JP4689216B2 - Alkenylphenol star polymer - Google Patents

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本発明は、アルケニルフェノール系スターポリマーに関し、さらに詳細には、アクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位をコア部とし、アルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位をアーム部として含むスターポリマーに関する。   The present invention relates to an alkenylphenol-based star polymer, and more particularly to a star polymer including a repeating unit derived from an acrylate derivative as a core portion and a repeating unit derived from an alkenylphenol derivative as an arm portion.

ポリ−p−ヒドロキシスチレンに代表されるアルケニルフェノールのホモポリマーやコポリマーは、化学増幅型エキシマレーザーレジスト材料として有用であり、中でも、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル[以下「(メタ)アクリル酸エステル」と略す]としてt−ブチル(メタ)アクリレートをコモノマーとするコポリマーを用いたレジストは、高解像化が可能ないわゆるESCAP型レジストとして知られている。そして、p−ヒドロキシスチレンとt−ブチル(メタ)アクリレートとのコポリマーとして、ビニルフェノールモノマーとt−ブチル(メタ)アクリレートとを熱重合することにより得られたものや、p−アセトキシスチレンとt−ブチル(メタ)アクリレートとをラジカル重合法により共重合させた後、微量の酸性試剤又はアルカリ性試剤を用いてアセトキシ基のみを選択的に加水分解させて得られたものが、既に市販されている。   Alkenylphenol homopolymers and copolymers represented by poly-p-hydroxystyrene are useful as chemically amplified excimer laser resist materials. Among them, acrylic ester or methacrylic ester [hereinafter referred to as “(meth) acrylic ester” A resist using a copolymer having t-butyl (meth) acrylate as a comonomer is known as a so-called ESCAP type resist capable of high resolution. And as a copolymer of p-hydroxystyrene and t-butyl (meth) acrylate, those obtained by thermal polymerization of a vinylphenol monomer and t-butyl (meth) acrylate, p-acetoxystyrene and t- A product obtained by copolymerizing butyl (meth) acrylate with a radical polymerization method and then selectively hydrolyzing only an acetoxy group using a small amount of an acidic reagent or an alkaline reagent is already commercially available.

アルケニルフェノール系スターポリマーに関しては、例えば、特開2002−226513において、p−ヒドロキシスチレン−スチレン共重合体またはp−ヒドロキシスチレン−ブタジエン共重合体などをアーム部とするスターポリマーが開示されているが、そのコア部分はすべての合成例においてジビニルベンゼン重合体であった。   As for the alkenylphenol-based star polymer, for example, JP-A-2002-226513 discloses a star polymer having a p-hydroxystyrene-styrene copolymer or a p-hydroxystyrene-butadiene copolymer as an arm part. The core part was a divinylbenzene polymer in all synthesis examples.

一方、ジビニルベンゼン重合体以外のコア部を有するスターポリマーとしては、メチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレートをアニオン重合させることにより得られるポリマー鎖を、ジクミルアルコール ジメタクリレート、または2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール ジメタクリレートを反応させることにより得られるスター型のポリマーの合成例が報告されている(非特許文献1を参照)。しかし、アーム部にヒドロキシスチレン骨格を有するスターポリマーで、アクリル酸誘導体からなるコア部を有するものはこれまで知られていなかった。
特開2002−226513号公報 L.Kilianら、J.Polymer Science、Part A、2003年、第3083頁。
On the other hand, as a star polymer having a core part other than divinylbenzene polymer, a polymer chain obtained by anionic polymerization of methyl methacrylate, isobutyl methacrylate, and t-butyl methacrylate is dicumyl alcohol dimethacrylate, or 2,5- A synthesis example of a star-type polymer obtained by reacting dimethyl-2,5-hexanediol dimethacrylate has been reported (see Non-Patent Document 1). However, a star polymer having a hydroxystyrene skeleton in the arm portion and having a core portion made of an acrylic acid derivative has not been known so far.
JP 2002-226513 A L. Kilian et al. Polymer Science, Part A, 2003, p. 3083.

本発明の目的は、レジスト材料用として好ましい特性を有する、アルケニルフェノール系スターポリマーを提供することである。また、本発明の別の目的は、新規な高分子化合物である当該スターポリマーの合成方法を提供することである。さらに本発明の別の目的は、当該スターポリマーを含むレジスト組成物を提供することである。   An object of the present invention is to provide an alkenylphenol-based star polymer having preferable characteristics for a resist material. Another object of the present invention is to provide a method for synthesizing the star polymer which is a novel polymer compound. Still another object of the present invention is to provide a resist composition containing the star polymer.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、コア部にアクリル酸誘導体の重合体を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a polymer of an acrylic acid derivative in the core portion, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の1つの側面によれば、中心核としてのコア部、および中心核に連結するポリマー鎖としてのアーム部を含むスターポリマーであって、
アーム部が、式(I):
That is, according to one aspect of the present invention, a star polymer including a core portion as a central core and an arm portion as a polymer chain connected to the central core,
The arm portion has the formula (I):

Figure 0004689216
Figure 0004689216

[式中、R1は水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、R2はハロゲン原子またはC1〜C12炭化水素基であり、R3は水素原子または保護基であり、mは0〜4の整数であり、mが2以上のときR2は同一または相異なっていてもよく、nは1または2であり、nが2のときR3は同一または相異なっていてもよく、m+nは1〜5の整数である]
で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位を含むポリマー鎖であり;
コア部が、式(II):
[Wherein R 1 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, R 2 is a halogen atom or a C 1 -C 12 hydrocarbon group, R 3 is a hydrogen atom or a protecting group, and m is An integer of 0 to 4, R 2 may be the same or different when m is 2 or more, n is 1 or 2, and when n is 2, R 3 may be the same or different , M + n is an integer from 1 to 5]
A polymer chain comprising a repeating unit derived from an alkenylphenol derivative represented by:
The core part has the formula (II):

Figure 0004689216
Figure 0004689216

[式中、R4およびR5は、水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、R6は4級炭素原子を含まない炭素数2以上の2価以上の炭化水素基であり、xは1以上の整数であり、xが2以上のときはR4は同一または相異なっていてもよい]
で表されるアクリレート誘導体から誘導される重合体である、前記スターポリマーが提供される。
[Wherein, R 4 and R 5 are a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, R 6 is a divalent or higher-valent hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms that does not contain a quaternary carbon atom, and x Is an integer of 1 or more, and when x is 2 or more, R 4 may be the same or different.
The star polymer is provided which is a polymer derived from an acrylate derivative represented by:

本発明の別の側面によれば、アーム部が、上記式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位;および
式(III):
According to another aspect of the present invention, the arm portion is a repeating unit derived from an alkenylphenol derivative represented by the above formula (I); and the formula (III):

Figure 0004689216
Figure 0004689216

[式中、R7は水素原子またはC1〜C4アルキル基を表し、R8はハロゲン原子または有機基を表し、yは0〜5の整数を表す]
で表されるスチレン誘導体から誘導される繰り返し単位、または式(IV):
[Wherein R 7 represents a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, R 8 represents a halogen atom or an organic group, and y represents an integer of 0 to 5]
A repeating unit derived from a styrene derivative represented by formula (IV):

Figure 0004689216
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[式中、R9は水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、R10は水素原子または有機基である]
で表されるアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位を有する共重合体のポリマー鎖であるスターポリマーが提供される。本発明の一つの実施態様において、本発明のスターポリマーのアーム部は、式(I)のアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位からなるポリマー鎖、または式(I)のアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位および式(IV)のアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位からなる共重合体のポリマー鎖である。さらに一つの実施態様において、アーム部は、コア部に結合する式(IV)のアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位およびその末端に結合する式(I)のアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位からなるブロック共重合体のポリマー鎖である。
[Wherein R 9 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, and R 10 is a hydrogen atom or an organic group]
A star polymer which is a polymer chain of a copolymer having a repeating unit derived from an acrylate derivative represented by the formula: In one embodiment of the invention, the arm of the star polymer of the invention is derived from a polymer chain consisting of repeating units derived from an alkenylphenol derivative of formula (I), or from an alkenylphenol derivative of formula (I). And a polymer chain of a copolymer comprising a repeating unit derived from an acrylate derivative of the formula (IV). In yet another embodiment, the arm portion is composed of a repeating unit derived from an acrylate derivative of formula (IV) bonded to the core portion and a repeating unit derived from an alkenylphenol derivative of formula (I) bonded to the terminal thereof. This is a polymer chain of a block copolymer.

また、一つの実施態様において、式(II)のxは1であり、R6は−(CHR11p−基であり、pは2〜6の整数であり、R11はそれぞれ独立して水素原子またはC1〜C4のアルキル基である。また、式(IV)のR10が、水素原子、脂環式骨格を有する有機基、ラクトン環を有する有機基、またはC1〜C12のアルキル基であってもよい。 In one embodiment, x in the formula (II) is 1, R 6 is a — (CHR 11 ) p — group, p is an integer of 2 to 6, and each R 11 is independently is a hydrogen atom or an alkyl group C 1 -C 4. In addition, R 10 in formula (IV) may be a hydrogen atom, an organic group having an alicyclic skeleton, an organic group having a lactone ring, or a C 1 to C 12 alkyl group.

本発明のスターポリマーにおいて、上記数平均分子量は、例えば、1,000〜1,000,000であり、分子量分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、例えば、1.01〜3.00である。また、コア部の重合体とアーム部のポリマー鎖の組成比(コア部/アーム部)は、例えば、1/1,000〜1/0.1である。   In the star polymer of the present invention, the number average molecular weight is, for example, 1,000 to 1,000,000, and the molecular weight dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is, for example, 1.01 to 3.00. It is. The composition ratio of the polymer in the core part and the polymer chain in the arm part (core part / arm part) is, for example, 1/1000 to 1 / 0.1.

本発明のさらに別の側面によれば、上記のスターポリマーを含有するレジスト組成物もまた提供される。
本発明のさらに別の側面によれば:
a)上記式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体を重合することによりポリマー鎖を得る工程;および
b)当該ポリマー鎖を、上記式(II)で表されるアクリレート誘導体と共重合させる工程;
を含み、式(I)のR3が保護基の場合は、さらに当該保護基を除去する工程を含んでいてもよい、本発明のスターポリマーの製造方法もまた提供される。
According to still another aspect of the present invention, a resist composition containing the above star polymer is also provided.
According to yet another aspect of the invention:
a) a step of obtaining a polymer chain by polymerizing the alkenylphenol derivative represented by the above formula (I); and b) a step of copolymerizing the polymer chain with an acrylate derivative represented by the above formula (II);
In the case where R 3 in formula (I) is a protecting group, there is also provided a method for producing the star polymer of the present invention, which may further comprise the step of removing the protecting group.

本発明のさらに別の側面によれば:
a)請求項1に記載の式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体を重合することによりポリマー鎖を得る工程;
b)当該ポリマー鎖を、請求項2に記載の式(III)で表されるスチレン誘導体または式(IV)で表されるアクリレート誘導体と重合させ、共重合体を得る工程;および
c)当該共重合体を、請求項1に記載の式(II)で表されるアクリレート誘導体と共重合させる工程;
を含み、式(I)のR3が保護基の場合は、さらに当該保護基を除去する工程を含んでいてもよい、本発明のスターポリマーの製造方法もまた提供される。
According to yet another aspect of the invention:
a) obtaining a polymer chain by polymerizing the alkenylphenol derivative represented by formula (I) according to claim 1;
b) polymerizing the polymer chain with the styrene derivative represented by formula (III) or the acrylate derivative represented by formula (IV) according to claim 2 to obtain a copolymer; and c) the copolymer Copolymerizing the polymer with an acrylate derivative represented by formula (II) according to claim 1;
In the case where R 3 in formula (I) is a protecting group, there is also provided a method for producing the star polymer of the present invention, which may further comprise the step of removing the protecting group.

本発明のスターポリマーを構成するコア部は、式(II)で表されるポリアクリレートから誘導される重合体であることを特徴とする。なお、アクリレートと記載した場合、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの両方を含むものとする。   The core portion constituting the star polymer of the present invention is a polymer derived from a polyacrylate represented by the formula (II). In addition, when described as acrylate, both acrylic ester and methacrylic ester are included.

式(I)中、R1は、水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基である。R2は、ハロゲン原子またはC1〜C12炭化水素基である。ここで炭化水素基とは炭素原子及び水素原子からなる官能基を意味し、例えば、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、t −ブチル基、s −ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、s −ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、s −ヘキシル基、1,1−ジメチルーn−ヘキシル基、n−へプチル基、n−デシル基、n−ドデシル基等のCl〜C20のアルキル基、ビニル基、アリル基、2−ブテニル基、1−メチル−2−プロペニル基、4−オクテニル基等のC2〜C20のアルキニル基、エチニル基、プロパルギル基、1−メチループロピニル基等のC2〜C20のアルキニル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−アダマンチル基、1 −メチルアダマンチル基、2−アダマンチル基、2−メチル−2−アダマンチル基、ノルボルニル基等のC3〜C20の脂環式炭化水素基、フェニル基、1−ナフチル基、9−アントラセニル基等のC6〜C20の芳香族炭化水素基などが含まれる。 In formula (I), R 1 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, preferably a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a halogen atom or a C 1 to C 12 hydrocarbon group. Here, the hydrocarbon group means a functional group consisting of a carbon atom and a hydrogen atom. For example, a methyl group, an ethyl group, a -propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, an s-butyl group, Isobutyl group, n-pentyl group, s-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, s-hexyl group, 1,1-dimethyl-n-hexyl group, n-heptyl group, n-decyl group, n- dodecyl group C l -C 20 alkyl group such as a vinyl group, an allyl group, a 2-butenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 4-alkynyl group C 2 -C 20, such as octenyl group, ethynyl group, propargyl group, 1-methylcyclohexyl alkynyl group C 2 -C 20, such as a propynyl group, a cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, 1-methylcyclopentyl group, 1-methyl C 3 -C 20 alicyclic hydrocarbon group such as cyclohexyl group, 1-adamantyl group, 1-methyladamantyl group, 2-adamantyl group, 2-methyl-2-adamantyl group, norbornyl group, phenyl group, 1- naphthyl group, and the like aromatic hydrocarbon radical of C 6 -C 20, such as 9-anthracenyl group.

式(I)中、R3は水素原子または保護基である。ここで、保護基とはフェノール性水酸基の保護基として使用されうることが当該技術分野において知られた基であれば特に限定されない。当該保護基には、例えば、メトキシメチル基、2−メトキシエトキシメチル基、ビス(2−クロロエトキシ)メチル基、テトラヒドロピラニル基、4−メトキシテトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、トリフェニルメチル基、トリメチルシリル基、2−(トリメチルシリル)エトキシメチル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリメチルシリルメチル基、又は下式に示すような置換基を例示することができる。 In the formula (I), R 3 is a hydrogen atom or a protecting group. Here, the protecting group is not particularly limited as long as it is a group known in the technical field that it can be used as a protecting group for a phenolic hydroxyl group. Examples of the protecting group include a methoxymethyl group, a 2-methoxyethoxymethyl group, a bis (2-chloroethoxy) methyl group, a tetrahydropyranyl group, a 4-methoxytetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, and a triphenylmethyl group. , Trimethylsilyl group, 2- (trimethylsilyl) ethoxymethyl group, t-butyldimethylsilyl group, trimethylsilylmethyl group, or a substituent represented by the following formula.

Figure 0004689216
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(式中、kは0又は1を表す。)。さらに、下式: (Wherein k represents 0 or 1). In addition, the following formula:

Figure 0004689216
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(式中、R31はC1〜C20の無置換又はアルコキシ置換のアルキル基、C5〜C10のシクロアルキル基、又はC6〜C20の無置換又はアルコキシ置換のアリール基を表し、R32は、水素又はC1〜C3のアルキル基を表し、R33は水素、C1〜C6のアルキル基、又はC1〜C6のアルコキシ基を表す。)で表される基を例示することができ、このような置換基として具体的には、1−メトキシエチル基、1−エトキシエチル基、1−メトキシプロピル基、1−メチル−1−メトキシエチル基、1−(イソプロポキシ)エチル基等を例示することができる。 Wherein R 31 represents a C 1 -C 20 unsubstituted or alkoxy substituted alkyl group, a C 5 -C 10 cycloalkyl group, or a C 6 -C 20 unsubstituted or alkoxy substituted aryl group, R 32 represents hydrogen or a C 1 to C 3 alkyl group, and R 33 represents hydrogen, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group. Specific examples of such substituents include 1-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, 1-methoxypropyl group, 1-methyl-1-methoxyethyl group, 1- (isopropoxy group). ) An ethyl group etc. can be illustrated.

式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位は、以下の式(Ia):   The repeating unit derived from the alkenylphenol derivative represented by the formula (I) has the following formula (Ia):

Figure 0004689216
Figure 0004689216

[式中、R1、R2、R3、mおよびnは既に定義したとおりである]
で表される繰り返し単位を意味する。
式(II)中、R4およびR5は、水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基である。R6は4級炭素原子を含まない炭素数2以上の2価以上の炭化水素基であり、好ましくは4級炭素原子を含まない炭素数2〜20の2価以上の炭化水素基である。xは1以上の整数であり、好ましくは1〜6の整数である。xが1〜6の整数のとき、R6は2〜7価の炭化水素基になる。好ましいR6の例としては、アルキレン基、フェニレン基、フェニレン基を含むアルキレン基などが挙げられ、また基−(CHR11p−(ここで、pは2〜6の整数であり、R11は水素原子またはC1〜C4のアルキル基である)も含まれる。特に好ましいR6の例には、エチレン、プロピレン、ブチレン、フェニレン、シクロヘキシレンなどが含まれ、中でもエチレンが好ましい。なお、本明細書における「4級炭素原子」とは、当業者に一般的に理解されているとおり、4個の炭素原子に結合している炭素原子を意味する。
[Wherein R 1 , R 2 , R 3 , m and n are as defined above]
Means a repeating unit represented by
In formula (II), R 4 and R 5 are a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, preferably a hydrogen atom or a methyl group. R 6 is a divalent or higher divalent hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms and not containing a quaternary carbon atom, preferably a divalent or higher divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms and not containing a quaternary carbon atom. x is an integer greater than or equal to 1, Preferably it is an integer of 1-6. When x is an integer of 1 to 6, R 6 is a 2 to 7 valent hydrocarbon group. Preferable examples of R 6 include an alkylene group, a phenylene group, an alkylene group containing a phenylene group, and the like, and a group — (CHR 11 ) p — (wherein p is an integer of 2 to 6, and R 11 is a hydrogen atom or an alkyl group of C 1 -C 4) are also included. Particularly preferred examples of R 6 include ethylene, propylene, butylene, phenylene, cyclohexylene and the like, and ethylene is particularly preferred. The “quaternary carbon atom” in the present specification means a carbon atom bonded to four carbon atoms, as is generally understood by those skilled in the art.

式(II)で表されるアクリレート誘導体としては、以下に示す化合物を具体的に例示することができる。   Specific examples of the acrylate derivative represented by the formula (II) include the following compounds.

Figure 0004689216
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式(III)中、R7は、水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基である。R8は、ハロゲン原子または有機基である。ここで有機基とは、少なくとも1つの炭素原子を有する官能基を総称をあらわし、例えばアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基などが含まれる。好ましいR8としては、例えば、アルキル基などが挙げられる。yは、好ましくは0である。 In formula (III), R 7 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, preferably a hydrogen atom or a methyl group. R 8 is a halogen atom or an organic group. Here, the organic group is a generic name for functional groups having at least one carbon atom, such as alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, alkoxy groups, alkylamino groups, dialkylamino groups. Group etc. are included. Preferred examples of R 8 include an alkyl group. y is preferably 0.

式(III)で表されるスチレン誘導体から誘導される繰り返し単位は、以下の式(IIIa):   The repeating unit derived from the styrene derivative represented by the formula (III) has the following formula (IIIa):

Figure 0004689216
Figure 0004689216

[式中、R7、R8およびyは既に定義したとおりである]
で表される繰り返し単位を意味する。
式(IV)中、R9は、水素原子またはC1〜C4アルキル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基であり、R10は有機基である。式(IV)で表されるアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位は、以下の式(IVa):
[Wherein R 7 , R 8 and y are as defined above]
Means a repeating unit represented by
In formula (IV), R 9 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, preferably a hydrogen atom or a methyl group, and R 10 is an organic group. The repeating unit derived from the acrylate derivative represented by the formula (IV) has the following formula (IVa):

Figure 0004689216
Figure 0004689216

[式中、R9およびR10は既に定義したとおりである]
で表される繰り返し単位を意味する。ここで有機基とは、少なくとも1つの炭素原子を有する官能基を総称をあらわし、脂環式炭化水素骨格を有する有機基、ラクトン環を有する有機基を好ましく例示することができる。
[Wherein R 9 and R 10 are as defined above]
Means a repeating unit represented by Here, the organic group is a generic name for functional groups having at least one carbon atom, and preferred examples include organic groups having an alicyclic hydrocarbon skeleton and organic groups having a lactone ring.

脂環式炭化水素骨格を有する有機基として、下記式(V):
−A−B (V)
で表される有機基を具体的に例示することができ、式中、Aは、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−CO−、アルキレン基またはこれらを組み合わせた2価の基を表し、Bは、下記式(V−1)〜(V−6)のいずれかを表す:
As an organic group having an alicyclic hydrocarbon skeleton, the following formula (V):
-AB (V)
In the formula, A represents a single bond, —O—, —COO—, —OCO—, —CO—, an alkylene group, or a divalent combination thereof. And B represents any of the following formulas (V-1) to (V-6):

Figure 0004689216
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[上記式(V−1)〜(V−6)中、R111は、水素原子またはC1〜C5アルキル基を表し、Zは、炭素原子とともに、脂環式炭化水素基を形成するのに必要な原子団であり、R112〜R116は、各々独立に、水素原子、C1〜C4アルキル基または脂環式炭化水素基であり、ただしR112〜R114のうち少なくとも1つ、およびR115またはR116のいずれかは脂環式炭化水素基であり、R117〜R121は、各々独立に、水素原子、C1〜C4アルキル基、または脂環式炭化水素基であり、ただしR117〜R121のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基であり、R119またはR121のいずれかはC1〜C4アルキル基または脂環式炭化水素基であり、R122〜R125は、各々独立に、水素原子、直鎖または分枝鎖を有していてもよいC1〜C4アルキル基、または脂環式炭化水素基であり、ただしR122〜R125のうち少なくとも1つは脂環式炭化水素基である]。 [In the above formulas (V-1) to (V-6), R 111 represents a hydrogen atom or a C 1 to C 5 alkyl group, and Z together with the carbon atom forms an alicyclic hydrocarbon group. R 112 to R 116 are each independently a hydrogen atom, a C 1 to C 4 alkyl group or an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 112 to R 114 And R 115 or R 116 is an alicyclic hydrocarbon group, and R 117 to R 121 are each independently a hydrogen atom, a C 1 to C 4 alkyl group, or an alicyclic hydrocarbon group. Yes, but at least one of R 117 to R 121 is an alicyclic hydrocarbon group, and either R 119 or R 121 is a C 1 to C 4 alkyl group or an alicyclic hydrocarbon group, and R 122 to R 125 are each independently a hydrogen atom, a linear or may have a branched chain C 1 -C 4 alkyl group, Others are an alicyclic hydrocarbon group, provided that at least one of R 122 to R 125 is an alicyclic hydrocarbon group.

脂環式炭化水素基としては、下記式に示す骨格を具体的に例示することができる:   Specific examples of the alicyclic hydrocarbon group include skeletons represented by the following formula:

Figure 0004689216
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特に、下記式(VI)で表される2−置換アダマンチル基を好ましく例示することができる。   In particular, a 2-substituted adamantyl group represented by the following formula (VI) can be preferably exemplified.

Figure 0004689216
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式(VI)中、R130は水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基であり、R131〜R133はそれぞれ独立に、水酸基、ハロゲン原子、カルボキシル基、C1〜C6アルキル基、C3〜C8シクロアルキル基、C2〜C7アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、およびアシル基から選択され、p、q、rはそれぞれ独立に、0および1〜3の整数の整数から選択され、p、q、またはrが、2以上の場合、R131同士、R132同士、及びR133同士は、それぞれ同一または相異なっていてもよい。 Wherein (VI), R 130 is a hydrogen atom or an optionally substituted alkyl group, in each of R 131 to R 133 independently, a hydroxyl group, a halogen atom, a carboxyl group, C 1 -C 6 alkyl Group, C 3 -C 8 cycloalkyl group, C 2 -C 7 alkenyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, and acyl group, p, q, and r are each independently an integer of 0 and 1-3 And when p, q, or r is 2 or more, R 131 s , R 132 s , and R 133 s may be the same or different from each other.

また、Aとして、下記式に表される2価の基を具体的に例示することができる:   A specific example of A is a divalent group represented by the following formula:

Figure 0004689216
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[上記式中、RaおよびRbはそれぞれ独立に、水素原子、C1〜C6アルキル基、置換C1〜C6アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、C1〜C6アルコキシ基を表し、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等のアルキル基を好ましく例示することができる。置換C1〜C6アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、C1〜C6アルコキシ基を挙げることができ、C1〜C6アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のC1〜C4アルコキシ基を例示することができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、フッ素原子、ヨウ素原子等を例示することができる。r1は1〜10の整数から選択され、mは1〜3の整数から選択される。 [In the above formula, Ra and Rb each independently represent a hydrogen atom, a C 1 -C 6 alkyl group, a substituted C 1 -C 6 alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group, a C 1 -C 6 alkoxy group; Preferred examples include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. The substituent of the substituted C 1 -C 6 alkyl group, a hydroxyl group, a halogen atom, can be mentioned C 1 -C 6 alkoxy group, and the C 1 -C 6 alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group And C 1 -C 4 alkoxy groups such as a butoxy group. As a halogen atom, a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom, an iodine atom, etc. can be illustrated. r1 is selected from an integer of 1 to 10, and m is selected from an integer of 1 to 3.

10が脂環式炭化水素基である式(IV)のアクリレート誘導体として下記式に示す化合物を例示することができる。 Examples of the acrylate derivative of the formula (IV) in which R 10 is an alicyclic hydrocarbon group include compounds represented by the following formula.

Figure 0004689216
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ラクトン環を有する有機基を有するアクリレートとして、具体的には、ブチロラクトンアクリレート、ブチロラクトンメタクリレート、メバロニックラクトンメタクリレート、パントラクトンメタクリレート等を例示することができるが、下記式(VII)で表される有機基を好ましく例示することができる。
−A−C (VII)
式中、Aは、上記した2価の基と同様の意味を表し、Cは、下記式(VIII−1)〜(VIII−5)のいずれかを表す:
Specific examples of the acrylate having an organic group having a lactone ring include butyrolactone acrylate, butyrolactone methacrylate, mevalonic lactone methacrylate, pantolactone methacrylate, and the like. The organic compound represented by the following formula (VII) The group can be preferably exemplified.
-AC (VII)
In the formula, A represents the same meaning as the divalent group described above, and C represents any one of the following formulas (VIII-1) to (VIII-5):

Figure 0004689216
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[式(VIII−1)〜(VIII−5)中、Xは、酸素原子、硫黄原子または置換基を有していてもよいアルキレン基であり、R201は、置換基を有していてもよいC1〜C6アルキル基、C3〜C8シクロアルキル基、またはC2〜C7アルケニル基であり、m1は、0および1〜5の整数から選択され、m1が2以上の場合、R201同士はそれぞれ同一または相異なっていてもよく、また相互に結合して環を形成してもよい]。 [In the formulas (VIII-1) to (VIII-5), X represents an oxygen atom, a sulfur atom or an alkylene group which may have a substituent, and R201 may have a substituent. good C 1 -C 6 alkyl group, a C 3 -C 8 cycloalkyl group, or C 2 -C 7 alkenyl group,, m1 is selected from integers of 0 and 1 to 5; when m1 is 2 or more, R 201 may be the same or different from each other, and may be bonded to each other to form a ring.

ラクトン環を有するアクリレートとして、下記式に示す化合物を具体的に例示することができる。   Specific examples of the acrylate having a lactone ring include compounds represented by the following formulae.

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本発明のスターポリマーのアーム部には、上記したアクリレートから誘導される繰り返し単位以外にも、必要に応じて、下記に示すアクリレートから誘導される繰り返し単位を含めることができる:
アクリル酸エステル類:アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2,2−ジメチル−3−エトキシプロピルアクリレート、5−エトキシペンチルアクリレート、1−メトキシエチルアクリレート、1−エトキシエチルアクリレート、1−メトキシプロピルアクリレート、1−メチル−1−メトキシエチルアクリレート、1−(イソプロポキシ)エチルアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートなど;、
メタクリル酸エステル類:メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、4−メトキシブチルメタクリレート、5−メトキシペンチルメタクリレート、2,2−ジメチル−3−エトキシプロピルメタクリレート、1−メトキシエチルメタクリレート、1−エトキシエチルメタクリレート、1−メトキシプロピルメタクリレート、1−メチル−1−メトキシエチルメタクリレート、1−(イソプロポキシ)エチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど;
クロトン酸エステル類:クロトン酸メチル、クロトン酸エチル、クロトン酸プロピル、クロトン酸アミル、クロトン酸シクロヘキシル、クロトン酸エチルヘキシル、クロトン酸オクチル、クロトン酸−t−オクチル、クロルエチルクロトネート、2−エトキシエチルクロトネート、2,2−ジメチル−3−エトキシプロピルクロトネート、5−エトキシペンチルクロトネート、1−メトキシエチルクロトネート、1−エトキシエチルクロトネート、1−メトキシプロピルクロトネート、1−メチル−1−メトキシエチルクロトネート、1−(イソプロポキシ)エチルクロトネート、ベンジルクロトネート、メトキシベンジルクロトネート、フルフリルクロトネート、テトラヒドロフルフリルクロトネートなど;および
イタコン酸エステル類:イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジプロピル、イタコン酸ジアミル、イタコン酸ジシクロヘキシル、イタコン酸ビス(エチルヘキシル)、イタコン酸ジオクチル、イタコン酸−ジ−t−オクチル、ビス(クロルエチル)イタコネート、ビス(2−エトキシエチル)イタコネート、ビス(2,2−ジメチル−3−エトキシプロピル)イタコネート、ビス(5−エトキシペンチル)イタコネート、ビス(1−メトキシエチル)イタコネート、ビス(1−エトキシエチル)イタコネート、ビス(1−メトキシプロピル)イタコネート、ビス(1−メチル−1−メトキシエチル)イタコネート、ビス(1−(イソプロポキシ)エチル)イタコネート、ジベンジルイタコネート、ビス(メトキシベンジル)イタコネート、ジフルフリルイタコネート、ジテトラヒドロフルフリルイタコネートなど。
The arm part of the star polymer of the present invention may contain, in addition to the repeating unit derived from the acrylate described above, a repeating unit derived from the acrylate shown below, if necessary:
Acrylic acid esters : methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, t-butyl acrylate, amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, octyl acrylate, tert-octyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, 2,2-dimethyl-3-ethoxypropyl acrylate, 5-ethoxypentyl acrylate, 1-methoxyethyl acrylate, 1-ethoxyethyl acrylate, 1-methoxypropyl acrylate, 1-methyl-1-methoxyethyl Acrylate, 1- (isopropoxy) ethyl acrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, etc .;
Methacrylic acid esters : methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, amyl methacrylate, t-butyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, chlorobenzyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, 4-methoxy Butyl methacrylate, 5-methoxypentyl methacrylate, 2,2-dimethyl-3-ethoxypropyl methacrylate, 1-methoxyethyl methacrylate, 1-ethoxyethyl methacrylate, 1-methoxypropyl methacrylate, 1-methyl-1-methoxyethyl methacrylate, 1 -(Isopropoxy) ethyl methacrylate, furfuryl meta Relate, tetrahydrofurfuryl methacrylate and the like;
Crotonic acid esters : methyl crotonate, ethyl crotonate, propyl crotonate, amyl crotonate, cyclohexyl crotonate, ethyl hexyl crotonate, octyl crotonate, crotonic acid-t-octyl, chloroethyl crotonate, 2-ethoxyethyl crotonate 2,2-dimethyl-3-ethoxypropyl crotonate, 5-ethoxypentyl crotonate, 1-methoxyethyl crotonate, 1-ethoxyethyl crotonate, 1-methoxypropyl crotonate, 1-methyl-1-methoxy Ethyl crotonate, 1- (isopropoxy) ethyl crotonate, benzyl crotonate, methoxybenzyl crotonate, furfuryl crotonate, tetrahydrofurfuryl crotonate, etc .; and
Itaconic acid esters : dimethyl itaconate, diethyl itaconate, dipropyl itaconate, diamyl itaconate, dicyclohexyl itaconate, bis (ethylhexyl) itaconate, dioctyl itaconate, itaconic acid-di-t-octyl, bis (chloroethyl) itaconate Bis (2-ethoxyethyl) itaconate, bis (2,2-dimethyl-3-ethoxypropyl) itaconate, bis (5-ethoxypentyl) itaconate, bis (1-methoxyethyl) itaconate, bis (1-ethoxyethyl) Itaconate, bis (1-methoxypropyl) itaconate, bis (1-methyl-1-methoxyethyl) itaconate, bis (1- (isopropoxy) ethyl) itaconate, dibenzyl itaconate, bis (methoxybenzyl) Takoneto, difurfuryl itaconate, and di-tetrahydrofurfuryl itaconate.

特に、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、1,1−ジメチルプロピルアクリレート、1,1−ジメチルメタクリレート等のエステル酸素α位に3級炭素を有するアルキル基であるアクリレート、またはメタクリレートを好ましく例示することができる。    Particularly preferred are acrylates or methacrylates having an alkyl group having a tertiary carbon at the ester oxygen α-position, such as t-butyl acrylate, t-butyl methacrylate, 1,1-dimethylpropyl acrylate, 1,1-dimethyl methacrylate. be able to.

本発明には、式(I)〜(IV)で表される2種類以上の化合物から誘導される2種類以上の繰り返し単位が含まれていてもよい。例えば、式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位の場合は、式(I−1)および式(I−2)で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位の両方を含んでいてもよい。   In the present invention, two or more kinds of repeating units derived from two or more kinds of compounds represented by formulas (I) to (IV) may be contained. For example, in the case of the repeating unit derived from the alkenylphenol derivative represented by the formula (I), the repeating unit derived from the alkenylphenol derivative represented by the formula (I-1) and the formula (I-2) Both may be included.

Figure 0004689216
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[式中、R1、R2、mおよびnは既に定義したとおりであり、R31は水素原子でありかつR32は保護基であるか、またはR31は保護基でありかつR32は別の保護基である]。
本発明スターポリマーのアーム部中、各繰り返し単位の比率は、反応に用いる単量体の比率で任意に選択することができる。例えば、式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位の含有量は、アーム部全繰り返し単位中1〜100モル%であり、好ましくは10〜100モル%、更に好ましくは30〜100モル%である。また、式(III)で表されるスチレン誘導体から誘導される繰り返し単位の含有量は、アーム部全繰り返し単位中0〜99モル%であり、好ましくは0〜90モル%、更に好ましくは0〜70モル%である。また、式(IV)で表されるアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位の含有量は、アーム部全繰り返し単位中0〜99モル%であり、好ましくは0〜90モル%、更に好ましくは0〜70モル%である。
[Wherein R 1 , R 2 , m and n are as defined above, R 31 is a hydrogen atom and R 32 is a protecting group, or R 31 is a protecting group and R 32 is Another protecting group].
In the arm portion of the star polymer of the present invention, the ratio of each repeating unit can be arbitrarily selected based on the ratio of monomers used in the reaction. For example, the content of the repeating unit derived from the alkenylphenol derivative represented by the formula (I) is 1 to 100 mol%, preferably 10 to 100 mol%, more preferably 30 in all the repeating units of the arm part. ˜100 mol%. The content of the repeating unit derived from the styrene derivative represented by the formula (III) is 0 to 99 mol%, preferably 0 to 90 mol%, more preferably 0 to 0 in all the repeating units of the arm part. 70 mol%. Further, the content of the repeating unit derived from the acrylate derivative represented by the formula (IV) is 0 to 99 mol%, preferably 0 to 90 mol%, more preferably 0 to 0 in all the repeating units of the arm part. 70 mol%.

アーム部の数平均分子量Mnは、ゲルパーミネーションクロマトグラフィー法により、ポリスチレン標準で、好ましくは1,000〜300,000、より好ましくは1,000〜100,000、更に好ましくは2,000〜20,000の範囲であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、1.01〜3.00の範囲が好ましく、1.01〜2.00、さらには1.01〜1.50の範囲が好ましい。   The number average molecular weight Mn of the arm part is a polystyrene standard, preferably 1,000 to 300,000, more preferably 1,000 to 100,000, and still more preferably 2,000 to 20 by gel permeation chromatography. The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is preferably in the range of 1.01 to 3.00, more preferably 1.01 to 2.00, Is preferably in the range of 1.01-1.50.

本発明のスターポリマーの製造方法としては:
(1)アニオン重合開始剤の存在下、式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体などのアニオン重合によりアーム部を合成し、次に、式(II)で表されるアクリレート誘導体を反応させ、コア部を形成する方法;
(2)アニオン重合開始剤の存在下、式(II)で表されるアクリレート誘導体のアニオン重合により多官能性のコア部を形成した後、式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体などのアニオン重合により当該コア部に連結するアーム部を形成する方法;および
(3)アニオン重合開始剤の存在下、式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体などのアニオン重合によりアーム部を合成し、次に、式(II)で表されるアクリレート誘導体を反応させ、コア部を形成し、さらに、アニオン重合可能なモノマーを反応させる方法、などを例示することができる。上記(1)、(3)の方法が、反応の制御が容易であり、構造を制御したスターポリマーを製造する上で好ましい。
The method for producing the star polymer of the present invention includes:
(1) In the presence of an anionic polymerization initiator, an arm portion is synthesized by anionic polymerization such as an alkenylphenol derivative represented by formula (I), and then an acrylate derivative represented by formula (II) is reacted. A method of forming the core;
(2) An anion such as an alkenylphenol derivative represented by formula (I) after forming a polyfunctional core by anionic polymerization of an acrylate derivative represented by formula (II) in the presence of an anionic polymerization initiator A method of forming an arm portion connected to the core portion by polymerization; and (3) synthesizing an arm portion by anionic polymerization of an alkenylphenol derivative represented by the formula (I) in the presence of an anionic polymerization initiator; Examples thereof include a method in which an acrylate derivative represented by the formula (II) is reacted to form a core portion and a monomer capable of anion polymerization is further reacted. The above methods (1) and (3) are preferable in that the reaction can be easily controlled and a star polymer having a controlled structure is produced.

上記アニオン重合法に用いられるアニオン重合開始剤としては、アルカリ金属又は有機アルカリ金属を例示することができ、アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等を例示することができ、有機アルカリ金属としては、上記アルカリ金属のアルキル化物、アリル化物、アリール化物等を例示することができ、具体的には、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、エチルナトリウム、リチウムビフェニル、リチウムナフタレン、リチウムトリフェニル、ナトリウムナフタレン、α−メチルスチレンナトリウムジアニオン、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム等を挙げることができる。   Examples of the anionic polymerization initiator used in the anionic polymerization method include alkali metals or organic alkali metals. Examples of the alkali metals include lithium, sodium, potassium, cesium, and the like. Examples of the alkali metal alkylates, allylates, arylates and the like include, specifically, ethyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, tert-butyl lithium, ethyl sodium, lithium Biphenyl, lithium naphthalene, lithium triphenyl, sodium naphthalene, α-methylstyrene sodium dianion, 1,1-diphenylhexyl lithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyl lithium and the like can be mentioned.

上記(1)又は(3)の方法におけるアームポリマーを合成する重合反応としては、モノマー(混合)溶液中にアニオン重合開始剤を滴下する方法や、アニオン重合開始剤を含む溶液にモノマー(混合)液を滴下する方法のいずれの方法でも行うことができるが、分子量及び分子量分布を制御することができることから、アニオン重合開始剤を含む溶液にモノマー(混合)液を滴下する方法が好ましい。このアームポリマーの合成反応は、通常、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下、有機溶媒中において、−100〜50℃、好ましくは−100〜40℃の範囲の温度下で行われる。   The polymerization reaction for synthesizing the arm polymer in the above method (1) or (3) includes a method of dropping an anionic polymerization initiator in a monomer (mixed) solution, or a monomer (mixed) in a solution containing an anionic polymerization initiator. Any method of dropping the liquid can be used, but since the molecular weight and molecular weight distribution can be controlled, the method of dropping the monomer (mixed) liquid into the solution containing the anionic polymerization initiator is preferable. This arm polymer synthesis reaction is usually carried out in an organic solvent under an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon at a temperature in the range of −100 to 50 ° C., preferably −100 to 40 ° C.

上記アームポリマーの合成反応に用いられる有機溶媒としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環族炭化水素類、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等のエーテル類の他、アニソール、ヘキサメチルホスホルアミド等のアニオン重合において通常使用される有機溶媒を挙げることができ、これらは一種単独溶媒又は二種以上の混合溶媒として使用することができる。これらのうち、トルエン、n−ヘキサン、THFを好ましく例示することができる。   Examples of the organic solvent used in the arm polymer synthesis reaction include aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclopentane, and aromatic carbonization such as benzene and toluene. In addition to ethers such as hydrogen, diethyl ether, tetrahydrofuran (THF) and dioxane, organic solvents usually used in anionic polymerization such as anisole and hexamethylphosphoramide can be mentioned. It can be used as a mixed solvent of more than one species. Of these, toluene, n-hexane, and THF can be preferably exemplified.

アーム部が共重合体である場合の重合形態としては、各成分がコポリマー鎖全体に統計的に分布しているランダム共重合体、部分ブロック共重合体、完全ブロック共重合体を挙げることができ、これらは、重合に用いるモノマーの添加方法を選択することによりそれぞれ合成することができる。   Examples of polymerization forms when the arm part is a copolymer include random copolymers, partial block copolymers, and complete block copolymers in which each component is statistically distributed throughout the copolymer chain. These can be synthesized by selecting a method for adding monomers used for polymerization.

このようにして得られたアーム部をコア部に連結させることによりスターポリマーを生成せしめる反応は、アーム部の合成反応終了後、反応液中ヘさらに式(II)で表されるアクリレート誘導体を添加することにより行うことができる。この反応は通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、有機溶媒中において−100℃〜50℃、好ましくは−70℃〜40℃の温度で重合反応を行うことにより構造が制御され、且つ分子量分布の狭い重合体を得ることができる。また、かかるスターポリマーの生成反応は、アーム部を形成させるのに用いた溶媒中で連続して行うこともできる他、溶媒を添加して組成を変更して、又は溶媒を別の溶媒に置換して行うこともできる。かかる溶媒としては、アーム部の合成反応に用いられる溶媒と同様の溶媒を用いることができる。   In the reaction to form a star polymer by connecting the arm part thus obtained to the core part, an acrylate derivative represented by the formula (II) is further added to the reaction solution after completion of the synthesis reaction of the arm part. This can be done. This reaction is usually controlled by carrying out a polymerization reaction at −100 ° C. to 50 ° C., preferably −70 ° C. to 40 ° C. in an organic solvent under an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. In addition, a polymer having a narrow molecular weight distribution can be obtained. In addition, the star polymer formation reaction can be performed continuously in the solvent used to form the arm portion, and the composition is changed by adding a solvent or the solvent is replaced with another solvent. It can also be done. As such a solvent, a solvent similar to the solvent used in the arm portion synthesis reaction can be used.

本発明のスターポリマーの製造方法において、式(II)で表されるアクリレート誘導体(P)と、アーム部のポリマー鎖の活性末端(D)のモル比[(P)/(D)]を0.1〜10とするのが好ましく、より好ましくは1〜10である。アームポリマー鎖とポリアクリレートとの反応は、活性末端を有するアームポリマー鎖にポリアクリレートを添加する方法、ポリアクリレートに活性末端を有するアームポリマー鎖を添加する方法のいずれの方法も採用することができる。   In the method for producing a star polymer of the present invention, the molar ratio [(P) / (D)] of the acrylate derivative (P) represented by the formula (II) and the active terminal (D) of the polymer chain of the arm part is 0. 1 to 10 is preferable, and 1 to 10 is more preferable. For the reaction between the arm polymer chain and the polyacrylate, either a method of adding a polyacrylate to an arm polymer chain having an active end or a method of adding an arm polymer chain having an active end to a polyacrylate can be employed. .

スターポリマーのアーム数は、ポリアクリレートの添加量と反応温度、反応時間により決定されるが、通常はリビングポリマー末端と式(II)で表されるアクリレート誘導体のビニル基との反応性差や立体障害等の影響を受けてアーム数の異なる複数の星型ブロックコポリマーが同時に生成する。また、生成するスターポリマーの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.01〜3.00の範囲にあることが好ましく、1.01〜2.00、さらには1.01〜1.50の範囲が好ましい。生成するスターポリマーの数平均分子量は、1,000〜1,000,000であるのが好ましく、より好ましくは3,000〜1,000,000、更に好ましくは5,000〜500,000の範囲であり、コア部の重合体とアーム部のポリマー鎖の組成比(コア部/アーム部)が、1/1,000〜1/0.1であるのが好ましく、より好ましくは1/100〜1/0.5、更に好ましくは1/50〜1/1の範囲である。   The number of arms of the star polymer is determined by the amount of polyacrylate added, the reaction temperature, and the reaction time. Usually, the reactivity difference or steric hindrance between the end of the living polymer and the vinyl group of the acrylate derivative represented by formula (II) A plurality of star-shaped block copolymers having different numbers of arms are simultaneously generated under the influence of the above. Moreover, it is preferable that ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the star polymer to produce | generate exists in the range of 1.01-3.00, and 1.01-2. 00, more preferably in the range of 1.01-1.50. The number average molecular weight of the produced star polymer is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 3,000 to 1,000,000, still more preferably 5,000 to 500,000. The composition ratio of the polymer in the core part to the polymer chain in the arm part (core part / arm part) is preferably 1/1000 to 1 / 0.1, more preferably 1/100 to The range is 1 / 0.5, more preferably 1/50 to 1/1.

予め調製されたアームポリマー鎖と式(II)で表されるアクリレート誘導体を反応させることにより形成される活性末端を有するコア部(多官能性コア)に対して、アニオン重合可能なモノマーを反応させ新たなアームポリマー鎖を形成させる上記(3)の製造方法では、異なる種類のアームポリマー鎖有するスターポリマーを製造することができる。中心核に存在する活性末端に対して、直接重合可能なモノマーを反応させることもできるが、ジフェニルエチレン、スチルベン等の化合物を反応させた後、また、塩化リチウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の鉱酸塩を添加した後、モノマーを反応させた方が、アクリルレート誘導体のように反応性の高いモノマーを反応させる場合、ゆっくりと重合反応を進行させることができ、生成するスターポリマーの全体の構造を制御する上で有利となる場合がある。また、上記反応は、活性末端を有する中心核を形成させるのに用いた溶媒中で連続して行うこともできる他、溶媒を添加して組成を変更して、又は溶媒を別の溶媒に置換して行うこともできる。かかる溶媒としては、アームポリマーの合成に用いた溶媒と同様の溶媒を例示することができる。また、上記(3)の方法におけるコア部に存在する活性末端に対して新たにアーム部として導入されたポリマー鎖、または上記(2)の方法におけるアームポリマー鎖として、2種のモノマーを混合して反応させることにより、ランダム共重合したポリマー鎖とすることも、また、2種のモノマーを順次添加することでブロックポリマー鎖とすることも可能である。また、反応終了後、二酸化炭素、エポキシ等を添加することにより、末端に官能基を導入することも可能である。   An anion-polymerizable monomer is allowed to react with a core part (polyfunctional core) having an active end formed by reacting an arm polymer chain prepared in advance with an acrylate derivative represented by the formula (II). In the production method of (3) above in which a new arm polymer chain is formed, a star polymer having different types of arm polymer chains can be produced. The active terminal present in the central core can be reacted directly with a polymerizable monomer, but after reacting with a compound such as diphenylethylene or stilbene, an alkali metal or alkaline earth metal such as lithium chloride is also available. After adding the mineral acid salt, if the monomer is reacted, if a highly reactive monomer such as an acrylate derivative is reacted, the polymerization reaction can proceed slowly, and the entire star polymer produced It may be advantageous in controlling the structure. In addition, the above reaction can be continuously performed in the solvent used to form the central nucleus having an active end, the composition is changed by adding a solvent, or the solvent is replaced with another solvent. It can also be done. Examples of such a solvent include the same solvents as those used for the synthesis of the arm polymer. Also, two types of monomers are mixed as a polymer chain newly introduced as an arm part with respect to the active terminal present in the core part in the method (3), or as an arm polymer chain in the method (2). Thus, it is possible to obtain a polymer chain obtained by random copolymerization, or a block polymer chain by sequentially adding two kinds of monomers. Moreover, it is also possible to introduce a functional group at the terminal by adding carbon dioxide, epoxy or the like after the reaction is completed.

このようにして得られた共重合体からフェノール性水酸基の保護基を除去する反応は、前記重合反応で例示した溶媒の他、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどの多価アルコール誘導体類、または水などの一種単独または二種以上の混合溶媒の存在下、塩酸、硫酸、塩化水素ガス、臭化水素酸、p−トルエンスルホン酸、1,1,1−トリフルオロ酢酸、式XHSO4(式中、XはLi、Na、Kなどのアルカリ金属を表す)で示される重硫酸塩などの酸性試剤を触媒として、室温〜150℃の温度で行われる。この反応において、溶媒の種類と濃度、触媒の種類と添加量、および反応温度と反応時間を適当に組み合わせることにより、フェノール性水酸基の保護基を全部または一部除去することができる。 The reaction for removing the protecting group of the phenolic hydroxyl group from the copolymer thus obtained is not only the solvent exemplified in the polymerization reaction, but also alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, methyl In the presence of one or more mixed solvents such as polyhydric alcohol derivatives such as cellosolve and ethyl cellosolve, or water, hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrogen chloride gas, hydrobromic acid, p-toluenesulfonic acid, 1, 1,1-trifluoroacetic acid, formula XHSO 4 (wherein X represents an alkali metal such as Li, Na, K, etc.) as a catalyst at a temperature of room temperature to 150 ° C. Done. In this reaction, all or part of the protecting groups for the phenolic hydroxyl group can be removed by appropriately combining the type and concentration of the solvent, the type and addition amount of the catalyst, and the reaction temperature and reaction time.

また、本発明のスターポリマーのアーム部に式(IV)で表されるアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位が含まれる場合、当該繰り返し単位のエステル基を加水分解することによりカルボキシル基に誘導することができる。加水分解は、当該技術分野において知られた方法で行うことができ、例えば、上述の保護基を除去するための条件と同様の条件による酸加水分解により行うことができる。好ましくは、当該エステル基の加水分解は、フェノール性水酸基の除去と同時に行われる。このようにして得られるアクリル酸系の繰り返し単位を分子内に有するスターポリマーは、高いアルカリ溶解性を有するためレジスト材料として特に好ましい。   Moreover, when the repeating unit derived from the acrylate derivative represented by the formula (IV) is included in the arm part of the star polymer of the present invention, the ester group of the repeating unit is derived into a carboxyl group by hydrolysis. Can do. Hydrolysis can be carried out by a method known in the art, and can be carried out, for example, by acid hydrolysis under the same conditions as those for removing the protecting group. Preferably, the hydrolysis of the ester group is performed simultaneously with the removal of the phenolic hydroxyl group. A star polymer having an acrylic acid-based repeating unit in the molecule thus obtained is particularly preferable as a resist material because it has high alkali solubility.

以上の製造方法により得られる本発明のスターポリマーは、特に精製することなく利用することもできるが、必要であれば精製してもよい。当該精製は、当該技術分野において通常用いられる方法により行うことができるが、例えば、分別再沈法により行うことができる。分別再沈法においては、ポリマー溶解性の高い溶媒と低い溶媒の混合溶媒を用いて再沈を行うのが好ましく、例えば、混合溶媒中で本発明のスターポリマーを加熱溶解し冷却する方法や、ポリマー溶解性の高い溶媒に本発明のスターポリマーを溶解した後にポリマー溶解性の低い溶媒を添加して該ポリマーを析出させることにより、生成物の精製を行うことができる。   The star polymer of the present invention obtained by the above production method can be used without any particular purification, but may be purified if necessary. Although the said refinement | purification can be performed by the method normally used in the said technical field, it can be performed by the fractional reprecipitation method, for example. In the fractional reprecipitation method, it is preferable to perform reprecipitation using a mixed solvent of a polymer-soluble solvent and a low solvent. For example, a method of heating and dissolving the star polymer of the present invention in a mixed solvent and cooling, The product can be purified by dissolving the star polymer of the present invention in a solvent having high polymer solubility and then adding the solvent having low polymer solubility to precipitate the polymer.

本発明により、レジスト材料等に有用であり、分子量分布が狭く、かつ構造の制御されたスターポリマーが提供される。   The present invention provides a star polymer that is useful for resist materials and the like, has a narrow molecular weight distribution, and a controlled structure.

以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明の範囲は、実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
窒素雰囲気下において、テトラヒドロフラン(以下、THFと略す)180gを−40℃に保持し、s−ブチルリチウムの11%シクロヘキサン溶液(以下、SBLと略す)7.7g(10ミリモル)を加え、撹拌下、4−(2‐エトキシエトキシ)スチレン(以下、PEESと略す)44.0g(0.23モル)を30分かけて滴下し、さらに反応を30分間継続し、ガスクロマトグラフィー(以下、GCと略す)により反応完結を確認した。この段階で反応系から少量を採取し、メタノールにより反応を停止させた後、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと略す)により分析したところ、得られたポリPEESはMn=5,100、Mw/Mn=1.06の単分散ポリマーであった。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, the scope of the present invention is not limited to an Example.
[Example 1]
Under a nitrogen atmosphere, 180 g of tetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as THF) is maintained at −40 ° C., 7.7 g (10 mmol) of s-butyllithium in 11% cyclohexane (hereinafter abbreviated as SBL) is added, and the mixture is stirred. 4- (2-ethoxyethoxy) styrene (hereinafter abbreviated as PEES) 44.0 g (0.23 mol) was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was continued for 30 minutes, followed by gas chromatography (hereinafter referred to as GC and GC). The completion of the reaction was confirmed. At this stage, a small amount was collected from the reaction system, and the reaction was stopped with methanol, followed by analysis by gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC). As a result, the obtained polyPEES was Mn = 5,100, Mw / It was a monodisperse polymer with Mn = 1.06.

次いで、反応系を−60℃に冷却し、塩化リチウム0.1モルを含むTHF120gを添加後、ジメタクリル酸エチレン(以下、EDMAと略す)5.9g(29ミリモル)を滴下し、さらに反応を1時間継続して、GCにより反応完結を確認した。反応液を大量のメタノール中に投入してポリマーを析出させ、濾過および洗浄後、60℃で5時間減圧乾燥して白色粉体状のポリマー49gを得た。用いたモノマー総量に対する重合収率は、99%であった。   Next, the reaction system was cooled to −60 ° C., 120 g of THF containing 0.1 mol of lithium chloride was added, 5.9 g (29 mmol) of ethylene dimethacrylate (hereinafter abbreviated as EDMA) was added dropwise, and the reaction was further carried out. The reaction was completed by GC for 1 hour. The reaction solution was poured into a large amount of methanol to precipitate a polymer, filtered and washed, and then dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain 49 g of a white powdery polymer. The polymerization yield based on the total amount of monomers used was 99%.

このポリマーをGPCにより分析したところ、目的のスターポリマーは、Mn=42,000、Mw/Mn=1.11であった。また、未反応のアームポリマー部分はMn=5,100、Mw/Mn=1.15であった。   When this polymer was analyzed by GPC, the target star polymer was Mn = 42,000 and Mw / Mn = 1.11. Moreover, the unreacted arm polymer part was Mn = 5,100 and Mw / Mn = 1.15.

次に、得られたポリマー49gをTHFに溶解して30%溶液とし、濃塩酸2gを加えて室温で1時間反応を行った後、反応液を大量の水中に投入してポリマーを析出させ、濾過および洗浄後、60℃で5時間減圧乾燥して白色粉体状ポリマー33gを得た。   Next, 49 g of the obtained polymer was dissolved in THF to make a 30% solution, 2 g of concentrated hydrochloric acid was added and reacted at room temperature for 1 hour, and then the reaction solution was poured into a large amount of water to precipitate the polymer. After filtration and washing, it was dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain 33 g of a white powdery polymer.

このポリマーのGPC分析を行ったところ、目的のスターポリマーは、Mn=36,000、Mw/Mn=1.37であった。また、アームポリマー部分はMn=3,600、Mw/Mn=1.15であった。   When the GPC analysis of this polymer was conducted, the target star polymer was Mn = 36,000 and Mw / Mn = 1.37. The arm polymer portion had Mn = 3,600 and Mw / Mn = 1.15.

13C−NMR(溶媒:アセトン−d6)により、155ppm付近にp−ヒドロキシスチレン単位の芳香環のパラ位炭素のシグナル、176ppm付近にEDMA単位のカルボニル炭素のシグナルが観察せれ、それぞれの積分比からp−ヒドロキシスチレンとEDMAの組成比が9/1であることが確認された。 By 13 C-NMR (solvent: acetone-d 6 ), a signal of the para-position carbon of the aromatic ring of the p-hydroxystyrene unit was observed at around 155 ppm, and a signal of the carbonyl carbon of the EDMA unit was observed at around 176 ppm. From the results, it was confirmed that the composition ratio of p-hydroxystyrene and EDMA was 9/1.

以上のことから、反応およびその後の脱離反応は目的通り行われ、p−ヒドロキシスチレン−EDMAスターポリマーが生成したことを確認した。
[実施例2]
窒素雰囲気下において、THF200gを−40℃に保持し、SBL7.7g(10ミリモル)を加え、撹拌下、PEES44.0g(0.23モル)を30分かけて滴下し、さらに反応を30分間継続し、GCにより反応完結を確認した。この段階で反応系から少量を採取し、メタノールにより反応を停止させた後、GPCにより分析したところ、得られたポリPEESはMn=4900、Mw/Mn=1.06の単分散ポリマーであった。
From the above, the reaction and the subsequent elimination reaction were carried out as intended, and it was confirmed that p-hydroxystyrene-EDMA star polymer was produced.
[Example 2]
In a nitrogen atmosphere, 200 g of THF was maintained at −40 ° C., 7.7 g (10 mmol) of SBL was added, 44.0 g (0.23 mol) of PEES was added dropwise over 30 minutes with stirring, and the reaction was further continued for 30 minutes. The completion of the reaction was confirmed by GC. A small amount was collected from the reaction system at this stage, and after the reaction was stopped with methanol, analysis by GPC revealed that the obtained polyPEES was a monodisperse polymer with Mn = 4900 and Mw / Mn = 1.06. .

次いで、反応系を−60℃に冷却し、塩化リチウム0.1モルを含むTHF120gを添加後、t−ブチルメタクリレート(tBMA)6.1g(43ミリモル)を30分かけて滴下し、さらに反応を30分間継続し、GCにより反応完結を確認した。この段階で反応系から少量を採取し、メタノールにより反応を停止させた後、GPCにより分析したところ、得られたPEES/tBMA共重合体はMn=5,500、Mw/Mn=1.07の単分散ポリマーであった。   Next, the reaction system was cooled to −60 ° C., 120 g of THF containing 0.1 mol of lithium chloride was added, and 6.1 g (43 mmol) of t-butyl methacrylate (tBMA) was added dropwise over 30 minutes. The reaction was continued for 30 minutes and the completion of the reaction was confirmed by GC. A small amount was collected from the reaction system at this stage, the reaction was stopped with methanol, and analyzed by GPC. As a result, the obtained PEES / tBMA copolymer had Mn = 5,500 and Mw / Mn = 1.07. It was a monodisperse polymer.

次いで、EDMA5.9g(0.03モル)を滴下し、さらに反応を1時間継続して、GCにより反応完結を確認した。反応液を大量のメタノール中に投入してポリマーを析出させ、濾過および洗浄後、60℃で5時間減圧乾燥して白色粉体状のポリマー55gを得た。用いたモノマー総量に対する重合収率は、99%であった。   Next, 5.9 g (0.03 mol) of EDMA was added dropwise, and the reaction was further continued for 1 hour, and the completion of the reaction was confirmed by GC. The reaction solution was poured into a large amount of methanol to precipitate a polymer, filtered and washed, and then dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain 55 g of a white powdery polymer. The polymerization yield based on the total amount of monomers used was 99%.

このポリマーをGPCにより分析したところ、目的のスターポリマーは、Mn=38000、Mw/Mn=1.08であった。また、未反応のアームポリマー部分はMn=5500、Mw/Mn=1.14の混合物であった。   When this polymer was analyzed by GPC, the target star polymer was Mn = 38000 and Mw / Mn = 1.08. Moreover, the unreacted arm polymer part was a mixture of Mn = 5500 and Mw / Mn = 1.14.

次に、得られたポリマー55gをTHFに溶解して30%溶液とし、濃塩酸2gを加えて室温で1時間反応を行った後、反応液を大量の水中に投入してポリマーを析出させ、濾過および洗浄後、60℃で5時間減圧乾燥して白色粉体状ポリマー33gを得た。   Next, 55 g of the obtained polymer was dissolved in THF to make a 30% solution, 2 g of concentrated hydrochloric acid was added and reacted at room temperature for 1 hour, and then the reaction solution was poured into a large amount of water to precipitate the polymer. After filtration and washing, it was dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain 33 g of a white powdery polymer.

このポリマーのGPC分析を行ったところ、目的のスターポリマーは、Mn=32000、Mw/Mn=1.27であった。また、アームポリマー部分はMn=3300、Mw/Mn=1.36であった。   When the GPC analysis of this polymer was conducted, the target star polymer was Mn = 32000 and Mw / Mn = 1.27. Moreover, the arm polymer part was Mn = 3300 and Mw / Mn = 1.36.

13C−NMRにより、155ppm付近にp−ヒドロキシスチレン単位の芳香環のパラ位炭素のシグナル、176ppm付近にEDMA単位のカルボニル炭素のシグナル、80ppm付近にtBMA単位のt−ブチル基の3級炭素のシグナルが観察せれ、それぞれの積分比からp−ヒドロキシスチレン、tBMA、EDMAの組成比が75/15/10であることが確認された。 By 13 C-NMR, the signal of the para-position carbon of the aromatic ring of the p-hydroxystyrene unit is around 155 ppm, the signal of the carbonyl carbon of the EDMA unit is around 176 ppm, and the tertiary carbon of the t-butyl group of the tBMA unit is around 80 ppm. A signal was observed, and from each integration ratio, it was confirmed that the composition ratio of p-hydroxystyrene, tBMA, and EDMA was 75/15/10.

以上のことから、反応およびその後の脱離反応は目的通り行われ、p−ヒドロキシスチレン−tBMA−EDMAスターポリマーが生成したことを確認した。
[実施例3]
窒素雰囲気下において、THF260gとn−ヘキサン30gの混合溶媒を−40℃に保持し、n−ブチルリチウム(以下、NBLと略す)8.5g(20ミリモル)を加え、撹拌下、p−t−ブトキシスチレン(以下、PTBSTと略す)43.7g(0.25モル)を30分かけて滴下し、さらに反応を30分間継続し、GCにより反応完結を確認した。この段階で反応系から少量を採取し、メタノールにより反応を停止させた後、GPCにより分析したところ、得られたポリPTBSTはMn=2600、Mw/Mn=1.09の単分散ポリマーであった。
From the above, the reaction and the subsequent elimination reaction were carried out as intended, and it was confirmed that p-hydroxystyrene-tBMA-EDMA star polymer was produced.
[Example 3]
Under a nitrogen atmosphere, a mixed solvent of 260 g of THF and 30 g of n-hexane was kept at −40 ° C., 8.5 g (20 mmol) of n-butyllithium (hereinafter abbreviated as NBL) was added, and pt− 43.7 g (0.25 mol) of butoxystyrene (hereinafter abbreviated as PTBST) was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was further continued for 30 minutes, and the completion of the reaction was confirmed by GC. A small amount was collected from the reaction system at this stage, the reaction was stopped with methanol, and analyzed by GPC. As a result, the obtained poly PTBST was a monodisperse polymer with Mn = 2600 and Mw / Mn = 1.09. .

次いで、反応系を−60℃に冷却し、塩化リチウム0.1モルを含むTHF150gを添加後、1−エチルシクロヘキシルメタクリレート(ECHMA)6.5g(33ミリモル)を30分かけて滴下し、さらに反応を30分間継続し、GCにより反応完結を確認した。この段階で反応系から少量を採取し、メタノールにより反応を停止させた後、GPCにより分析したところ、得られたPTBST/ECHMA共重合体はMn=2700、Mw/Mn=1.09の単分散ポリマーであった。   Next, the reaction system was cooled to −60 ° C., 150 g of THF containing 0.1 mol of lithium chloride was added, and then 6.5 g (33 mmol) of 1-ethylcyclohexyl methacrylate (ECHMA) was added dropwise over 30 minutes to further react. For 30 minutes, and the completion of the reaction was confirmed by GC. A small amount was collected from the reaction system at this stage, and the reaction was stopped with methanol, and then analyzed by GPC. The obtained PTBST / ECHMA copolymer was a monodisperse of Mn = 2700 and Mw / Mn = 1.09. It was a polymer.

次いで、EDMA9.8g(50ミリモル)を滴下し、さらに反応を1時間継続して、GCにより反応完結を確認した。反応液を大量のメタノール中に投入してポリマーを析出させ、濾過、洗浄後、60℃で5時間減圧乾燥して白色粉体状のポリマー59gを得た。用いたモノマー総量に対する重合収率は、99%であった。   Next, 9.8 g (50 mmol) of EDMA was added dropwise, and the reaction was further continued for 1 hour, and the completion of the reaction was confirmed by GC. The reaction solution was poured into a large amount of methanol to precipitate a polymer, filtered, washed, and dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain 59 g of a white powdery polymer. The polymerization yield based on the total amount of monomers used was 99%.

このポリマーをGPCにより分析したところ、目的のスターポリマーはMn=21000、Mw/Mn=1.15であった。また、未反応のアームポリマー部分はMn=2700、Mw/Mn=1.18であった。   When this polymer was analyzed by GPC, the target star polymer was Mn = 21000 and Mw / Mn = 1.15. Moreover, the unreacted arm polymer part was Mn = 2700 and Mw / Mn = 1.18.

次に、得られたポリマー59gをトルエン/エタノール(1/1)に溶解して30%溶液とし、濃硫酸3gを加えて70℃で3時間反応を行った後、反応液を大量の水中に投入してポリマーを析出させ、濾過、洗浄後、60℃で5時間減圧乾燥して白色粉体状ポリマー43gを得た。   Next, 59 g of the obtained polymer was dissolved in toluene / ethanol (1/1) to make a 30% solution, 3 g of concentrated sulfuric acid was added, and the reaction was carried out at 70 ° C. for 3 hours. The polymer was deposited to precipitate, filtered, washed and dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain 43 g of a white powdery polymer.

このポリマーのGPC分析を行ったところ、目的のスターポリマーはMn=17,000、Mw/Mn=1.16であった。また、アームポリマー部分はMn=2,700、Mw/Mn=1.16であった。   When the GPC analysis of this polymer was conducted, the target star polymer was Mn = 17,000 and Mw / Mn = 1.16. The arm polymer portion had Mn = 2,700 and Mw / Mn = 1.16.

13C−NMRにより、155ppm付近にp−ヒドロキシスチレン単位の芳香環のパラ位炭素のシグナル、176ppm付近にEDMA単位のカルボニル炭素のシグナルが観察せれ、85ppm付近のECHMA単位のシグナルが消失した。 By 13 C-NMR, a signal of the para-position carbon of the aromatic ring of the p-hydroxystyrene unit was observed near 155 ppm, and a signal of the carbonyl carbon of the EDMA unit was observed near 176 ppm, and the signal of the ECHMA unit near 85 ppm disappeared.

以上のことから、反応およびその後の脱離反応は目的通り行われ、p−ヒドロキシスチレン−メタクリル酸−EDMAスターポリマーが生成したことを確認した。


From the above, the reaction and the subsequent elimination reaction were carried out as intended, and it was confirmed that p-hydroxystyrene-methacrylic acid-EDMA star polymer was produced.


Claims (6)

中心核としてのコア部、および中心核に連結するポリマー鎖としてのアーム部を含むスターポリマーであって、
アーム部が、コア部に結合する式(IV):
Figure 0004689216
[式中、R は水素原子またはC 〜C アルキル基であり、R 10 は脂環式骨格を有する有機基である]
で表されるアクリレート誘導体から誘導される繰り返し単位、およびその末端に結合する式(I):
Figure 0004689216
[式中、Rは水素原子またはC〜Cアルキル基であり、Rはハロゲン原子またはC〜C12炭化水素基であり、Rは水素原子または保護基であり、mは0〜4の整数であり、mが2以上のときRは同一または相異なっていてもよく、nは1または2であり、nが2のときRは同一または相異なっていてもよく、m+nは1〜5の整数である]
で表されるアルケニルフェノール誘導体から誘導される繰り返し単位からなるブロック共重合体のポリマー鎖であり;
コア部が、式(II):
Figure 0004689216
[式中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子およびC〜Cアルキル基から選択され、xが1であり、Rが−(CHR11−基であり、pは2〜6の整数であり、R11はそれぞれ独立して水素原子またはC〜Cのアルキル基である]
で表されるアクリレート誘導体から誘導される重合体である、前記スターポリマー。
A star polymer comprising a core part as a central core and an arm part as a polymer chain linked to the central core,
Formula (IV) where the arm portion is coupled to the core portion:
Figure 0004689216
[Wherein R 9 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, and R 10 is an organic group having an alicyclic skeleton]
And a repeating unit derived from an acrylate derivative represented by formula (I):
Figure 0004689216
[Wherein, R 1 is a hydrogen atom or a C 1 -C 4 alkyl group, R 2 is a halogen atom or a C 1 -C 12 hydrocarbon group, R 3 is a hydrogen atom or a protecting group, and m is An integer of 0 to 4, R 2 may be the same or different when m is 2 or more, n is 1 or 2, and when n is 2, R 3 may be the same or different , M + n is an integer from 1 to 5]
A polymer chain of a block copolymer comprising repeating units derived from an alkenylphenol derivative represented by:
The core part has the formula (II):
Figure 0004689216
Wherein R 4 and R 5 are each independently selected from a hydrogen atom and a C 1 -C 4 alkyl group, x is 1, R 6 is a — (CHR 11 ) p — group, p Is an integer of 2 to 6, and each R 11 is independently a hydrogen atom or a C 1 to C 4 alkyl group]
The said star polymer which is a polymer derived from the acrylate derivative represented by these.
数平均分子量が1,000〜1,000,000であることを特徴とする請求項に記載のスターポリマー。 The star polymer according to claim 1 , wherein the number average molecular weight is 1,000 to 1,000,000. 分子量分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.01〜3.00であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスターポリマー。 The star polymer according to claim 1 or 2 , wherein the molecular weight dispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.01 to 3.00. コア部の重合体とアーム部のポリマー鎖の組成比(コア部/アーム部)が、1/1,000〜1/0.1である、請求項1〜のいずれか1項に記載のスターポリマー。 The composition ratio (core part / arm part) of the polymer of the core part and the polymer chain of the arm part (1/1000 to 1 / 0.1) is according to any one of claims 1 to 3 . Star polymer. 請求項1〜のいずれか1項に記載のスターポリマーを含有するレジスト組成物。 The resist composition containing the star polymer of any one of Claims 1-4 . a)請求項1に記載の式(I)で表されるアルケニルフェノール誘導体を重合することによりポリマー鎖を得る工程;
b)当該ポリマー鎖を、請求項に記載の式(IV)で表されるアクリレート誘導体と重合させ、共重合体を得る工程;および
c)当該共重合体を、請求項1に記載の式(II)で表されるアクリレート誘導体と共重合させる工程;
を含み、式(I)のRが保護基の場合は、さらに当該保護基を除去する工程を含んでいてもよい、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスターポリマーの製造方法。
a) obtaining a polymer chain by polymerizing the alkenylphenol derivative represented by formula (I) according to claim 1;
b) polymerizing the polymer chain with the acrylate derivative of formula (IV) according to claim 1 to obtain a copolymer; and c) the copolymer with the formula according to claim 1. A step of copolymerizing with the acrylate derivative represented by (II);
Hints, in the case of R 3 protecting groups in Formula (I), may include the step of further removing the protecting group, a method of producing a star polymer according to any one of claims 1 to 4 .
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