン、
X =H又はC1~C8炭化水素ラジカル、及び
L =R2N-CR1=NR3
を含み、
式中、
R1は、H、任意に置換されていてよいC1~C8炭化水素ラジカル、及び-NR4R5から選択され、R4及びR5は、H及び任意に置換されていてよいC1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択され、
R2及びR3は、任意に置換されていてよいC1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択され、R2及びR3は同じであっても互いに異なっていてもよく、
R1はR2に、R1はR3に、及び/又は、R2はR3に、直接結合されていてもよい。
(アレーン) は、アレーン、又は、1~6個の同一若しくは異なるC1~C8炭化水素ラジカルで置換されたアレーンであり、
R1 は、H、C1~C8炭化水素ラジカル、及び-NR4R5から選択され、式中、R4及びR5は、H及びC1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択され、
R2及びR3 は、C1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択される。
(アレーン) は、ベンゼン、又は、1~6個のC1~C4の同一又は異なる炭化水素ラジカルで置換されたベンゼンであり、
X は、H又はC1~C4炭化水素ラジカルであり、
R1 は、H、メチル、エチル、-N(メチル)2又は-N(エチル)2であり、
R2、R3 は、それぞれ、C1~C4炭化水素基である。
(i)式R2N=C=NR3の化合物を式Li-R1の化合物と反応させて、式Li(R2N-CR1=NR3)の化合物を生成する工程と、
(ii)化合物Li(R2N-CR1=NR3)を式[RuCl2(アレーン)]2の化合物と反応させて、式[(アレーン)RuCl(R2N-CR1=NR3)]の化合物を生成する工程と、
(iii)化合物[(アレーン)RuCl(R2N-CR1=NR3)]を化合物MXnと反応させる工程であって、式中、M=金属であり、n=1、2、3又は4である、工程と、を含む。
本発明によるルテニウム錯体の合成は、塩化ルテニウム化合物[(アレーン)RuClL]をそれぞれ合成し、その後Me、Etなどのアルキル基、又はヒドリド配位子HによってClを置換置換することによって実施することができる。
本発明によるルテニウム錯体は、ルテニウム又はルテニウム層の前駆体として使用される。これらは、具体的には、CVD及びALDなどの気相薄膜法によるルテニウムからの薄層の製造に使用することができる。
- 本発明による少なくとも1種の化合物を提供する工程と、
- かかる化合物をCVDプロセス又はALDプロセスに供する工程と、
を含む方法によって使用することもできる。
以下の実施例において、
・bima:N,N’ビス(イソプロピルアミノ)アセトアミジナート
・bidmg:N,N’-ビス(イソプロピルアミノ)-N’’ジメチルグアニジナート
・dmfa:N,N’-ジメチルホルムアミジナート
である。
1H-NMR (THF-d8,300.2MHz):δ/ppm=3.42(sept,2H,iPr)、1.75(s,3H,Me)、0.96(d,3JHH=6.2Hz,12H,iPr)。
13C-NMR (THF-d8,75.5MHz):δ/ppm=168.6(Cq)、47.6(iPr)、27.3(iPr)、10.4(Me)。
元素分析 C8H17N2Li(148.18g/mol)
計算値: C:64.85%、H:11.56%、N:18.91%
実測値: C:63.20%、H:11.21%、N:18.46%。
IR (物質)
1H-NMR C6D6,300.2MHz:δ/ppm=4.99(d,3JHH=5.8Hz,2H,H-5)、4.77(d,3JHH=5.8Hz,2H,H-6)、3.61(sept,2H,H-1)、2.60(sept,1H,H-9)、2.45(s,6H,NMe2)、2.07(s,3H,H-8)、1.43(d,3JHH=6.6Hz,6H,iPr)、1.26(d,3JHH=6.3Hz,6H,iPr)、1.06(d,3JHH=7.3Hz,6H,iPr)。
13C-NMR C6D6,75.5MHz:δ/ppm=166.8(C-3)、97.9(C-4)、97.7(C-7)、79.1(C-6)、79.0(C-5)、47.5(C-1)、40.6(NMe2)、32.5(C-10)、26.7(C-2)、25.6(C-2)、22.7(C-8)、19.4(C-9)。
HR-EI(+)-MS 計算値[M+H]+=441.1485m/z、実測値:441.1488m/z。
元素分析 C19H34N3ClRu(441.02g/mol)
計算値: C:51.75%、H:7.77%、N:9.53%
実測値: C:51.93%、H:7.85%、N:10.13%。
IR (物質)
TGA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=9.40mg)工程:1、T=155.1℃(3%減少)、T=183.6℃、(最大減少率)、総質量減少:4.83mg(51.4%)。
SDTA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=9.40mg)TM(オンセット)=77.0℃、TM(最大)=81.0℃(吸熱)、TD(オンセット)=174.4℃、TD(最大)=182.9℃(発熱)。
1H-NMR C6D6,300.2MHz:δ/ppm=4.90(d,3JHH=5.5Hz,2H,H-5)、4.26(d,3JHH=5.7Hz,2H,H-6)、3.67(sept,2H,H-1)、2.65(sept,2H,H-9)、2.50(s,6H,NMe2)、2.02(s,3H,H-8)、1.21(d,3JHH=7.1Hz,6H,iPr)、1.16(d,3JHH=6.3Hz,6H,iPr)、0.97(d,3JHH=6.5Hz,6H,iPr)、0.89(s,3H,RuMe)。
13C-NMR C6D6,75.5MHz:δ/ppm=160.2(C-3)、106.8(C-4)、95.8(C-7)、81.0(C-6)、73.2(C-5)、46.8(C-1)、41.1(NMe2)、32.9(C-10)、26.2(C-2)、25.0(C-2)、23.7(C-8)、18.7(C-9)、6.73(RuMe)。
HR-EI(+)-MS 計算値[M+H]+=421.2031m/z、実測値:421.2017m/z。
元素分析 C20H37N3Ru(420.61g/mol)
計算値: C:57.11%、H:8.87%、N:9.99%
実測値: C:57.07%、H:8.75%、N:10.79%。
化合物の液体凝集状態のため、最終的な分析には追加の外側るつぼにサンプルが含まれなければならず、これは、より多くの窒素を包含し、その結果、この測定値の破損につながる。
IR (物質)
TGA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=10.0mg)工程:1、T=166.7℃(3%減少)、T=198.9℃(最大減少率)、総質量減少:5.92mg(59.2%)。
SDTA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=9.40mg)TD(オンセット)=160.4℃、TD(最大)=196.1℃(発熱)。
1H-NMR C6D6,300.2MHz:δ/ppm=4.83(d,3JHH=5.0Hz,2H,H-5)、4.73(d,3JHH=5.3Hz,2H,H-6)、3.52(sept,2H,H-1)、2.61(sept,2H,H-9)、2.41(s,6H,NMe2)、2.20(s,3H,H-8)、1.32(d,3JHH=7.1Hz,6H,iPr)、1.16(d,3JHH=6.1Hz,6H,iPr)、1.01(d,3JHH=6.6Hz,6H,iPr)、-4.66(s,1H,RuH)。
13C-NMR C6D6,75.5MHz:δ/ppm=160.1(C-3)、105.7(C-4)、96.7(C-7)、77.0(C-6)、76.2(C-5)、46.2(C-1)、40.2(NMe2)、33.4(C-10)、26.5(C-2)、25.6(C-2)、24.2(C-8)、21.2(C-9)。
HR-EI(+)-MS 計算値[M+H]+=407.1875m/z、実測値:407.1888m/z。
元素分析 C19H35N3Ru(406.56g/mol)
計算値: C:56.13%、H:8.68%、N:10.34%
実測値: C:56.36%、H:8.67%、N:11.23%。
化合物の液体凝集状態のため、最終的な分析には追加の外側るつぼにサンプルが含まれなければならず、これは、より多くの窒素を包含し、その結果、この測定値の破損につながる。
IR (物質)
TGA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=15.1mg)工程:1、T=119.5℃(3%減少)、T=167.6℃、(最大減少率)、総質量減少:7.55mg(50.0%)。
SDTA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=15.1mg)TD(オンセット)=161.0℃、TD(最大)=169.7℃(発熱)。
1H-NMR (C6D6,300.2MHz):4.97(d,3JHH=5.9Hz,2H,H-5)、4.70(d,3JHH=5.9Hz,2H,H-6)、3.32(sept,2H,H-1)、2.64(sept,1H,H-9)、2.06(s,3H,H-8)、1.38(d,3JHH=5.7Hz,6H,iPr)、1.38(s,3H,Me)、1.18(d,3JHH=6.7Hz,6H,iPr)、1.10(d,3JHH=6.8Hz,6H,iPr)。
13C-NMR (C6D6,75.5MHz):δ/ppm=173.5(C-3)、98.4(C-4)、97.6(C-7)、79.2(C-6)、78.6(C-5)、48.0(C-1)、32.4(Me)、26.2(C-10)、25.9(C-2)、22.8(C-2)、19.3(C-8)、13.5(C-9)。
HR-EI(+)-MS 計算値:[M]+=412.1220m/z、実測値:441.1219m/z。
元素分析 C18H31N2ClRu(406.56g/mol)
計算値: C:52.48%、H:7.58%、N:6.80%
実測値: C:52.32%、H:7.39%、N:6.50%。
IR (物質)
TGA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=9.75mg)工程:1、T=179.3℃(3%減少)、TMA=205.8℃(第1のプロセス)、TMA=292.5℃(第2のプロセス)、総質量減少:7.32mg(75.0%)。
SDTA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=9.75mg)TM(オンセット)=61.0℃、TM(最大)=65.0℃(吸熱)、TD1(オンセット)=186.3℃、TD1(最大)=189.2℃(吸熱)、TD2(オンセット)=202.1℃、TD2(最大)=210.0℃(発熱)。
1H-NMR (C6D6,300.2MHz):4.85(d,3JHH=5.7Hz,2H,H-5)、4.21(d,3JHH=5.7Hz,2H,H-6)、3.37(sept,2H,H-1)、2.70(sept,1H,H-9)、2.04(s,3H,Me)、1.42(s,3H,H-8)、1.23(d,3JHH=7.2Hz,6H,iPr)、1.11(d,3JHH=6.5Hz,6H,iPr)、1.05(s,3H,RuMe)、0.91(d,3JHH=6.5Hz,6H,iPr)。
13C-NMR (C6D6,75.5MHz):δ/ppm=164.7(C-3)、106.8(C-4)、96.7(C-7)、80.7(C-6)、72.9(C-5)、47.5(C-1)、32.7(Me)、26.1(C-10)、25.2(C-2)、23.8(C-2)、18.7(C-8)、12.2(C-9)、5.39(RuMe)。
HR-EI(+)-MS 計算値:[M]+=392.1766m/z、実測値:392.1751m/z。
元素分析 C19H34N2Ru(391.57g/mol)
計算値: C:58.28%、H:8.75%、N:7.15%
実測値: C:57.59%、H:8.67%、N:11.30%。
化合物の液体凝集状態のため、最終的な分析には追加の外側るつぼにサンプルが含まれなければならず、これは、より多くの窒素を包含し、その結果、この測定値の破損につながる。
IR
TGA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=8.48mg)工程:1、T=147.3℃(3%減少)、TMA=228.4℃、総質量減少:6.67mg(78.6%)。
SDTA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=8.48mg)TD(オンセット)=224.4℃、TD(最大)=231.5℃(発熱)。
1H-NMR (C6D6,300.2MHz):4.78(d,3JHH=5.7Hz,2H,H-6)、4.71(d,3JHH=5.6Hz,2H,H-5)、3.23(sept,2H,H-1)、2.64(sept,1H,H-9)、2.22(s,3H,Me)、1.34(d,3JHH=6.9Hz,6H,iPr)、1.30(s,3H,H-8)、1.26(d,3JHH=6.4Hz,6H,iPr)、1.13(d,3JHH=6.3Hz,6H,iPr)、-3.99(s,1H,RuH)。
13C-NMR (C6D6,75.5MHz):δ/ppm=165.7(C-3)、105.4(C-4)、97.7(C-7)、77.1(C-6)、75.4(C-5)、47.1(C-1)、33.4(Me)、26.4(C-10)、25.5(C-2)、24.4(C-2)、21.3(C-8)、10.9(C-9)。
元素分析 C18H32N2Ru(377.54g/mol)
計算値: C:57.27%、H:8.54%、N:7.42%
実測値: C:57.45%、H:8.41%、N:10.05%。
化合物の液体凝集状態のため、最終的な分析には追加の外側るつぼにサンプルが含まれなければならず、これは、より多くの窒素を包含し、その結果、この測定値の破損につながる。
IR
TGA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=10.1mg)工程:1、T=130.6℃(3%減少)、TMA=194.1℃、総質量減少:8.39mg(80.2%)。
SDTA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=6.50mg)TD(オンセット)=183.6℃、TD(最大)=192.4℃(発熱)。
1H-NMR (C6D6,300.2MHz):4.96(d,6H,H-6)、3.63(sept,2H,H-1)、2.44(s,6H,NMe2)、1.43(d,3JHH=6.4Hz,6H,iPr)、1.27(d,3JHH=6.3Hz,6H,iPr)。
13C-NMR (C6D6,75.5MHz):δ/ppm=166.8(C-3)、81.0(C-4)、47.7(C-1)、40.5(NMe2)、26.3(C-2)、25.5(C-2)。
HR-EI(+)-MS 計算値:[M]+=385.0859m/z、実測値:385.0859m/z。
元素分析 C15H26N3ClRu(384.91g/mol)
計算値: C:46.81%、H:6.67%、N:10.92%
実測値: C:47.05%、H:6.67%、N:10.85%。
IR (物質)
TGA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=6.50mg)工程:1、T=152.2℃(3%減少)、TMA=166.7℃(第1のプロセス)、TMA=243.3℃(第2のプロセス)、総質量減少:3.38mg(52.0%)。
SDTA (TS=25℃、TE=700℃、10℃/分、m=6.50mg)TM(オンセット)=143.9℃、TM(最大)=150.0℃(吸熱)、TD(オンセット)=162.6℃、TD(最大)=169.9℃(発熱)。
RPD (TGA分析の残留物)2ΘLit [44]/°(2Θobs/°):38.39(38.34)、42.13(42.15)、43.99(44.01)、58.33(58.26)、69.41(69.34)、78.30(n.b.)、82.22(81.73)、84.71(84.58)、85.96(n.b.)、92.04(n.b.)、97.09(n.b.)→検出:元素ルテニウム。
1H-NMR (C6D6,300.2MHz):4.82(s,6H,H-4)、3.69(sept,2H,H-1)、2.48(s,6H,NMe2)、1.17(d,3JHH=6.9Hz,6H,iPr)、0.89(s,3H,RuMe)、i1.16(d,3JHH=6.4Hz,6H,iPr)。
13C-NMR (C6D6,75.5MHz):δ/ppm=80.8(C-4)、46.9(C-1)、41.0(NMe2)、25.8(C-2)、24.9(C-2)、2.5(RuMe)。13C-NMR実験において、第四級炭素原子C-3の共鳴は検出されなかった。
HR-EI(+)-MS 計算値:[M]+=365.1405m/z、実測値:365.1416m/z。
元素分析 C16H29N3Ru(364.50g/mol)
計算値: C:52.72%、H:8.02%、N:11.53%
実測値: C:53.05%、H:7.92%、N:11.46%。
IR
TGA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=5.43mg)工程:1、T=152.9℃(3%減少)、TMA=189.6℃、総質量減少:3.61mg(66.3%)。
SDTA (TS=25℃、TE=600℃、10℃/分、m=5.43mg)TM(オンセット)=85.1℃、TM(最大)=89.6℃(吸熱)、TD(オンセット)=180.7℃、TD(最大)=193.7℃(発熱)。
錯体[RuCl(p-シメン)(dmfa)]は、本発明による低分子量錯体の中間体として機能し得る。錯体を、X線分析によって特性評価した。フーリエ解析において、R1=Hの位置を求めた。
[1]M.P.Coles,D.C.Swenson、R.F.Jordan,V.G.Young,Organometallics 1997,16,5183-5194。
[2]R.Garcia-Alvarez,F.J.Suarez,J.Diez,P.Crochet,V.Cadierno,A.Antinolo、R.Fernandez-Galan,F.Carrillo-Hermosilla,Organometallics 2012,31,8301-8311。
Claims (17)
- 式(I)のルテニウム錯体であって、
[(アレーン)RuXL] 式(I)
前記ルテニウム錯体は、以下の配位子:
(アレーン) =任意に置換されていてもよいアレーン、
X =H又はC1~C8炭化水素ラジカル、及び
L =R2N-CR1=NR3、
を含み、
式中、
R1は、H、任意に置換されていてもよいC1~C8炭化水素ラジカル、及び-NR4R5から選択され、R4及びR5は、H及び任意に置換されていてもよいC1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択され、
R2及びR3は、任意に置換されていてもよいC1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択され、R2及びR3は同じであっても互いに異なっていてもよく、
R1はR2に、R1はR3に、及び/又は、R2はR3に、直接結合していてもよい、ルテニウム錯体。 - (アレーン)は、アレーン、又は、1~6個の同一若しくは異なるC1~C8炭化水素ラジカルで置換されたアレーンであり、
R1は、H、C1~C8炭化水素ラジカル、及び-NR4R5から選択され、R4及びR5は、H及びC1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択され、
R2及びR3は、C1~C8炭化水素ラジカルから互いに独立して選択される、請求項1に記載のルテニウム錯体。 - (アレーン)は、Ruにη6で配位したベンゼノイド構造を含み、かつ/あるいは、Lは、R2Nの窒素を介して、かつNR3の窒素を介してRuに配位している、請求項1~2のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- (アレーン)は、ベンゼン、又は、1~6個のC1~C4の同一又は異なる炭化水素ラジカルで置換されたベンゼンであり、
Xは、H又はC1~C4炭化水素ラジカルであり、
R1は、H、メチル、エチル、-N(メチル)2又は-N(エチル)2であり、
R2、R3は、それぞれ、C1~C4炭化水素基である、請求項1~3のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。 - (アレーン)は、ベンゼン及び4-イソプロピルトルエンから選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- Xは、H、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及びtert-ブチルから選択される、請求項1~5のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- R1は、メチル、及び-N(メチル)2から選択され、かつ/あるいは、R2及びR3は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及びtert-ブチルから互いに独立して選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- R1はR2に直接結合しておらず、R1はR3に直接結合しておらず、かつ、R2はR3に直接結合していない、請求項1~7のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- 25℃かつ1・105Paの標準条件下で液体であり、かつ/あるいは、1.013・105Paの圧力で25℃以下の融点を有し、かつ/あるいは、100~200℃の範囲の温度で分解する、請求項1~8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- 熱重量分析において、前記ルテニウム錯体の3重量%の第1の質量減少の温度は、1・105Paで80~200℃の範囲である、請求項1~9のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を製造する方法であって、
(i)式R2N=C=NR3の化合物を式Li-R1の化合物と反応させて、式Li(R2N-CR1=NR3)の化合物を生成する工程と、
(ii)化合物Li(R2N-CR1=NR3)を式[RuCl2(アレーン)]2の化合物と反応させて、式[(アレーン)RuCl(R2N-CR1=NR3)]の化合物を生成する工程と、
(iii)化合物[(アレーン)RuCl(R2N-CR1=NR3)]を化合物MXnと反応させる工程であって、式中、M=金属であり、n=1、2、3又は4である、工程と、を含む、方法。 - 前記化合物Li(R2N-CR1=NR3)をin situで形成し、式[RuCl2(アレーン)]2の化合物と直接反応させる、請求項11に記載の方法。
- CVDプロセス又はALDプロセスにおけるルテニウムの堆積のための、請求項1~10のいずれか一項に記載のルテニウム錯体の使用。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を、ルテニウム層を製造するための前駆体として使用する、方法。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を含む気相から、表面にルテニウムを堆積させることにより得られるルテニウムめっき表面。
- ルテニウムを堆積する方法であって、
-請求項1~10のいずれか一項に記載の化合物の少なくとも1種を提供する工程と、
-請求項1~10のいずれか一項に記載の化合物をCVDプロセス又はALDプロセスに供する工程と、を含む、方法。 - 請求項4に記載の化合物を提供し、CVD又はALDプロセスに供する、請求項16に記載の方法。
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