JP3069816B2 - 1−(1′−シアノエテニル)アダマンタン及びレジスト材料 - Google Patents

1−(1′−シアノエテニル)アダマンタン及びレジスト材料

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JP3069816B2
JP3069816B2 JP4150645A JP15064592A JP3069816B2 JP 3069816 B2 JP3069816 B2 JP 3069816B2 JP 4150645 A JP4150645 A JP 4150645A JP 15064592 A JP15064592 A JP 15064592A JP 3069816 B2 JP3069816 B2 JP 3069816B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、新規なアダマンタン化合物であ
る1−(1′−シアノエテニル)アダマンタンに関す
る。この新規化合物は重合性を有し、電子材料、光学材
料、医薬、農薬等の有機合成の原料、あるいは機能性高
分子材料等の原料として有用である。
【0002】
【従来の技術】アダマンタン骨格を有する化合物は数多
く知られているが、本発明のアダマンタン化合物はこれ
まで知られていなかった。この新規化合物に類似の化合
物としては、1−ビニルアダマンタン、1−イソプロペ
ニルアダマンタンが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】現在までに知られてい
る1−ビニルアダマンタンや1−イソプロペニルアダマ
ンタンでは、重合性が乏しいため、所望の重合体を思い
通りに得ることが必ずしもできるとは限らなかった。例
えば、1−ビニルアダマンタンや1−イソプロペニルア
ダマンタンではカチオン触媒によってそれらの単一重合
体が得られているが、カチオン触媒によってアクリレー
ト系モノマーやメタクリレート系モノマーとの共重合体
を得ることはできなかった。また、ラジカル開始剤ある
いはアニオン開始剤を用いて、これらの化合物とアクリ
レート系モノマーやメタクリレート系モノマーとの共重
合体を得ることもできなかった。
【0004】本発明の目的は、高分子材料、医薬、農薬
等の有機合成の原料として実用性が高い、アダマンタン
骨格を備えた高重合性の化合物を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の新規化合物の1
−(1′−シアノエテニル)アダマンタンは、下記構造
式で示される。
【0006】
【化2】
【0007】この化合物は、アクリレート誘導体やメタ
クリレート誘導体といったような他のモノマーと容易に
共重合させることができ、側鎖としてアダマンチル基が
主鎖に直接結合した新規な共重合体を提供することがで
きる。
【0008】本発明の1−(1′−シアノエテニル)ア
ダマンタンは、知られている様々な方法を応用して製造
することが可能である。例えば、この新しいアダマンタ
ン化合物は、アダマンチルメチルケトンを出発原料とし
て、次の三段階の反応からたやすく製造することができ
る。
【0009】(1)アダマンチルメチルケトンへのシア
ノトリメチルシランの付加反応
【0010】
【化3】
【0011】このシアノトリメチルシリル化反応は、例
えば、窒素雰囲気下に乾燥塩化メチレンを溶媒とし、ヨ
ウ化亜鉛の存在下でシアノトリメチルシランをアダマン
チルメチルケトンに作用させることにより容易に行わせ
ることができ、当該付加体(トリメチルシリルエーテ
ル)を高収率で得ることができる。反応終了後、溶媒を
除去し、残留物を精製して高純度の付加体が得られる。
【0012】(2)トリメチルシリルエーテルの加水分
解反応
【0013】
【化4】
【0014】トリメチルシリルエーテルの加水分解反応
は、例えば、テトラヒドロフラン(THF)中で塩酸を
用い、加熱して行わせることができる。反応終了後、反
応溶液をアルカリ水溶液で中和し、反応生成物をエーテ
ル等の有機溶媒で水層から抽出して水分を除去し、更に
有機溶媒を除去することによって、対応するヒドロキシ
ル体を容易に且つ高収率で得ることができる。
【0015】(3)ヒドロキシル体の脱水反応
【0016】
【化5】
【0017】ヒドロキシル体をピリジンに溶解させ、還
流下に過剰量のオキシ塩化リンを作用させる。反応終了
後、反応溶液をエーテルで希釈し、氷を加えて冷却しな
がら過剰のオキシ塩化リンを加水分解し、水層からエー
テル等で抽出した後の抽出液をもとの油層と一緒にし、
これを希アルカリ水溶液で洗い、水分を除去し、更に有
機溶媒を除去してから残留物を精製して、1−(1′−
シアノエテニル)アダマンタンが得られる。
【0018】本発明の1−(1′−シアノエテニル)ア
ダマンタンは上に例示したような方法によって容易に製
造することができるが、この新しいアダマンタン化合物
の製造方法はこれだけに限定されるものではなく、この
ほかに知られている種々の方法を利用して適宜製造する
ことが可能であることは言うまでもない。従って、どの
ような製造方法で調製されたものでも上記構造式で表さ
れるものである限り、全て本発明の範囲内に含まれる。
【0019】
【作用】本発明の1−(1′−シアノエテニル)アダマ
ンタンは、その分子中にシアノエテニル基を有する。こ
のシアノエテニル基は、従来のアダマンタン化合物であ
る1−ビニルアダマンタンや1−イソプロペニルアダマ
ンタンにおけるビニル基やイソプロペニル基と異なり、
重合活性が高く、そのため本発明のアダマンタン化合物
を他の共重合性モノマーと容易に重合して共重合体を得
ることができるものにする。これらの重合体は、側鎖と
してアダマンチル基が主鎖に直接結合した新規の重合体
となる。
【0020】更に、本発明の1−(1′−シアノエテニ
ル)アダマンタンでは、アダマンチル基の水素原子を他
の原子又は原子団で置換する反応や、シアノ基の位置で
の様々な反応等も期待できることから、この化合物は高
分子材料、医薬、農薬等の有機合成の原料としての広い
用途を提供する。
【0021】
【実施例】本発明の1−(1′−シアノエテニル)アダ
マンタンの製造を、以下の実施例でもって更に詳しく説
明する。
【0022】(1)1−(1′−シアノ−1′−トリメ
チルシロキシエチル)アダマンタンの調製 十分に乾燥させた100mlの三つ口フラスコに、ラバー
セプタム、塩化カルシウム管及びジムロート冷却器を取
付け、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)でコー
ティングされたスターラーバーを入れ、そしてアダマン
チルメチルケトン17.115g(96mmol)、ヨウ化
亜鉛500mg及び無水塩化メチレン20mlを入れて、窒
素雰囲気下に10℃で攪拌した。この混合溶液へ、PT
FEチューブのキャヌラーを使ってシアノトリメチルシ
ラン10g(100.8mmol)をゆっくりと滴下導入し
た。1時間後、反応溶液を室温に戻し、更に4時間攪拌
した。薄層クロマトグラフィーで反応終了を確認した
後、減圧下で溶媒を除去し、そして残留物をシリカゲル
カラムクロマトグラフィーで精製して、2/98〜4/
96の酢酸エチル/ヘキサンで溶出されたフラクション
を集めた。
【0023】得られた1−(1′−シアノ−1′−トリ
メチルシロキシエチル)アダマンタンは白色結晶であ
り、その収量は26.4g(定量的)であった。また、
この化合物の赤外分光分析の結果(KBr、ディスク、
cm-1)は次に示すとおりであった。2905,2659
(vw),2227(vw),1449,1252,112
7,1002,866,843,764,627
【0024】(2)1−(1′−シアノ−1′−ヒドロ
キシエチル)アダマンタンの調製 200mlのナス型フラスコに、PTFEコーティングさ
れたスターラーバーを入れ、9.11g(32.9mmo
l)の1−(1′−シアノ−1′−トリメチルシロキシ
エチル)アダマンタン、15mlのテトラヒドロフラン及
び15mlの2規定塩酸水溶液を入れ、そしてジムロート
冷却器を取付けて80℃で激しく攪拌した。10時間
後、薄層クロマトグラフィーで原料の消失していること
を確認してから、反応溶液を0℃に冷却し、激しく攪拌
しながら炭酸水素カリウム水溶液をゆっくり加えて中和
した。
【0025】次いで、分液ロートで油層を分離し、水層
をジエチルエーテルで3回抽出してから得られた抽出液
をもとの油層と合わせ、その結果得られた溶液を飽和食
塩水で洗い、再び油層と水層とを分離して、油層溶液を
無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。硫酸ナトリウムをろ
別後、減圧下で溶媒を除去して、粗生成物の1−(1′
−シアノ−1′−ヒドロキシエチル)アダマンタンを白
色結晶として得た。
【0026】このアダマンタン化合物の収量は6.71
g(定量的)であった。赤外分光分析の結果(KBr、
ディスク、cm-1)は次に示すとおりであった。350
6,2909,2678(vw),2226(w),14
51,1355,1134,919,819
【0027】複生成物は認められなかったので、調製し
た化合物を未精製のまま次の反応のために使用した。
【0028】(3)1−(1′−シアノエテニル)アダ
マンタンの製造 PTFEでコーティングされたスターラーバーを入れた
200mlのナス型フラスコに、8.80g(42.9mm
ol)の1−(1′−シアノ−1′−ヒドロキシエチル)
アダマンタンを入れ、窒素雰囲気下に無水ピリジン60
ml、オキシ塩化リン11.7ml(129mmol)を加え、
攪拌しながら還流させた。10時間後、薄層クロマトグ
ラフィーで原料の消失を確認してから室温に放冷した。
この反応溶液をジエチルエーテルで希釈し、この希釈反
応溶液を、4規定塩酸200mlと氷を入れて0℃で攪拌
している1リットルの三角フラスコにゆっくりと注い
だ。溶液の温度が上がらないように適時氷を加え、希釈
反応溶液を全て注ぎ終わったらそのまま1時間攪拌を続
けた。
【0029】次いで、三角フラスコの内容液を分液ロー
トにあけて油層を分離し、水層をジエチルエーテルで3
回抽出してから得られた抽出液をもとの油層と一緒に
し、この混合溶液を希炭酸水素カリウム溶液で、次いで
飽和食塩水で洗った。油層と水層とを分離後、油層溶液
を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。次に、硫酸ナトリ
ウムをろ別し、減圧下で溶媒を除去し、そして残留物を
シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、4/
96のジエチルエーテル/ヘキサンで溶出されたフラク
ションを集めた。
【0030】得られた1−(1′−シアノエテニル)ア
ダマンタンは無色透明の液体で、その収量は7.62g
(94.8%)であった。また、この化合物の赤外分光
分析(IR)の結果(KBr、ニート、cm-1)、 1
NMR及び13C NMR分析の結果(CDCl3 ,δ、
内部標準TMS)は、次に示すとおりであった。
【0031】IR:2906,2680,2220
(m),1614,1452,931,6271 H NMR:5.81(1H、一重線)、5.63
(1H、一重線)、2.08(3H、一重線)、1.7
7〜1.63(12H、多重線)13 C NMR:134.1(s),126.1(t),
117.8(s),40.5(t),36.8(s),
36.3(t),28.1(d)
【0032】IRデータのうち、2220cm-1のピーク
はα, β不飽和ニトリルに由来し、1614cm-1のピー
クは共役二重結合に由来する。 1H NMRデータのう
ち、5.81,5.63ppm のピークはシアノエテニル
基のメチレンプロトンに由来し、2.08ppm のピーク
はアダマンタン環のメチレンプロトンに由来する。13
NMRデータのうち、117.8ppm のピークはシア
ノ基の炭素に由来する。
【0033】こうして得られた本発明のアダマンタン化
合物をエッチング耐性に優れたメタクリレート系などの
他の重合性モノマーと共重合させて作られた共重合体を
ベースポリマーとしてレジスト材料を製造すれば、エッ
チング耐性の強いレジスト材料を提供することができ
る。
【0034】
【発明の効果】本発明の1−(1′−シアノエテニル)
アダマンタンは、重合活性のあるシアノエテニル基を分
子中に有し、更にアダマンチル基の水素原子を他の原子
又は原子団で置換する反応やシアノ基の位置での反応等
も期待できるため、高分子材料、医薬、農薬等の有機合
成の原料として実用性が高い。
【0035】最も実用性が高いのは、その重合活性を利
用した重合性モノマーとしての用途であり、機能性高分
子材料の合成原料として有利に用いることができる。す
なわち、本発明の1−(1′−シアノエテニル)アダマ
ンタンは、例えば金属アルコキシド、金属アルキル、グ
リニヤール試薬等のアニオン触媒、あるいはアゾ系ラジ
カル発生剤等の存在下で、共重合性モノマーと重合して
共重合体を与えることができる。また、用途や目的に応
じて相手の共重合性モノマーを選択することによって、
物性のより改善された共重合体を得ることができる。
【0036】更に、現在までに知られている1−ビニル
アダマンタンや1−イソプロペニルアダマンタンではカ
チオン触媒によって単一重合体が得られてはいるが、カ
チオン触媒でもってこれらの化合物のモノマーとアクリ
レート系あるいはメタクリレート系モノマーとの共重合
体を得ることはできず、重合体の改質を図ることが難し
いため、汎用性が低かったのとは違って、本発明の1−
(1′−シアノエテニル)アダマンタンを利用すること
によって重合体を用途や目的に合わせて設計することが
可能になり、汎用性を高めることができる。
【0037】また、重合体の主鎖に直接アダマンチル基
が側鎖として結合した新規の重合体が得られるため、新
材料への適用が期待できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 255/31 C08F 20/50 G03F 7/027 G03F 7/033 H01L 21/027 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記構造式で表される1−(1′−シア
    ノエテニル)アダマンタン。 【化1】
  2. 【請求項2】 請求項1記載の1−(1′−シアノエテ
    ニル)アダマンタンと他の共重合性有機化合物との共重
    合体をベースポリマーとするレジスト材料。
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