JP4916731B2 - Amino group-containing adamantane derivative and method for producing the same, insulating film forming material, polymer and insulating film - Google Patents

Amino group-containing adamantane derivative and method for producing the same, insulating film forming material, polymer and insulating film Download PDF

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Description

本発明は、半導体の製造等に用いる絶縁膜、特に耐熱性や機械的強度に優れ低い比誘電率を示す絶縁膜とその製造法、該絶縁膜を得るために有用なアミノ基含有アダマンタン誘導体とその製造方法、該アミノ基含有アダマンタン誘導体を含む絶縁膜形成材料、及び空孔構造を有するポリマーに関する。   The present invention relates to an insulating film used for manufacturing a semiconductor, particularly an insulating film having excellent heat resistance and mechanical strength and showing a low dielectric constant, a method for producing the same, an amino group-containing adamantane derivative useful for obtaining the insulating film, and The present invention relates to a production method thereof, an insulating film forming material containing the amino group-containing adamantane derivative, and a polymer having a pore structure.

近年、回路パターンの微細化が進む半導体プロセスにおいて、層間絶縁膜の低誘電率化が求められている。層間絶縁膜の低誘電率化には空孔構造の構築が効果的であるとされており、酸化ケイ素系の層間絶縁膜では、発泡剤等を用いた空孔構造の導入が提案されている。しかし、この方法では、空孔の形成は可能なものの、空孔の結合(空孔の連続化)が避けがたいため、機械的強度、熱的安定性に難点があり、半導体の製造における配線プロセスにおいて、膜破壊が生じるなどの重大な問題を抱えていた。   2. Description of the Related Art In recent years, in a semiconductor process in which circuit patterns are becoming finer, a lower dielectric constant of an interlayer insulating film is required. It is said that the construction of a hole structure is effective for lowering the dielectric constant of an interlayer insulating film. For silicon oxide-based interlayer insulating films, introduction of a hole structure using a foaming agent or the like has been proposed. . However, although this method can form vacancies, it is difficult to avoid linking of vacancies (continuation of vacancies), so there are difficulties in mechanical strength and thermal stability. The process had serious problems such as film breakage.

本発明者らは、多官能性の架橋性モノマーの重合により、分子レベルの空孔が形成された絶縁膜によれば、低誘電率化と高い機械的強度を両立しうることを見出した(例えば、特開2004−307804号公報参照)。しかし、半導体の高集積化が進行する現状においては、より一層の低比誘電率化が求められていた。   The inventors of the present invention have found that an insulating film having pores at a molecular level formed by polymerization of a polyfunctional crosslinkable monomer can achieve both low dielectric constant and high mechanical strength ( For example, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-307804). However, in the current situation where higher integration of semiconductors has progressed, further reduction in dielectric constant has been demanded.

特開2004−307804号公報JP 2004-307804 A

本発明の目的は、半導体の製造に有用な高い耐熱性及び極めて低い比誘電率を有するポリマー及び絶縁膜と、これらを形成しうるアミノ基含有アダマンタン誘導体及びその製造方法並びに絶縁膜形成材料を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polymer and an insulating film having high heat resistance and extremely low relative dielectric constant useful for semiconductor production, an amino group-containing adamantane derivative capable of forming them, a method for producing the same, and an insulating film forming material There is to do.

本発明の他の目的は、高い空孔率を有するポリマー及び絶縁膜と、これらを形成しうるアミノ基含有アダマンタン誘導体とその製造方法、及び絶縁膜形成材料を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a polymer and an insulating film having a high porosity, an amino group-containing adamantane derivative capable of forming them, a method for producing the same, and an insulating film forming material.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、空孔構造を有するポリマー架橋体の製造を2段階で行う、すなわち、所望の空孔サイズを構成しうる巨大分子を予め形成し、次いでこの巨大分子と特定のモノマーとの重合反応を進行させることにより、比誘電率が極めて低く且つ所望の厚みを有する絶縁膜が効率よく得られることを見出した。より具体的には、アダマンタン骨格の3又は4の各橋頭位において官能基同士の反応によりポリマーを形成させる重合反応において、各橋頭位における重合反応を一段階で留めた巨大分子を予め調整し、これとモノマー成分とを適宜な溶媒に溶解させて基材上に塗布した後に、例えば熱処理等を施すと、鎖延長、環化、架橋等の反応が円滑に進行して確実に空孔が形成され、耐熱性や機械的強度が高く比誘電率の極めて低い、空孔構造を有する高分子量重合体からなる絶縁膜が得られることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention perform the production of a polymer crosslinked body having a pore structure in two stages, that is, by previously forming a macromolecule that can constitute a desired pore size. Then, it has been found that an insulating film having a very low relative dielectric constant and a desired thickness can be efficiently obtained by advancing a polymerization reaction between the macromolecule and a specific monomer. More specifically, in a polymerization reaction in which a polymer is formed by reaction between functional groups at each of the 3 or 4 bridgehead positions of the adamantane skeleton, a macromolecule in which the polymerization reaction at each bridgehead position is stopped in one step is prepared in advance. When this and the monomer component are dissolved in an appropriate solvent and applied onto the substrate, for example, when heat treatment is performed, reactions such as chain extension, cyclization, and cross-linking proceed smoothly to ensure the formation of pores It was found that an insulating film made of a high molecular weight polymer having a pore structure with high heat resistance and mechanical strength and extremely low relative dielectric constant can be obtained. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、下記式(1’)

Figure 0004916731
[式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性環式基を示し、R1’、R2’、R3’、R4’は、アダマンタン環又は環X1、X2、X3、X4に結合している置換基であって、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基としてアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいヒドラジノ基、アシルオキシ基、若しくはアシル基で保護されていてもよいカルボキシル基、アシル基、若しくは下記式(2C’)
Figure 0004916731
式(2C’)中、
環Y’は、同一又は異なって、
つ以上の芳香環が、単結合、2価の炭化水素基、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される1又は2以上の連結基を介して結合した構造を有する芳香族性環を示し、
6、R7は、同一又は異なって、保護基として脂肪族アシル基、芳香族アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシ−カルボニル基、又はアルキリデン基で保護されていてもよいアミノ基を示す
で表される基を示す。
但し、R1’、R2’、R3’、R4’のうち少なくとも3つは、同一又は異なって、
式(2C’)で表される基を示す]
で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体を提供する。 That is, the present invention provides the following formula (1 ′)
Figure 0004916731
[Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic cyclic group, and R 1 ′, R 2 ′, R 3 ′, R 4 ′ is an adamantane ring or a substituent bonded to a ring X 1 , X 2 , X 3 , or X 4 , which is the same or different, and is a hydrogen atom, a hydrocarbon group, an alkoxy group as a protecting group, cycloalkyl An oxy group, a tetrahydrofuranyloxy group, a tetrahydropyranyloxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, a trialkylsilyloxy group, an amino group which may have a substituent, a hydrazino group which may have a substituent, An acyloxy group, a carboxyl group which may be protected with an acyl group, an acyl group, or the following formula ( 2C ′)
Figure 0004916731
(In the formula ( 2C ′),
Ring Y ′ is the same or different,
A structure in which two or more aromatic rings are bonded through one or more linking groups selected from the group consisting of a single bond, a divalent hydrocarbon group, an oxygen atom, a nitrogen atom, a silicon atom, and a sulfur atom. An aromatic ring having
R 6 and R 7 are the same or different and each represents an amino group which may be protected with an aliphatic acyl group, aromatic acyl group, alkoxycarbonyl group, aralkyloxy-carbonyl group or alkylidene group as a protecting group)
The group represented by these is shown.
However, at least three of R 1 ′, R 2 ′, R 3 ′, and R 4 ′ are the same or different,
Indicates a group represented by the formula ( 2C ′)]
The amino group containing adamantane derivative represented by these is provided.

本発明は、また、下記式(3)

Figure 0004916731
(式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性環式基を示し、Ra、Rb、Rc、Rdは、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基としてアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいヒドラジノ基、アシルオキシ基、若しくはアシル基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdのうち少なくとも3つは、同一又は異なって、前記保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す)
で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体と、下記式(4’)
Figure 0004916731
環Y’は、
つ以上の芳香環が、単結合、2価の炭化水素基、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される1又は2以上の連結基を介して結合した構造を有する芳香族性環を示し、
e、Rf、Rg、Rhは環Yに結合している置換基であって、同一又は異なって、保護基として脂肪族アシル基、芳香族アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシ−カルボニル基、又はアルキリデン基で保護されていてもよいアミノ基を示す)
で表されるテトラアミン誘導体との反応により請求項1記載のアミノ基含有アダマンタン誘導体を得るアミノ基含有アダマンタン誘導体の製造方法を提供する。前記製造方法において、カルボニル基含有アダマンタン誘導体を、化学量論量を超える過剰のテトラアミン誘導体を溶解した溶液に逐次添加してもよい。 The present invention also provides the following formula (3):
Figure 0004916731
Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic cyclic group, and R a , R b , R c and R d are Same or different, hydrogen atom, hydrocarbon group, alkoxy group as protective group , cycloalkyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, trialkylsilyloxy group, substituent An amino group which may have a substituent, a hydrazino group which may have a substituent, an acyloxy group, or a carboxyl group or an acyl group which may be protected by an acyl group, provided that R a , R b , R c, at least three of R d are the same or different and are a protected or unprotected carboxyl group or an acyl group the protecting group)
And a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the following formula (4 ′):
Figure 0004916731
Ring Y ′ is
A structure in which two or more aromatic rings are bonded through one or more linking groups selected from the group consisting of a single bond, a divalent hydrocarbon group, an oxygen atom, a nitrogen atom, a silicon atom, and a sulfur atom. An aromatic ring having
R e , R f , R g , and R h are substituents bonded to the ring Y, and may be the same or different, and may be an aliphatic acyl group, aromatic acyl group, alkoxycarbonyl group, aralkyloxy- A carbonyl group or an amino group optionally protected by an alkylidene group )
A method for producing an amino group-containing adamantane derivative is provided, wherein the amino group-containing adamantane derivative according to claim 1 is obtained by a reaction with a tetraamine derivative represented by the formula: In the production method, the carbonyl group-containing adamantane derivative may be sequentially added to a solution in which an excess of the tetraamine derivative exceeding the stoichiometric amount is dissolved.

また、本発明は、上記本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体と、下記式(3)

Figure 0004916731
(式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示し、Ra、Rb、Rc、Rdは、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、又はアシル基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdのうち少なくとも3つは、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す)
で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体とを溶媒に溶解して得られる重合性組成物からなる絶縁膜形成材料を提供する。 The present invention also provides the amino group-containing adamantane derivative of the present invention described above and the following formula (3):
Figure 0004916731
Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group, and R a , R b , R c , R d are the same or different and each represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a carboxyl group which may be protected with a protecting group, or an acyl group, provided that R a , R b , R c and R d are And at least three are the same or different and each represents a carboxyl group or an acyl group which may be protected with a protecting group)
An insulating film-forming material comprising a polymerizable composition obtained by dissolving a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula:

さらに、本発明は、上記本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体と、前記式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体との重合反応により得られる空孔構造を有するポリマーを提供する。   Furthermore, the present invention provides a polymer having a pore structure obtained by a polymerization reaction between the amino group-containing adamantane derivative of the present invention and the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3).

また、本発明は、上記本発明の空孔構造を有するポリマーからなる絶縁膜を提供する。
なお、本明細書では、上記発明のほか、
下記式(1)

Figure 0004916731
[式中、X 1 、X 2 、X 3 、X 4 は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示し、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 は、アダマンタン環又は環X 1 、X 2 、X 3 、X 4 に結合している置換基であって、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、アシル基、若しくは下記式(2A)、(2B)又は(2C)
Figure 0004916731
(式(2A)、(2B)、(2C)中、環Yは、同一又は異なって、単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、R 5 、R 6 、R 7 は、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいアミノ基を示し、R′はハロホルミル基以外のアシル基からカルボニル基を除した基を示す)
で表される基を示す。但し、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 のうち少なくとも3つは、同一又は異なって、式(2A)、(2B)又は(2C)で表される基を示す]
で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体、についても説明する。
さらに、本明細書では、上記発明のほか、
下記式(3)
Figure 0004916731
(式中、X 1 、X 2 、X 3 、X 4 は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示し、R a 、R b 、R c 、R d は、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す。但し、R a 、R b 、R c 、R d のうち少なくとも3つは、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す)
で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体と、下記式(4)
Figure 0004916731
(式中、環Yは単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、R e 、R f 、R g 、R h は環Yに結合している置換基であって、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいアミノ基を示す)
で表されるテトラアミン誘導体との反応により請求項1記載のアミノ基含有アダマンタン誘導体を得るアミノ基含有アダマンタン誘導体の製造方法、についても説明する。 The present invention also provides an insulating film made of the polymer having the pore structure of the present invention.
In this specification, in addition to the above invention,
Following formula (1)
Figure 0004916731
[Wherein, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group, and R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is an adamantane ring or a substituent bonded to the ring X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and is the same or different and protected by a hydrogen atom, a hydrocarbon group, or a protecting group A good carboxyl group, acyl group, or the following formula (2A), (2B) or (2C)
Figure 0004916731
(In the formulas (2A), (2B) and (2C), the rings Y are the same or different and each represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring, and R 5 , R 6 , R 7 Are the same or different and each represents an amino group which may be protected by a protecting group, and R ′ represents a group obtained by removing a carbonyl group from an acyl group other than a haloformyl group)
The group represented by these is shown. Provided that at least three of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and represent a group represented by the formula (2A), (2B) or (2C)]
An amino group-containing adamantane derivative represented by the formula:
Furthermore, in this specification, in addition to the above invention,
Following formula (3)
Figure 0004916731
Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group, and R a , R b , R c , R d are the same or different and each represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a carboxyl group or an acyl group which may be protected by a protecting group, provided that at least one of R a , R b , R c and R d 3 are the same or different and each represents a carboxyl group or an acyl group which may be protected with a protecting group)
And a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the following formula (4):
Figure 0004916731
(Wherein ring Y represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring, and R e , R f , R g , and R h are substituents bonded to ring Y, The same or different and represents an amino group which may be protected with a protecting group)
A method for producing an amino group-containing adamantane derivative, wherein the amino group-containing adamantane derivative according to claim 1 is obtained by reaction with a tetraamine derivative represented by the formula:

本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体によれば、嵩高い立体構造を有しているため、重合反応時の立体障害により高密度化を防ぎ、容積の大きい空孔が均一に形成された高品質なポリマーを生成することができる。このため、極めて低い比誘電率を達成でき、しかも耐熱性及び機械的強度の高い絶縁膜を得ることができる。また、アミノ基含有アダマンタン誘導体は溶媒に対する溶解性に優れるので、層間絶縁膜用途として必要な膜厚を有する絶縁膜を容易に形成することができる。   According to the amino group-containing adamantane derivative of the present invention, since it has a bulky steric structure, it prevents high density due to steric hindrance during the polymerization reaction, and high-quality pores having a large volume formed uniformly. A polymer can be produced. For this reason, an extremely low dielectric constant can be achieved, and an insulating film with high heat resistance and mechanical strength can be obtained. In addition, since an amino group-containing adamantane derivative is excellent in solubility in a solvent, an insulating film having a film thickness necessary for an interlayer insulating film can be easily formed.

本発明のポリマー及び絶縁膜は高い空孔率を有するため、極めて低い比誘電率を示す。また、高い耐熱性と機械的強度を有する。   Since the polymer and insulating film of the present invention have a high porosity, they exhibit an extremely low relative dielectric constant. Moreover, it has high heat resistance and mechanical strength.

本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体は、前記式(1)で表される化合物であり、空孔構造を有するポリマーのモノマー成分となるものである。   The amino group-containing adamantane derivative of the present invention is a compound represented by the formula (1) and serves as a monomer component of a polymer having a pore structure.

式(1)中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示す。R1、R2、R3、R4は、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、アシル基、若しくは前記式(2A)、(2B)又は(2C)で表される基を示す。但し、R1、R2、R3、R4のうち少なくとも3つは、同一又は異なって、(2A)、(2B)又は(2C)で表される基を示す。式(1)中のアダマンタン骨格は、反応や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。 In the formula (1), X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and are a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a carboxyl group which may be protected with a protecting group, an acyl group, or the above formulas (2A) and (2B) Or the group represented by (2C) is shown. However, at least three of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and represent a group represented by (2A), (2B) or (2C). The adamantane skeleton in the formula (1) may have a substituent as long as the properties of the reaction and the crosslinked polymer are not impaired.

1、X2、X3、X4における2価の芳香族性環式基に対応する芳香族性環には、単環または多環の芳香族炭素環及び芳香族複素環が含まれる。なお、本明細書において「多環」とは、隣接する2つの環が2個以上の原子を共有した縮合環構造を有するもののほか、2つ以上の環が単結合、2価の炭化水素基(メチレン基、ビニレン基等)、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、硫黄原子等の1又は2以上の連結基を介して結合した構造を有するものも含む意味に用いる。 The aromatic ring corresponding to the divalent aromatic cyclic group in X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 includes a monocyclic or polycyclic aromatic carbocyclic ring and aromatic heterocyclic ring. In the present specification, the term “polycycle” refers to a condensed ring structure in which two adjacent rings share two or more atoms, and two or more rings are a single bond or a divalent hydrocarbon group. (Methylene group, vinylene group, etc.), used to mean including those having a structure bonded through one or more linking groups such as oxygen atom, nitrogen atom, silicon atom, sulfur atom and the like.

単環の芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環が挙げられる。多環の芳香族炭化水素環としては、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環などの2つ以上の芳香環がそれぞれ2個以上の原子を共有した縮合環構造をもつもの;ビフェニル環、ビフェニレン環、フルオレン環、スチルベン環などの2つ以上の芳香環が単結合等の連結基を介して結合した構造のものなどが挙げられる。芳香族複素環としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を1又は2以上含む単環または多環の芳香族複素環が挙げられる。芳香族複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピコリン環などの単環;キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナジン環などの多環などが挙げられる。これらの環は、反応や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。   Examples of the monocyclic aromatic hydrocarbon ring include a benzene ring. The polycyclic aromatic hydrocarbon ring has, for example, a condensed ring structure in which two or more aromatic rings such as naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, triphenylene ring, pyrene ring each share two or more atoms. And those having a structure in which two or more aromatic rings such as a biphenyl ring, a biphenylene ring, a fluorene ring, and a stilbene ring are bonded via a linking group such as a single bond. Examples of the aromatic heterocycle include monocyclic or polycyclic aromatic heterocycles containing one or more heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocyclic ring include a monocyclic ring such as a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, and a picoline ring; a polycyclic ring such as a quinoline ring, an isoquinoline ring, an acridine ring, and a phenazine ring. These rings may have a substituent as long as the properties of the reaction and the crosslinked polymer are not impaired.

1、X2、X3、X4における2価の非芳香族性環式基に対応する非芳香族性環には、単環又は多環の脂環式炭素環及び非芳香族性複素環が含まれる。脂環式炭素環としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロオクタン環などの3〜20員(好ましくは3〜15員、さらに好ましくは3〜12員)程度のシクロアルカン環;シクロプロペン環、シクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環などの3〜20員(好ましくは3〜15員、さらに好ましくは3〜10員)程度のシクロアルケン環などの単環の脂環式炭素環;アダマンタン環、パーヒドロインデン環、デカリン環、パーヒドロフルオレン環、パーヒドロアントラセン環、パーヒドロフェナントレン環、トリシクロデカン環、トリシクロウンデカン環、テトラシクロドデカン環、パーヒドロアセナフテン環、パーヒドロフェナレン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環など2〜6環程度の橋かけ環式炭素環などが挙げられる。非芳香族性複素環としては、例えば、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子から選択された少なくとも1つのヘテロ原子を有する5又は6員の複素環、これらを含む縮合環などが挙げられる。前記非芳香族性環式基は、反応や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。 Non-aromatic rings corresponding to the divalent non-aromatic cyclic group in X 1 , X 2 , X 3 , X 4 include monocyclic or polycyclic alicyclic carbocycles and non-aromatic heterocycles. Includes a ring. As the alicyclic carbocycle, a cyclopropane ring, cyclobutane ring, cyclopentane ring, cyclohexane ring, cyclooctane ring and the like having about 3 to 20 members (preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 12 members) are used. Alkane ring; monocyclic alicyclic such as cycloalkene ring of about 3 to 20 members (preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 10 members) such as cyclopropene ring, cyclobutene ring, cyclopentene ring, cyclohexene ring Carbon ring; adamantane ring, perhydroindene ring, decalin ring, perhydrofluorene ring, perhydroanthracene ring, perhydrophenanthrene ring, tricyclodecane ring, tricycloundecane ring, tetracyclododecane ring, perhydroacenaphthene ring, Perhydrophenalene ring, norbornane ring, norbornene ring, etc. 2 Such as about 6 ring bridged cyclic carbon ring. Examples of the non-aromatic heterocycle include a 5- or 6-membered heterocycle having at least one heteroatom selected from an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom, and a condensed ring containing these. The non-aromatic cyclic group may have a substituent as long as it does not impair the properties of the reaction or the crosslinked polymer.

なかでも、X1、X2、X3、X4としては、重合により形成される空孔の容積が大きく、低密度な構造が得られやすい点で、2価の芳香族性又は非芳香族性環式基が好ましく、耐熱性及び機械的強度の点で特に2価の芳香族性環が好ましく用いられる。また、生産効率及び取扱性の点で、2価の芳香族性環式基に対応する芳香族性環として、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環等が用いられる場合が多い。 Among these, X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 are divalent aromatic or non-aromatic in that the volume of pores formed by polymerization is large and a low-density structure is easily obtained. An aromatic cyclic group is preferable, and a divalent aromatic ring is particularly preferably used in terms of heat resistance and mechanical strength. In terms of production efficiency and handleability, a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, or the like is often used as an aromatic ring corresponding to a divalent aromatic cyclic group.

1、R2、R3、R4における炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの結合した基などが含まれる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、デシル、ドデシル基などの炭素数1〜20(好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6)程度の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基;ビニル、アリル、1−ブテニル、3−メチル−4−ペンテニル基などの炭素数2〜20(好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜5)程度の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基;エチニル、プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル基などの炭素数2〜20(好ましくは2〜10、さらに好ましくは2〜5)程度の直鎖状又は分岐鎖状アルキニル基などが挙げられる。 The hydrocarbon group in R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 includes an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a group in which these are bonded, and the like. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include 1 to 20 carbon atoms (preferably 1 to 1) such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, decyl, and dodecyl groups. 10 or more preferably 1 to 6) linear or branched alkyl group; 2 to 20 carbon atoms (preferably 2 to 10) such as vinyl, allyl, 1-butenyl, 3-methyl-4-pentenyl group, etc. And more preferably about 2 to 5) linear or branched alkenyl group; ethynyl, propynyl, 1-butynyl, 2-butynyl group and the like having 2 to 20 carbon atoms (preferably 2 to 10, more preferably 2). -5) about a linear or branched alkynyl group.

脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル基などの3〜20員(好ましくは3〜15員、さらに好ましくは3〜12員)程度のシクロアルキル基、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル基などの3〜20員(好ましくは3〜15員、さらに好ましくは3〜10員)程度のシクロアルケニル基などの単環の脂環式炭化水素基;アダマンタン環、パーヒドロインデン環、デカリン環、パーヒドロフルオレン環、パーヒドロアントラセン環、パーヒドロフェナントレン環、トリシクロデカン環、トリシクロウンデカン環、テトラシクロドデカン環、パーヒドロアセナフテン環、パーヒドロフェナレン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環など2〜4環程度の橋かけ環式炭素環などを有する橋かけ環炭化水素基などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、フェニル、ナフチル基などの炭素数6〜20(好ましくは6〜14)程度の芳香族炭化水素基が挙げられる。   Examples of the alicyclic hydrocarbon group include a cycloalkyl group having about 3 to 20 members (preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 12 members) such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and cyclooctyl groups. , Monocyclic alicyclic hydrocarbon groups such as cycloalkenyl groups of about 3 to 20 members (preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 10 members) such as cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl and cyclohexenyl groups Adamantane ring, perhydroindene ring, decalin ring, perhydrofluorene ring, perhydroanthracene ring, perhydrophenanthrene ring, tricyclodecane ring, tricycloundecane ring, tetracyclododecane ring, perhydroacenaphthene ring, perhydro Phenalene ring, norbornane ring, norbol Such bridged cyclic hydrocarbon group having such bridged carbocyclic ring of about 2 to 4 rings such as down ring. Examples of the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon groups having about 6 to 20 carbon atoms (preferably 6 to 14) such as phenyl and naphthyl groups.

脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した炭化水素基には、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、2−シクロヘキシルエチル基などのシクロアルキル−アルキル基(例えば、C3-20シクロアルキル−C1-4アルキル基など)が含まれる。また、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した炭化水素基には、アラルキル基(例えば、C7-18アラルキル基など)、アルキル置換アリール基(例えば、1〜4個程度のC1-4アルキル基が置換したフェニル基又はナフチル基など)などが含まれる。 The hydrocarbon group in which an aliphatic hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group are bonded includes a cycloalkyl-alkyl group such as cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, 2-cyclohexylethyl group (for example, C 3-20 cycloalkyl- C 1-4 alkyl group and the like). The hydrocarbon group in which an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are bonded to each other includes an aralkyl group (for example, a C 7-18 aralkyl group) and an alkyl-substituted aryl group (for example, about 1 to about 4). A phenyl group substituted with a C 1-4 alkyl group or a naphthyl group).

前記脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの結合した基は、置換基を有していてもよい。置換基としては反応や高分子架橋体の物性を損なわないものであれば特に限定されない。   The aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, and a group in which these groups are bonded may have a substituent. The substituent is not particularly limited as long as it does not impair the properties of the reaction and the crosslinked polymer.

1、R2、R3、R4における保護基で保護されていてもよいカルボキシル基の「保護基」としては、例えば、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、ヘキシルオキシなどのC1-10アルコキシ基;メトキシメチルオキシ、メトキシエトキシメチルオキシ基などの(C1-4アルコキシ)1−2C1-4アルコキシ基など)、シクロアルキルオキシ基(シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシなどのC3-20シクロアルキルオキシ基など)、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基(フェノキシ、メチルフェノキシ基などのC6-20アリールオキシ基)、アラルキルオキシ基(ベンジルオキシ、ジフェニルメチルオキシ基などのC7-18アラルキルオキシ基)、トリアルキルシリルオキシ基(トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ基などのトリC1-4アルキルシリルオキシ基)、置換基を有してもよいアミノ基(アミノ基;メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノなどのモノまたはジ置換C1-6アルキルアミノ基;ピロリジノ、ピペリジノ基などの環状アミノ基)、置換基を有してもよいヒドラジノ基[ヒドラジノ基、N−フェニルヒドラジノ基、アルコキシカルボニルヒドラジノ基(t−ブトキシカルボニルヒドラジノ基などのC1-10アルコキシカルボニルヒドラジノ基など)、アラルキルオキシカルボニルヒドラジノ基(ベンジルオキシカルボニルヒドラジノ基などのC7-18アラルキルオキシカルボニルヒドラジノ基)など]、アシルオキシ基(アセトキシ、プロピオニルオキシ基などのC1-10アシルオキシ基など)、アシル基(アセチル、プロピオニル基などのC1-10アシル基など)などが挙げられる。カルボキシル基の保護基は、これらに限定されず、有機合成の分野で用いられる他の保護基も使用できる。 Examples of the “protecting group” of the carboxyl group that may be protected with a protecting group in R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 include an alkoxy group (methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s - butoxy, t-butoxy, C 1-10 alkoxy groups such as hexyloxy; methoxymethyloxy, etc. (C 1-4 alkoxy) l-2C 1-4 alkoxy group such as a methoxyethoxymethyl group), cycloalkyloxy Groups (C 3-20 cycloalkyloxy groups such as cyclopentyloxy and cyclohexyloxy), tetrahydrofuranyloxy groups, tetrahydropyranyloxy groups, aryloxy groups (C 6-20 aryloxy groups such as phenoxy and methylphenoxy groups) Aralkyloxy group (benzyloxy, diphenylmethyloxy C 7-18 aralkyloxy group such as a group), a trialkylsilyloxy group (triC 1-4 alkylsilyloxy group such as trimethylsilyloxy and triethylsilyloxy groups), an amino group which may have a substituent (amino Groups; mono- or di-substituted C 1-6 alkylamino groups such as methylamino, dimethylamino, ethylamino, diethylamino; cyclic amino groups such as pyrrolidino and piperidino groups), hydrazino groups that may have a substituent [hydrazino group N-phenylhydrazino group, alkoxycarbonylhydrazino group (C 1-10 alkoxycarbonylhydrazino group such as t-butoxycarbonylhydrazino group), aralkyloxycarbonylhydrazino group (benzyloxycarbonylhydrazino group etc.) C 7-18 aralkyloxycarbonyl hydrazino group) etc. , An acyloxy group (acetoxy, etc. C 1-10 acyloxy group such as a propionyloxy group), an acyl group (acetyl, etc. C 1-10 acyl group such as propionyl group) and the like. The protecting group for the carboxyl group is not limited to these, and other protecting groups used in the field of organic synthesis can also be used.

保護基で保護されたカルボキシル基の好ましい例には、C1-6アルコキシ−カルボニル基、(C1-4アルコキシ)1−2−C1-4アルコキシ−カルボニル基、N−置換カルバモイル基、テトラヒドロピラニルオキシカルボニル基、テトラヒドロフラニルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、トリアルキルシリルオキシカルボニル基、トリアルコキシメチル基が含まれる。 Preferred examples of the carboxyl group protected with a protecting group include C 1-6 alkoxy-carbonyl group, (C 1-4 alkoxy) 1-2-C 1-4 alkoxy-carbonyl group, N-substituted carbamoyl group, tetrahydro A pyranyloxycarbonyl group, a tetrahydrofuranyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a trialkylsilyloxycarbonyl group, and a trialkoxymethyl group are included.

1、R2、R3、R4におけるアシル基としては、脂肪族アシル基(ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などのC1-10の脂肪族アシル基)、脂環式アシル基(シクロヘキシルカルボニル基などのC4-20脂環式アシル基)、芳香族アシル基(ベンゾイル、ナフトイル基などのC7-20芳香族アシル基)、ハロホルミル基(ハロゲン化カルボニル基)[クロロホルミル基(塩化カルボニル基)、ブロモホルミル基(臭化カルボニル基)、フルオロホルミル基(フッ化カルボニル基)、ヨードホルミル基(ヨウ化カルボニル基)]、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニルなどのC1-4アルコキシ−カルボニル基など);アラルキルオキシ−カルボニル基(ベンジルオキシカルボニル基、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基などのC7-20アラルキルオキシカルボニル基)などが挙げられる。なかでも、ホルミル基等が好ましく用いられる。 Examples of the acyl group in R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 include aliphatic acyl groups (C 1-10 aliphatic acyl groups such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, and pivaloyl groups), fats Cyclic acyl groups (C 4-20 alicyclic acyl groups such as cyclohexylcarbonyl groups), aromatic acyl groups (C 7-20 aromatic acyl groups such as benzoyl and naphthoyl groups), haloformyl groups (halogenated carbonyl groups) [Chloroformyl group (carbonyl chloride group), bromoformyl group (carbonyl bromide group), fluoroformyl group (carbonyl fluoride group), iodoformyl group (carbonyl iodide group)], alkoxycarbonyl group (methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl) , C 1-4 alkoxy, such as t- butoxycarbonyl - carbonyl group); aralkyloxy - Ca Boniru group (benzyloxycarbonyl group, C 7-20 aralkyloxycarbonyl group such as p- methoxybenzyloxycarbonyl group). Of these, a formyl group and the like are preferably used.

式(2A)、(2B)、(2C)中、環Yは、単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、R5、R6、R7は、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいアミノ基を示す。式(1)中、式(2A)、(2B)、(2C)で表される基は単独又は組み合わせて存在していてもよく、複数の式(2A)、(2B)、(2C)で表される基が有する環Y及びR5等は同一でもよく、異なっていてもよい。 In formulas (2A), (2B) and (2C), ring Y represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring, and R 5 , R 6 and R 7 are the same or different. Represents an amino group which may be protected with a protecting group. In the formula (1), groups represented by the formulas (2A), (2B), and (2C) may exist alone or in combination, and a plurality of formulas (2A), (2B), and (2C) The rings Y and R 5 etc. possessed by the group represented may be the same or different.

環Yにおける単環又は多環の芳香族性環には芳香族炭素環及び芳香族複素環が含まれる。単環の芳香族炭素環としては、ベンゼン環が挙げられる。多環の芳香族炭素環としては、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環などの2つ以上の芳香環がそれぞれ2個以上の原子を共有した縮合環構造をもつもの;ビフェニル環、ビフェニレン環、フルオレン環、スチルベン環などの2つ以上の芳香環が1又は2以上の連結基[例えば、単結合、2価の炭化水素基(メチレン基、ビニレン基等)、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、硫黄原子等]を介して結合した構造を有するものなどが挙げられる。芳香族複素環としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を1又は2以上含む単環または多環の芳香族複素環が挙げられる。芳香族複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピコリン環などの単環;キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナジン環などの多環などが挙げられる。   The monocyclic or polycyclic aromatic ring in ring Y includes an aromatic carbocycle and an aromatic heterocycle. A benzene ring is mentioned as a monocyclic aromatic carbocyclic ring. Examples of polycyclic aromatic carbocycles include those having a condensed ring structure in which two or more aromatic rings such as naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, triphenylene ring, pyrene ring each share two or more atoms Two or more aromatic rings such as a biphenyl ring, a biphenylene ring, a fluorene ring, and a stilbene ring are one or more linking groups [eg, single bond, divalent hydrocarbon group (methylene group, vinylene group, etc.), oxygen Atoms, nitrogen atoms, silicon atoms, sulfur atoms, etc.]. Examples of the aromatic heterocycle include monocyclic or polycyclic aromatic heterocycles containing one or more heteroatoms such as oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocyclic ring include a monocyclic ring such as a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, and a picoline ring; a polycyclic ring such as a quinoline ring, an isoquinoline ring, an acridine ring, and a phenazine ring.

環Yにおける単環又は多環の非芳香族性環には脂環式炭化水素環及び非芳香族性複素環が含まれる。該非芳香族性環としては、前記Yにおける非芳香族性環式基に対応する非芳香族性環などが挙げられる。環Yにおける単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環は、反応や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。   The monocyclic or polycyclic non-aromatic ring in ring Y includes an alicyclic hydrocarbon ring and a non-aromatic heterocyclic ring. Examples of the non-aromatic ring include a non-aromatic ring corresponding to the non-aromatic cyclic group in Y. The monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring in ring Y may have a substituent as long as the properties of the reaction and the polymer crosslinked product are not impaired.

5、R6、R7における保護基で保護されていてもよいアミノ基の「保護基」としては、例えば、脂肪族アシル基(ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などのC1-6脂肪族アシル基など)、芳香族アシル基(ベンゾイル、ナフトイル基などの炭素数6〜20程度の芳香族アシル基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニルなどのC1-4アルコキシ−カルボニル基など)、アラルキルオキシ−カルボニル基(ベンジルオキシカルボニル基、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基などのC7-20アラルキルオキシカルボニル基)、アルキリデン基(メチリデン、エチリデン、プロピリデン、イソプロピリデン、ブチリデン、イソブチリデン、ペンチリデン、シクロペンチリデン、ヘキリデン、シクロヘキシリデン基などの脂肪族アルキリデン基;ベンジリデン、メチルフェニルメチリデンなどの芳香族アルキリデン基など)などが挙げられる。 Examples of the “protecting group” of the amino group which may be protected with a protecting group in R 5 , R 6 and R 7 include, for example, an aliphatic acyl group (formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl group, etc. C 1-6 aliphatic acyl group, etc.), aromatic acyl groups (such as benzoyl, naphthoyl groups and the like having 6 to 20 carbon atoms), alkoxycarbonyl groups (methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butoxy, etc.) C 1-4 alkoxy-carbonyl group such as carbonyl), aralkyloxy-carbonyl group (C 7-20 aralkyloxycarbonyl group such as benzyloxycarbonyl group, p-methoxybenzyloxycarbonyl group), alkylidene group (methylidene, ethylidene) Propylidene, isopropylidene, butylidene, isobutene Isopropylidene, pentylidene, cyclopentylidene, Hekiriden, aliphatic alkylidene group such as cyclohexylidene group; benzylidene and aromatic alkylidene group such as methyl phenyl methylidene) and the like.

上記以外のアミノ基の保護基としては、複数のアミノ基を同時に保護しうる保護基(多官能保護基)を使用することもできる。このような保護基には、例えば、カルボニル基、オキサリル基、ブタン−2,3−ジイリデン基などが含まれる。このような保護基を使用した場合には、R5、R6、R7のうちの2つの基が同時に一つの多官能保護基に保護され、環Yに隣接する環が形成される。また、R5、R6、R7における保護基で保護されていてもよいアミノ基には、反応や最終的な高分子架橋体の物性を損なわない範囲で、モノ置換アミノ基も含まれる。モノ置換アミノ基の例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基などのアルキルアミノ基;シクロヘキシルアミノ基などのシクロアルキルアミノ基;フェニルアミノ基などのアリールアミノ基;ベンジルアミノ基などのアラルキルアミノ基などが挙げられる。アミノ基の保護基としては、これらに限定されず、有機合成の分野で慣用のものを使用できる。 As an amino-protecting group other than the above, a protecting group (polyfunctional protecting group) capable of simultaneously protecting a plurality of amino groups can also be used. Such protecting groups include, for example, carbonyl group, oxalyl group, butane-2,3-diylidene group and the like. When such a protecting group is used, two groups out of R 5 , R 6 and R 7 are simultaneously protected by one polyfunctional protecting group to form a ring adjacent to ring Y. In addition, the amino group which may be protected with a protecting group in R 5 , R 6 and R 7 includes a mono-substituted amino group as long as the properties of the reaction and the final polymer crosslinked product are not impaired. Examples of mono-substituted amino groups include alkylamino groups such as methylamino group, ethylamino group, propylamino group, butylamino group and t-butylamino group; cycloalkylamino groups such as cyclohexylamino group; phenylamino group and the like An arylamino group such as benzylamino group, and the like. The amino-protecting group is not limited to these, and those commonly used in the field of organic synthesis can be used.

また、保護基で保護されていてもよいアミノ基には、反応や最終的な高分子架橋体の物性を損なわない範囲で、モノ置換アミノ基も含まれる。モノ置換アミノ基の例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基などのアルキルアミノ基;シクロヘキシルアミノ基などのシクロアルキルアミノ基;フェニルアミノ基などのアリールアミノ基;ベンジルアミノ基などのアラルキルアミノ基などが挙げられる。   Further, the amino group which may be protected with a protecting group includes a mono-substituted amino group as long as the properties of the reaction and the final polymer crosslinked product are not impaired. Examples of mono-substituted amino groups include alkylamino groups such as methylamino group, ethylamino group, propylamino group, butylamino group and t-butylamino group; cycloalkylamino groups such as cyclohexylamino group; phenylamino group and the like An arylamino group such as benzylamino group, and the like.

式(2A)におけるR′は、ハロホルミル基以外のアシル基からカルボニル基を除した基を示す。具体的には、例えば、ハロホルミル基以外のアシル基がホルミル基である場合には水素原子であり、ハロホルミル基以外のアシル基がアセチル基の場合にはメチル基であることを意味している。   R ′ in the formula (2A) represents a group obtained by removing a carbonyl group from an acyl group other than a haloformyl group. Specifically, for example, when the acyl group other than the haloformyl group is a formyl group, it means a hydrogen atom, and when the acyl group other than the haloformyl group is an acetyl group, it means a methyl group.

式(2A)、(2B)、(2C)中、環Yに結合するN、R5、R6、R7のうち一対の基(例えばNとR5、R6とR7)は、環化の容易さの点から、環Yの構成原子の1,2位(α位)又は1,3位(β位)の位置に結合しているのが好ましい。このような一対の基のうち、例えばR5とNは、隣接する基とともに環を形成可能である。すなわち、式(2A)で表される基は分子内のイミンと環Yに結合するR5との環化反応により、式(2B)で表される基は分子内のアミドと環Yに結合するR5との環化反応により、それぞれイミダゾール等の環が形成され、対応する式(2C)で表される基を生成しうる。また、上記の一対の基のうち、例えばR6とR7は、1個のカルボニル基を有する化合物(例えば、式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体等)と環を形成可能である。 In formulas (2A), (2B), and (2C), a pair of groups (for example, N and R 5 , R 6 and R 7 ) among N, R 5 , R 6 , and R 7 bonded to ring Y is a ring From the viewpoint of ease of formation, it is preferably bonded to the position of the 1,2-position (α-position) or 1,3-position (β-position) of the constituent atoms of the ring Y. Of such a pair of groups, for example, R 5 and N can form a ring together with adjacent groups. That is, the group represented by the formula (2A) is bonded to the amide in the molecule and the ring Y by the cyclization reaction between the imine in the molecule and R 5 bonded to the ring Y. By the cyclization reaction with R 5 , a ring such as imidazole is formed, and the corresponding group represented by the formula (2C) can be generated. Of the pair of groups, for example, R 6 and R 7 can form a ring with a compound having one carbonyl group (for example, a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3)). is there.

式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体の代表的な化合物として、R1、R2、R3、R4が全て式(2A)、(2B)又は(2C)で表される基である化合物を以下に例示する。 As typical compounds of the amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are all groups represented by the formula (2A), (2B) or (2C) The compound which is is illustrated below.

Figure 0004916731
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前記式(1A)、(1B)、(1C)中、環Ya、Yb、Yc、Ydは、同一又は異なって、式(1)における環Yと同様であり、環Yaに結合するR5a、R6a、R7a、環Ybに結合するR5b、R6b、R7b、環Ycに結合するR5c、R6c、R7c、環Ydに結合するR5d、R6d、R7dは、同一又は異なって、式(2A)等におけるR5等と同様である。本願明細書中では、上記式(1A)等に代表される分子内に3以上のイミンを含有する化合物を「イミン型アダマンタン誘導体」、式(1B)に代表される分子内に3以上のアミド結合を含有する化合物を「アミド型アダマンタン誘導体」、式(1C)に代表される分子内に3以上のイミダゾール等の環を含有する化合物を「イミダゾール型アダマンタン誘導体」と称する場合がある。 In the formula (1A), (1B), (1C), the ring Y a, Y b, Y c, Y d are the same or different and is similar to the ring Y in the formula (1), the ring Y a binding to R 5a, R 6a, R 7a , R 5b is bonded to the ring Y b, R 6b, R 7b , R 5c is attached to the ring Y c, R 6c, R 7c , R 5d of bonding to the ring Y d, R 6d and R 7d are the same or different and are the same as R 5 and the like in formula (2A) and the like. In the present specification, a compound containing 3 or more imines in a molecule represented by the above formula (1A) or the like is referred to as an “imine adamantane derivative”, and 3 or more amides in a molecule represented by the formula (1B). A compound containing a bond may be referred to as an “amide type adamantane derivative”, and a compound containing three or more rings such as imidazole in the molecule represented by the formula (1C) may be referred to as an “imidazole type adamantane derivative”.

式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体において、式(1A)等で表されるイミン型アダマンタン誘導体及び(1B)等で表されるアミド型誘導体は、式(1C)で表されるイミダゾール型アダマンタン誘導体の中間体という関係にある。具体的には、式(1A)又は式(1B)で表される化合物は、分子内のイミン又はアミドが、それぞれ環Yに結合するR5との結合により環を形成して、式(1C)で表されるイミダゾール型アダマンタン誘導体を生成しうる。なお、式(1C)で表される化合物の中間体としては、上記式(1A)及び(1B)に限定されず、例えば、分子内に式(2A)と(2B)とを共に有する化合物であってもよい。 In the amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1), the imine adamantane derivative represented by the formula (1A) and the amide type derivative represented by (1B) and the like are represented by the formula (1C). It is related to an intermediate of an imidazole type adamantane derivative. Specifically, in the compound represented by the formula (1A) or the formula (1B), an imine or amide in the molecule forms a ring by bonding with R 5 bonded to the ring Y, and the compound represented by the formula (1C Imidazole-type adamantane derivatives represented by In addition, as an intermediate body of the compound represented by Formula (1C), it is not limited to the said Formula (1A) and (1B), For example, it is a compound which has both Formula (2A) and (2B) in a molecule | numerator. There may be.

また、式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体の代表的な化合物として、R1、R2、R3が全て式(2A)、(2B)又は(2C)で表される基であり、R4が非反応性基(水素原子又は炭化水素基)又は反応性官能基(保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基)である化合物を以下に例示する。 Further, as representative compounds of the amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are all groups represented by the formula (2A), (2B) or (2C). A compound in which R 4 is a non-reactive group (hydrogen atom or hydrocarbon group) or a reactive functional group (carboxyl group or acyl group optionally protected by a protecting group) is exemplified below.

Figure 0004916731
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前記式(1A-Z)、(1B-Z)、(1C-Z)中、Zは保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示し、式(1A-R)、(1B-R)、(1C-R)中、Rは水素原子又は炭化水素基を示しており、これらは、前記式(1)中のR1等における基と同様である。環Ya、R6a等は前記と同様である。上記式(1A-Z)、(1A-R)は、分子内に3つのイミンを含有するイミン型アダマンタン誘導体、上記式(1B-Z)、(1B-R)は、分子内に3つのアミド結合を含有するアミド型アダマンタン誘導体を表している。上記式(1C-Z)、(1C-R)で表される化合物は、分子内に3つのイミダゾール等の環を形成したイミダゾール型アダマンタン誘導体を表しており、上記前記イミン型アダマンタン誘導体やアミド型アダマンタン誘導体等より誘導可能である。 In the formulas (1A-Z), (1B-Z) and (1C-Z), Z represents a carboxyl group or an acyl group which may be protected with a protecting group, and the formulas (1A-R), (1B-Z In R) and (1C—R), R represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and these are the same as the groups in R 1 and the like in the formula (1). Ring Y a , R 6a and the like are the same as described above. The above formulas (1A-Z) and (1A-R) are imine-type adamantane derivatives containing three imines in the molecule, and the above formulas (1B-Z) and (1B-R) are three amides in the molecule. It represents an amide type adamantane derivative containing a bond. The compounds represented by the above formulas (1C-Z) and (1C-R) represent imidazole-type adamantane derivatives in which three rings such as imidazole are formed in the molecule, and the above-mentioned imine-type adamantane derivatives and amide-types. It can be derived from an adamantane derivative or the like.

本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体は、前記式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体と、前記式(4)で表されるテトラアミン誘導体との反応により得られる。   The amino group-containing adamantane derivative of the present invention is obtained by a reaction between a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the above formula (3) and a tetraamine derivative represented by the above formula (4).

前記式(3)中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示し、Ra、Rb、Rc、Rdは、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdのうち少なくとも3つは、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す。式(3)中のアダマンタン骨格は、反応や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。 In the formula (3), X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group, and R a , R b , R c and R d are the same or different and each represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a carboxyl group or an acyl group which may be protected with a protecting group. However, at least three of R a , R b , R c and R d are the same or different and represent a carboxyl group or an acyl group which may be protected with a protecting group. The adamantane skeleton in the formula (3) may have a substituent as long as the properties of the reaction and the crosslinked polymer are not impaired.

1、X2、X3、X4における2価の芳香族性又は非芳香族性環式基等、及びRa、Rb、Rc、Rdにおける炭化水素基等は、前記式(1)におけるX1等及びRa等として例示のものと同様である。 The divalent aromatic or non-aromatic cyclic group in X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 and the hydrocarbon group in R a , R b , R c , and R d are represented by the above formula ( X 1 etc. and R a etc. in 1) are the same as those exemplified.

式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体には、例えば、下記式(3A)及び(3B)で表される化合物等が含まれる。

Figure 0004916731
Examples of the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3) include compounds represented by the following formulas (3A) and (3B).
Figure 0004916731

前記式(3A)、(3B)中、Z1、Z2、Z3、Z4は、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示し、Rは水素原子又は炭化水素基を示しており、これらの基には式(3)におけるRa等として例示のものを利用できる。X1等は式(3)と同様である。本願明細書中では、上記式(3A)で表される化合物を「4官能アダマンタン誘導体」、式(3B)で表される化合物を「3官能アダマンタン誘導体」と称する場合がある。また、式(3)におけるRa、Rb、Rc、Rdのうち3又は4つ[式(3A)、(3B)中、Z1、Z2、Z3、Z4のうち3又は4つ]が、保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はハロホルミル基である化合物を「カルボキシル類」、ホルミル基である化合物を「アルデヒド類」、ホルミル基及びハロホルミル基を除くアシル基である化合物を「ケトン類」と称する場合がある。 In the formulas (3A) and (3B), Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are the same or different and each represents a carboxyl group or an acyl group which may be protected with a protecting group, and R represents a hydrogen atom. Alternatively, hydrocarbon groups are shown, and those exemplified as Ra and the like in formula (3) can be used for these groups. X 1 and the like are the same as in equation (3). In the present specification, the compound represented by the above formula (3A) may be referred to as “tetrafunctional adamantane derivative”, and the compound represented by formula (3B) may be referred to as “trifunctional adamantane derivative”. 3 or 4 of R a , R b , R c and R d in formula (3) [in formulas (3A) and (3B), 3 or 3 of Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 4] is a carboxyl group or haloformyl group which may be protected with a protecting group as a “carboxyl”, a compound as a formyl group is an “aldehyde”, and an acyl group excluding a formyl group and a haloformyl group. The compound may be referred to as “ketones”.

式(3A)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体の代表的な例として、例えば、1,3,5,7−アダマンタンテトラカルボン酸、1,3,5,7−テトラキス(4−カルボキシフェニル)アダマンタン、1,3,5,7−アダマンタンテトラカルボン酸テトラクロリド、1,3,5,7−テトラキス(4−クロロホルミルフェニル)アダマンタン、1−カルボキシ−3,5,7−トリカルボキシフェニルアダマンタン等のカルボン酸類;1,3,5,7−アダマンタンテトラアルデヒド、1,3,5,7−アダマンタンテトラキスベンズアルデヒドなどのアルデヒド類;フェニルアダマンチルケトン(1,3,5,7−テトラベンゾイルアダマンタン)などのケトン類などが挙げられる。   Representative examples of the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3A) include, for example, 1,3,5,7-adamantanetetracarboxylic acid, 1,3,5,7-tetrakis (4-carboxyphenyl) Adamantane, 1,3,5,7-adamantanetetracarboxylic acid tetrachloride, 1,3,5,7-tetrakis (4-chloroformylphenyl) adamantane, 1-carboxy-3,5,7-tricarboxyphenyladamantane, etc. Carboxylic acids of 1,3,5,7-adamantane tetraaldehyde, aldehydes such as 1,3,5,7-adamantane tetrakisbenzaldehyde, phenyladamantyl ketone (1,3,5,7-tetrabenzoyladamantane), etc. Examples include ketones.

式(3B)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体の代表的な例として、例えば、1,3,5−アダマンタントリカルボン酸、1,3,5−トリカルボキシ−7−メチルアダマンタン、1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)アダマンタン、1,3,5−アダマンタントリカルボン酸クロリド、1,3,5−トリス(4−クロロホルミルフェニル)アダマンタンなどの等のカルボン酸類、1−カルボキシ−3−カルボキシフェニル−5−メチルアダマンタン等のカルボン酸類;1,3,5−アダマンタントリアルデヒド、1,3,5−トリホルミル−4−メチルアダマンタン、1,3,5−アダマンタントリスベンズアルデヒドなどのアルデヒド類;1,3,5−トリスベンゾイルアダマンタン)などのケトン類などが挙げられる。   Representative examples of the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3B) include, for example, 1,3,5-adamantanetricarboxylic acid, 1,3,5-tricarboxy-7-methyladamantane, 1,3,5, Carboxylic acids such as 5-tris (4-carboxyphenyl) adamantane, 1,3,5-adamantanetricarboxylic acid chloride, 1,3,5-tris (4-chloroformylphenyl) adamantane, etc., 1-carboxy-3- Carboxylic acids such as carboxyphenyl-5-methyladamantane; Aldehydes such as 1,3,5-adamantane trialdehyde, 1,3,5-triformyl-4-methyladamantane, 1,3,5-adamantane trisbenzaldehyde; 1 , 3,5-trisbenzoyladamantane) and the like It is.

これらのカルボニル基含有アダマンタン誘導体は、それぞれ、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。なかでも、式(3A)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体(4官能アダマンタン誘導体)は、嵩高い構造を有し、反応時の立体障害により疎な空孔をより効率よく形成しうる点で好ましく用いられる。   These carbonyl group-containing adamantane derivatives can be used alone or in combination of two or more. Among them, the carbonyl group-containing adamantane derivative (tetrafunctional adamantane derivative) represented by the formula (3A) has a bulky structure, and can efficiently form sparse vacancies due to steric hindrance during the reaction. Preferably used.

また、カルボニル基含有アダマンタン誘導体としてアルデヒド類(例えば1,3,5−アダマンタンテトラキスベンズアルデヒド、1,3,5,7−アダマンタンテトラキスベンズアルデヒド等)を用いると、テトラアミン誘導体との反応を制御し易く、式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体を効率よく生成することができる点で有利である。   Further, when an aldehyde (for example, 1,3,5-adamantane tetrakisbenzaldehyde, 1,3,5,7-adamantanetetrakisbenzaldehyde, etc.) is used as the carbonyl group-containing adamantane derivative, the reaction with the tetraamine derivative can be easily controlled. This is advantageous in that the amino group-containing adamantane derivative represented by (1) can be efficiently produced.

前記式(3)(3A及び3B)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体は、公知の方法により、又は公知の有機合成反応、公知のカルボキシル基への保護基の導入法(例えば、エステル化、アミド化による方法等)等を利用することにより得ることができる。   The carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3) (3A and 3B) can be obtained by a known method, or a known organic synthesis reaction, a known method for introducing a protective group into a carboxyl group (for example, esterification, Etc.) and the like.

前記式(4)中、環Yは単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、Re、Rf、Rg、Rhは、同一又は異なって、保護基で保護されていてもよいアミノ基を示す。環Yにおける多環の芳香族性又は非芳香族性環、及びRg等における保護基で保護されていてもよいアミノ基は、それぞれ前記式(1)における環Y及びR5等として例示のものと同様である。 In the formula (4), ring Y represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring, and R e , R f , R g and R h are the same or different and protected by a protecting group. The amino group which may be made is shown. The polycyclic aromatic or non-aromatic ring in ring Y and the amino group optionally protected by a protecting group in R g and the like are exemplified as rings Y and R 5 in formula (1), respectively. It is the same as that.

式(4)で表されるテトラアミン誘導体としては、(i)Re、Rf、Rg、Rhのうちの保護基で保護されていてもよいアミノ基が全て保護基で保護されていないアミノ基である化合物、(ii)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがアルキリデン基で保護されたアミノ基である化合物(すなわち、イミン誘導体)、(iii)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがアシルアミノ基である化合物(すなわち、アミド誘導体)、(iv)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがアルコキシカルボニル基やアラルキルオキシカルボニル基で保護されたアミノ基である化合物(すなわち、カルバミン酸エステル誘導体)、(v)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがモノ置換アミノ基である化合物などが例示される。 As the tetraamine derivative represented by the formula (4), (i) all amino groups which may be protected with a protecting group among R e , R f , R g and R h are not protected with a protecting group. A compound that is an amino group, (ii) a compound in which at least one of R e , R f , R g , and R h is an amino group protected with an alkylidene group (ie, an imine derivative), (iii) R e , R f , R g , R h is a compound in which at least one is an acylamino group (ie, an amide derivative), (iv) At least one of R e , R f , R g , R h is protected with an alkoxycarbonyl group or an aralkyloxycarbonyl group And compounds having a selected amino group (ie, carbamate derivatives), (v) compounds in which at least one of R e , R f , R g , and R h is a mono-substituted amino group.

前記(i)〜(v)に例示されるテトラアミン誘導体の代表的な化合物として、環Yをベンゼン環に限り、また、保護基を有している場合の保護基の数も4置換体又は2置換体に限定した化合物を以下に例示するが、これらに限られるものではない。すなわち、環Yがビフェニル環等の場合にも、以下の化合物に対応する化合物が例示される。   As a typical compound of the tetraamine derivative exemplified in the above (i) to (v), the ring Y is limited to a benzene ring, and the number of protecting groups in the case of having a protecting group is 4 substituents or 2 Although the compound limited to the substituent is illustrated below, it is not limited to these. That is, when ring Y is a biphenyl ring or the like, compounds corresponding to the following compounds are exemplified.

前記(i)Re、Rf、Rg、Rhのうちの保護基で保護されていてもよいアミノ基が全て保護基で保護されていないアミノ基である化合物の代表的な例として、1,2,4,5−テトラアミノベンゼンなどが挙げられる。 As a typical example of a compound in which the amino group which may be protected with a protecting group among (i) R e , R f , R g and R h is an amino group which is not protected with a protecting group, 1,2,4,5-tetraaminobenzene and the like.

前記(ii)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがアルキリデン基で保護されたアミノ基である化合物(すなわち、イミン誘導体)の代表的な例として、下記式で表される化合物などが挙げられる。

Figure 0004916731
As a representative example of the compound (ii) in which at least one of R e , R f , R g and R h is an amino group protected with an alkylidene group (that is, an imine derivative), a compound represented by the following formula: Etc.
Figure 0004916731

前記イミン誘導体には、式(4)におけるRe、Rfが共にアルキリデン基で保護されたアミノ基であって、N,N″−ジイソプロピリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジイソプロピリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジシクロヘキシリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジシクロヘキシリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジベンジリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジベンジリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミンなどのRg、Rhが共にアミノ基であるイミン誘導体;N,N′,N″,N′′′−テトライソプロピリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′,N″,N′′′−テトラシクロヘキシリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′,N″,N′′′−テトラベンジリデン−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミンなどのRg、Rhが共にアルキリデン基で保護されたアミノ基であるイミン誘導体などが含まれる。 In the imine derivative, R e and R f in formula (4) are both amino groups protected with an alkylidene group, and N, N ″ -diisopropylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine N, N ′ ″-diisopropylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ -dicyclohexylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ′ "" -Dicyclohexylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N "-dibenzylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N""-dibenzylidene- An imine derivative in which R g and R h are both amino groups, such as 1,2,4,5-benzenetetraamine; N, N ′, N ″, N ′ ″-tetraisopropylidene-1,2,4 5-benzenetetraamine, N, N ′, N ″, N ′ ″ -Tetracyclohexylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ′, N ″, N ″ ″-tetrabenzylidene-1,2,4,5-benzenetetraamine, etc. Examples include imine derivatives in which R g and R h are both amino groups protected with an alkylidene group.

さらに、前記イミン誘導体には、式(4)におけるRe、Rfが共にアルキリデン基で保護されたアミノ基であって、N,N″−ジイソプロピリデン−N′,N′′′−ジメチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジイソプロピリデン−N′,N″−ジメチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジシクロヘキシリデン−N′,N′′′−ジメチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジシクロヘキシリデン−N′,N′′′−ジメチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジベンジリデン−N′,N′′′−ジメチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジベンジリデン−N′,N′′′−ジメチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジイソプロピリデン−N′,N′′′−ジフェニル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジイソプロピリデン−N′,N″−ジフェニル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジシクロヘキシリデン−N′,N′′′−ジフェニル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジシクロヘキシリデン−N′,N′′′−ジフェニル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N″−ジベンジリデン−N′,N′′′−ジフェニル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミン、N,N′′′−ジベンジリデン−N′,N′′′−ジフェニル−1,2,4,5−ベンゼンテトラアミンなどのRg、Rhが共にモノ置換アミノ基であるイミン誘導体が含まれる。 Further, in the imine derivative, R e and R f in the formula (4) are both amino groups protected with an alkylidene group, and N, N ″ -diisopropylidene-N ′, N ′ ″-dimethyl -1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ ″-diisopropylidene-N ′, N ″ -dimethyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ -di Cyclohexylidene-N ′, N ″ ″-dimethyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ ″-dicyclohexylidene-N ′, N ″ ″-dimethyl-1, 2,4,5-benzenetetraamine, N, N "-dibenzylidene-N ', N""-dimethyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N""-dibenzylidene- N ', N "'-dimethyl-1,2,4,5-benzenetetra N, N "-diisopropylidene-N ', N""-diphenyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N""-diisopropylidene-N',N"- Diphenyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ -dicyclohexylidene-N ′, N ″ ′-diphenyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ′ ″ ″ -Dicyclohexylidene-N ′, N ″ ″-diphenyl-1,2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ -dibenzylidene-N ′, N ″ ″-diphenyl-1, R g and R h of 2,4,5-benzenetetraamine, N, N ″ ″-dibenzylidene-N ′, N ″ ″-diphenyl-1,2,4,5-benzenetetraamine are both Imine derivatives that are mono-substituted amino groups are included.

前記(iii)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがアシルアミノ基である化合物(すなわち、アミド誘導体)としては、下記式で表される化合物などが例示される。

Figure 0004916731
Examples of the compound (iii) in which at least one of R e , R f , R g , and R h is an acylamino group (that is, an amide derivative) include compounds represented by the following formula.
Figure 0004916731

前記アミド誘導体には、式(4)におけるRe、Rfが共にアシルアミノ基であって、1,2,4,5−テトラキス(アセトアミノ)ベンゼンなどのRg、Rhが共にアシルアミノ基であるアミド誘導体;1,4−ビス(アセトアミノ)−2,5−ビス(メチルアミノ)ベンゼン、1,5−ビス(アセトアミノ)−2,4−ビス(メチルアミノ)ベンゼン、1,4−ビス(アセトアミノ)−2,5−ビス(フェニルアミノ)ベンゼン、1,5−ビス(アセトアミノ)−2,4−ビス(フェニルアミノ)ベンゼンなどのRe、Rhが共にモノ置換アミノ基であるアミド誘導体が含まれる。 In the amide derivative, R e and R f in the formula (4) are both acylamino groups, and R g and R h such as 1,2,4,5-tetrakis (acetamino) benzene are both acylamino groups. Amide derivatives; 1,4-bis (acetamino) -2,5-bis (methylamino) benzene, 1,5-bis (acetamino) -2,4-bis (methylamino) benzene, 1,4-bis (acetamino) Amide derivatives in which R e and R h are mono-substituted amino groups, such as) -2,5-bis (phenylamino) benzene and 1,5-bis (acetamino) -2,4-bis (phenylamino) benzene. included.

前記(iv)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがアルコキシカルボニル基やアラルキルオキシカルボニル基で保護されたアミノ基である化合物(すなわち、カルバミン酸エステル誘導体)としては、下記式で表される化合物などが例示される。

Figure 0004916731
Examples of the compound (iv) wherein at least one of R e , R f , R g , R h is an amino group protected with an alkoxycarbonyl group or an aralkyloxycarbonyl group (that is, a carbamic acid ester derivative) Examples of the compound are represented.
Figure 0004916731

前記カルバミン酸エステル誘導体には、式(4)におけるRe、Rfが共にアルコキシカルボニル基であって、1,2,4,5−テトラキス(アセチルアミノ)ベンゼンなどのRg、Rhが共にアルコキシカルボニル基であるカルバミン酸エステル誘導体;1,4−ビス(メトキシカルボニルアミノ)−2,5−ビス(フェニルアミノ)ベンゼン、1,5−ビス(メトキシカルボニルアミノ)−2,4−ビス(フェニルアミノ)ベンゼンなどRg、Rhが共にモノ置換アミノ基であるカルバミン酸エステル誘導体等が含まれる。 In the carbamic acid ester derivative, R e and R f in the formula (4) are both alkoxycarbonyl groups, and R g and R h such as 1,2,4,5-tetrakis (acetylamino) benzene are both Carbamate derivatives which are alkoxycarbonyl groups; 1,4-bis (methoxycarbonylamino) -2,5-bis (phenylamino) benzene, 1,5-bis (methoxycarbonylamino) -2,4-bis (phenyl) Amino) benzene and the like include carbamic acid ester derivatives in which R g and R h are both mono-substituted amino groups.

前記(v)Re、Rf、Rg、Rhの少なくとも1つがモノ置換アミノ基である化合物の代表的な例としては、式(4)におけるRe、Rfが共にモノ置換アミノ基であって、1,2,4,5−テトラキス(メチルアミノ)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(フェニルアミノ)ベンゼンなどのRg、Rhが共にモノ置換アミノ基である化合物;1,4−ジアミノ−2,5−ビス(メチルアミノ)ベンゼン、1,5−ジアミノ−2,4−ビス(メチルアミノ)ベンゼン、1,4−ジアミノ−2,5−ビス(フェニルアミノ)ベンゼン、1,5−ジアミノ−2,4−ビス(フェニルアミノ)ベンゼンなどのRg、Rhが共にアミノ基である化合物などが挙げられる。 As a typical example of the compound (v) in which at least one of R e , R f , R g and R h is a mono-substituted amino group, R e and R f in the formula (4) are both mono-substituted amino groups. Wherein R g and R h are both mono-substituted amino groups, such as 1,2,4,5-tetrakis (methylamino) benzene and 1,2,4,5-tetrakis (phenylamino) benzene; 1,4-diamino-2,5-bis (methylamino) benzene, 1,5-diamino-2,4-bis (methylamino) benzene, 1,4-diamino-2,5-bis (phenylamino) benzene , 1,5-diamino-2,4-bis (phenylamino) benzene and the like, wherein R g and R h are both amino groups.

前記式(4)で表されるテトラアミン誘導体には、上記の他に、Re、Rf、Rg、Rhのうち少なくとも2つが互いに結合して隣接する原子とともに環を形成した化合物が含まれる。このようなテトラアミン誘導体としては、例えば、分子内のアミノ基が前記複数のアミノ基を同時に保護しうる保護基(多官能保護基)で保護された化合物などが挙げられる。このような化合物の代表的な例としては、1,2,4,5−テトラアミノベンゼンが2つのオキサリル基で保護された化合物[式(4)において、環Z1がベンゼン環であって、ReとRf、RgとRhがそれぞれオキサリル基で保護されたアミノ基である化合物]、1,2,4,5−テトラアミノベンゼンが2つのブタン−2,3−ジイリデン基で保護された化合物[式(4)において、環Zがベンゼン環であって、ReとRf、RgとRhがそれぞれブタン−2,3−ジイリデン基で保護されたアミノ基である化合物]などが挙げられる。 In addition to the above, the tetraamine derivative represented by the formula (4) includes a compound in which at least two of R e , R f , R g and R h are bonded to each other to form a ring with adjacent atoms. It is. Examples of such tetraamine derivatives include compounds in which an amino group in the molecule is protected with a protecting group (polyfunctional protecting group) that can simultaneously protect the plurality of amino groups. As a typical example of such a compound, a compound in which 1,2,4,5-tetraaminobenzene is protected with two oxalyl groups [in the formula (4), ring Z1 is a benzene ring, R e and R f , R g and R h are each an amino group protected with an oxalyl group], 1,2,4,5-tetraaminobenzene is protected with two butane-2,3-diylidene groups [In the formula (4), the ring Z is a benzene ring, and R e and R f , R g and R h are each an amino group protected with a butane-2,3-diylidene group], etc. Is mentioned.

これらのテトラアミン誘導体は、それぞれ、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。   These tetraamine derivatives can be used alone or in combination of two or more.

前記式(4)で表されるテトラアミン誘導体は、公知の方法により、又は公知の有機合成反応、公知のアミノ基への保護基の導入法(例えば、アシル化、イミノ化、アルキル化による方法等)等を利用することにより得ることができる。   The tetraamine derivative represented by the formula (4) can be obtained by a known method, a known organic synthesis reaction, a method for introducing a protecting group to a known amino group (for example, a method by acylation, iminization, alkylation, etc. ) And the like.

式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体と式(4)で表されるテトラアミン誘導体との反応は、一般的なアミド化反応、イミン誘導体(シッフ塩基)生成反応、イミダゾール環形成反応等に準じて行うことができる。このような反応としては、例えば、 E. W. Neuse, Advances in Polymer Science 47, p1-p42 (1982)に記載されているポリベンズイミダゾール合成法;アミン化合物と、アルデヒド、カルボン酸、カルボン酸ハライド、オルトエステル及びケトンから選択される少なくとも一つの化合物とを反応させる公知の方法等を利用できる。   The reaction between the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3) and the tetraamine derivative represented by the formula (4) includes general amidation reaction, imine derivative (Schiff base) formation reaction, imidazole ring formation reaction, etc. It can be performed according to. Examples of such reactions include polybenzimidazole synthesis methods described in EW Neuse, Advances in Polymer Science 47, p1-p42 (1982); amine compounds, aldehydes, carboxylic acids, carboxylic acid halides, orthoesters. And a known method for reacting with at least one compound selected from ketones.

反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、原料を溶解し反応を阻害しないものであればよく、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド類;ジメチルイミダゾリジン、ジメチルイミダゾリジノン(ジメチルイミダゾリジン−ジオン)等の環状アミノアセタール類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類;スルホン類;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ギ酸エステル、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、安息香酸エステル、γ―ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)などのエステル類;ジオキサン、テトラヒロドフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種類以上を混合して使用できる。   The reaction is usually performed in a solvent. Any solvent may be used as long as it dissolves the raw materials and does not inhibit the reaction. Examples thereof include amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone; Cyclic aminoacetals such as imidazolidine and dimethylimidazolidinone (dimethylimidazolidine-dione); Sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; Sulfones; Nitriles such as acetonitrile, propionitrile, benzonitrile; Acetone, Methyl ethyl ketone, Diethyl ketone , Ketones such as methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone; formate ester, acetate ester, propionate ester, benzoate ester, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate Esters such as PGMEA); ethers such as dioxane, tetrahydrofuran, diethyl ether, ethylene glycol diethyl ether; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene; benzene, toluene, xylene, Examples thereof include aromatic hydrocarbons such as ethylbenzene and mesitylene; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

なかでも、アミド類、環状アミノアセタール類、スルホン類などの非プロトン性極性溶媒が好ましく、特に、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド類;ジメチルイミダゾリジン、ジメチルイミダゾリジノン(ジメチルイミダゾリジン−ジオン)等の環状アミノアセタール類などが好ましく用いられる。   Of these, aprotic polar solvents such as amides, cyclic aminoacetals, and sulfones are preferable. Particularly, amides such as N, N-dimethylacetamide (DMAc) and N-methyl-2-pyrrolidone; dimethylimidazolidine Cyclic aminoacetals such as dimethylimidazolidinone (dimethylimidazolidine-dione) are preferably used.

溶解は、テトラアミン誘導体等が酸化されない限度において、例えば空気雰囲気下で行われ、好ましくは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で行われる。また、カルボニル基含有アダマンタン誘導体として、式(3)におけるRa、Rb、Rc、Rdの少なくとも一つがアシル基(例えばホルミル基等)である場合には、反応系内に酸素を供給するのが好ましい。酸素は、窒素、アルゴンなどの不活性ガスで希釈した混合ガス(空気等)を使用することもできる。 The dissolution is carried out, for example, in an air atmosphere, preferably in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, as long as the tetraamine derivative or the like is not oxidized. Further, as a carbonyl group-containing adamantane derivative, when at least one of R a , R b , R c , and R d in formula (3) is an acyl group (for example, formyl group), oxygen is supplied into the reaction system. It is preferable to do this. As the oxygen, a mixed gas (such as air) diluted with an inert gas such as nitrogen or argon can be used.

反応温度は、式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体の種類、式(4)で表されるテトラアミン誘導体の種類等によって異なるが、一般には0℃〜280℃の範囲で適宜選択できる。反応温度は、一定でもよく、連続又は逐次的に変化させてもよい。例えば、カルボニル基含有アダマンタン誘導体がアダマンタンテトラキスベンズアルデヒドであり、テトラアミン誘導体が保護基を有しないアミンである場合には、反応温度は、−30℃〜150℃程度である。   The reaction temperature varies depending on the type of the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3), the type of the tetraamine derivative represented by the formula (4), etc., but in general, it can be appropriately selected within the range of 0 ° C to 280 ° C. . The reaction temperature may be constant or may be changed continuously or sequentially. For example, when the carbonyl group-containing adamantane derivative is adamantane tetrakisbenzaldehyde and the tetraamine derivative is an amine having no protecting group, the reaction temperature is about −30 ° C. to 150 ° C.

前記カルボニル基含有アダマンタン誘導体とテトラアミン誘導体との使用割合は広い範囲で選択でき、両者を当量用いてもよく、何れか一方を過剰量用いてもよい。本発明においては、好ましくは、カルボニル基含有アダマンタン誘導体に対し、化学量論量を超える過剰のテトラアミン誘導体が用いられる。この方法によれば、高分子量化(架橋構造からなる高分子化)に伴うゲル化を抑制することができ、目的の化合物を収率よく得ることができ好ましい。テトラアミン誘導体の仕込量は、カルボニル基含有アダマンタン誘導体に対して、例えば0.1〜1000当量、好ましくは1〜800当量、さらに好ましくは20当量以上(特に20〜500当量)程度である。テトラアミン誘導体の使用量が少なすぎると、1分子のカルボニル基含有アダマンタン誘導体に結合するテトラアミン誘導体の分子数が少なくなる場合があり、また、カルボニル基含有アダマンタン誘導体の橋頭位方向に結合したテトラアミン誘導体が、別のカルボニル基含有アダマンタン誘導体とアミド結合を形成する反応が進行しやすく、式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体を得ることが困難となる傾向にある。また、テトラアミン誘導体の使用量が多すぎると、未反応の残存アミンと式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体との分離、精製が非効率、不経済となりやすい。   The ratio of the carbonyl group-containing adamantane derivative and tetraamine derivative can be selected within a wide range, and both may be used in an equivalent amount, or one of them may be used in an excessive amount. In the present invention, an excess of the tetraamine derivative exceeding the stoichiometric amount is preferably used with respect to the carbonyl group-containing adamantane derivative. According to this method, gelation accompanying high molecular weight (polymerization consisting of a crosslinked structure) can be suppressed, and the desired compound can be obtained in good yield. The charged amount of the tetraamine derivative is, for example, about 0.1 to 1000 equivalents, preferably 1 to 800 equivalents, more preferably about 20 equivalents or more (particularly 20 to 500 equivalents) with respect to the carbonyl group-containing adamantane derivative. If the amount of the tetraamine derivative used is too small, the number of molecules of the tetraamine derivative bound to one molecule of the carbonyl group-containing adamantane derivative may be reduced, and the tetraamine derivative bound in the bridgehead direction of the carbonyl group-containing adamantane derivative may be reduced. The reaction for forming an amide bond with another carbonyl group-containing adamantane derivative is likely to proceed, and it tends to be difficult to obtain an amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1). On the other hand, when the amount of the tetraamine derivative used is too large, separation and purification of the unreacted residual amine and the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3) tend to be inefficient and uneconomical.

反応は、回分式、半回分式、連続式などの慣用の方法により行うことができる。本発明においては、好ましくは、カルボニル基含有アダマンタン誘導体を、テトラアミン誘導体を溶媒に溶解した溶液中に逐次添加する方法が行われる。カルボニル基含有アダマンタン誘導体を、化学量論量を超える過剰のテトラアミン誘導体を溶解した溶液に逐次添加する   The reaction can be performed by a conventional method such as a batch system, a semi-batch system, or a continuous system. In the present invention, a method in which a carbonyl group-containing adamantane derivative is sequentially added to a solution in which a tetraamine derivative is dissolved in a solvent is preferably performed. Sequentially add carbonyl group-containing adamantane derivative to a solution of excess tetraamine derivative exceeding the stoichiometric amount.

反応には、原料として用いるカルボニル基含有アダマンタン誘導体及びテトラアミン誘導体の種類に応じて、保護基を脱離するための適当な触媒(塩基触媒、酸触媒等)や反応剤、トラップ剤(塩基、脱水剤等)、縮合化剤(ポリリン酸等)などを使用してもよい。   For the reaction, depending on the type of carbonyl group-containing adamantane derivative and tetraamine derivative used as a raw material, an appropriate catalyst (base catalyst, acid catalyst, etc.), a reactive agent, a trapping agent (base, dehydration) Agent), a condensing agent (polyphosphoric acid, etc.) and the like may be used.

このようにして、前記カルボニル基含有アダマンタン誘導体のRa、Rb、Rc、Rdにおける保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基と、前記テトラアミン誘導体のRe、Rf、Rg、Rhにおける保護基で保護されていてもよいアミノ基との反応により式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体が生成する。具体的には、式(3)におけるRa等の種類に応じて、例えば、Ra等がハロホルミル基を除くアシル基の場合は、イミン(シッフ塩基)生成反応により式(2A)で表される基を有するイミン型アダマンタン誘導体が生成する。また、Ra等が保護基で保護されていてもよいカルボキシル基及び/又はハロホルミル基の場合は、アミド化反応により式(2B)で表される基を有するアミド型アダマンタン誘導体が生成する。これらのイミン型アダマンタン誘導体及びアミド型アダマンタン誘導体は、さらにイミン及びアミドにおける環化反応の進行により、式(2C)で表される基を有するイミダゾール型アダマンタン誘導体を生成する。 In this way, the carboxyl group or acyl group which may be protected with a protecting group in R a , R b , R c , R d of the carbonyl group-containing adamantane derivative, and R e , R f , The amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1) is generated by reaction with an amino group which may be protected with a protecting group in R g and R h . Specifically, depending on the type of R a or the like in Formula (3), for example, when R a or the like is an acyl group excluding a haloformyl group, it is represented by Formula (2A) by an imine (Schiff base) generation reaction. An imine-type adamantane derivative having a group is formed. In the case where R a or the like is a carboxyl group and / or a haloformyl group which may be protected with a protecting group, an amide type adamantane derivative having a group represented by the formula (2B) is generated by an amidation reaction. These imine-type adamantane derivatives and amide-type adamantane derivatives further generate imidazole-type adamantane derivatives having a group represented by the formula (2C) by further progress of the cyclization reaction in imine and amide.

生成するアミノ基含有アダマンタン誘導体の分子量は、例えば500〜30000、好ましくは700〜10000、さらに好ましくは1100〜1500程度である。アミノ基含有アダマンタン誘導体の分子量は、原料となるカルボニル基含有アダマンタン誘導体の分子量と、テトラアミン誘導体の分子量の3乃至4倍数の和とほぼ同等であり、これらの原料を適宜選択することにより調整できる。   The molecular weight of the amino group-containing adamantane derivative to be generated is, for example, about 500 to 30000, preferably 700 to 10000, and more preferably about 1100 to 1500. The molecular weight of the amino group-containing adamantane derivative is approximately the same as the molecular weight of the starting carbonyl group-containing adamantane derivative and the sum of 3 to 4 times the molecular weight of the tetraamine derivative, and can be adjusted by appropriately selecting these raw materials.

生成したアミノ基含有アダマンタン誘導体は、例えば、沈殿、再沈殿、晶析、再結晶、濾過、抽出、乾燥等の分離精製手段により単離することができる。   The produced amino group-containing adamantane derivative can be isolated by separation and purification means such as precipitation, reprecipitation, crystallization, recrystallization, filtration, extraction, and drying.

上記のアミノ基含有アダマンタン誘導体には、(i)前記式(3A)で表される4官能アダマンタン誘導体と式(4)で表されるテトラアミン誘導体との反応により得られる、式(1A)又は(1A-Z)で表されるイミン型化合物、式(1B)又は(1B-Z)で表されるアミド型化合物、式(1C)又は(1C-Z)で表されるイミダゾール型化合物、及び(ii)前記式(3B)で表される3官能アダマンタン誘導体と式(4)で表されるテトラアミン誘導体との反応により得られる、式(1A-R)で表されるイミン型3官能化合物、(1B-R)で表されるアミド型3官能化合物、(1C-R)で表されるイミダゾール型3官能化合物が含まれる。   The amino group-containing adamantane derivative includes (i) a formula (1A) or () obtained by a reaction between a tetrafunctional adamantane derivative represented by the formula (3A) and a tetraamine derivative represented by the formula (4). (1A-Z), an imine type compound represented by formula (1B) or (1B-Z), an amide type compound represented by formula (1C) or (1C-Z), and ( ii) an imine trifunctional compound represented by the formula (1A-R) obtained by reacting the trifunctional adamantane derivative represented by the formula (3B) with the tetraamine derivative represented by the formula (4); An amide type trifunctional compound represented by 1B-R) and an imidazole type trifunctional compound represented by (1C-R) are included.

本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体は溶媒に可溶である。このような溶媒として、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド類;ジメチルイミダゾリジン、ジメチルイミダゾリジノン(ジメチルイミダゾリジン−ジオン)等の環状アミノアセタール類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類;スルホン類;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ギ酸エステル、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、安息香酸エステル、乳酸エチル、γ―ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)などのエステル類;ジオキサン、テトラヒロドフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)などのエーテル類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素;ニトロメタンなどのニトロ化合物;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;これらの混合溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種類以上を混合して使用できる。   The amino group-containing adamantane derivative of the present invention is soluble in a solvent. Examples of such solvents include amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone; dimethylimidazolidine, dimethylimidazolidinone (dimethylimidazolidine-dione), and the like. Cyclic aminoacetals; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; sulfones; nitriles such as acetonitrile, propionitrile, and benzonitrile; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone; Esters such as formate ester, acetate ester, propionate ester, benzoate ester, ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA); Ethers such as ethylene, tetrahydrofuran, diethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME); alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol Halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride and chlorobenzene; nitro compounds such as nitromethane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and mesitylene; alicyclics such as cyclohexane and methylcyclohexane Hydrocarbons; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, and octane; and mixed solvents thereof. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

本発明の絶縁膜形成材料は、前記本発明の式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体と式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体を溶媒に溶解して得られる重合性組成物で構成される。前記アミノ基含有アダマンタン誘導体とカルボニル基含有アダマンタン誘導体とは、モノマー成分を構成しており、各成分は単独又は複数の種類を組み合わせて用いてもよい。溶媒としては、アミノ基含有アダマンタン誘導体を溶解可能で、重合や環化反応等を阻害しないものであればよく、例えば前記例示の溶媒を使用できる。なかでも、アミド類、環状アミノアセタール類、スルホン類などの非プロトン性極性溶媒が好ましく、特に、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド類;ジメチルイミダゾリジン、ジメチルイミダゾリジノン(ジメチルイミダゾリジン−ジオン)等の環状アミノアセタール類;及びこれらの混合溶媒などが好ましく用いられる。   The insulating film forming material of the present invention is obtained by dissolving the amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1) and the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3) in a solvent. Consists of a composition. The amino group-containing adamantane derivative and the carbonyl group-containing adamantane derivative constitute a monomer component, and each component may be used alone or in combination of a plurality of types. Any solvent may be used as long as it can dissolve the amino group-containing adamantane derivative and does not inhibit polymerization, cyclization reaction, and the like. For example, the solvents exemplified above can be used. Of these, aprotic polar solvents such as amides, cyclic aminoacetals, and sulfones are preferable, and in particular, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone, and the like. Amides; cyclic aminoacetals such as dimethylimidazolidine, dimethylimidazolidinone (dimethylimidazolidine-dione); and mixed solvents thereof are preferably used.

アミノ基含有アダマンタン誘導体は、カルボニル基含有アダマンタン誘導体との反応により高分子量化した高分子架橋体を得ることができる。アミノ基含有アダマンタン誘導体とカルボニル基含有アダマンタン誘導体との使用量比(モル比)は、例えば1/99〜99/1、好ましくは10/90〜90/10、より好ましくは20/80〜80/20程度であり、当量で用いることもできる。   The amino group-containing adamantane derivative can obtain a polymer crosslinked product having a high molecular weight by reaction with the carbonyl group-containing adamantane derivative. The use amount ratio (molar ratio) of the amino group-containing adamantane derivative and the carbonyl group-containing adamantane derivative is, for example, 1/99 to 99/1, preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 80 /. It is about 20 and can also be used in an equivalent amount.

本発明の絶縁膜形成材料は、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。このような成分として、アミノ基含有アダマンタン誘導体の原料として用いた成分(カルボニル基含有アダマンタン誘導体及び/又はテトラアミン誘導体)が挙げられる。上記以外の他の成分としては、例えば、重合反応を促進するための触媒を添加してもよい。触媒の代表的な例としては、硫酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の酸触媒が挙げられる。触媒の使用量は、上記モノマー成分(アダマンタンポリカルボン酸と芳香族ポリアミン)の総量に対して、例えば0〜10モル%、好ましくは0〜5モル%程度である。   The insulating film forming material of the present invention may contain other components as necessary. Examples of such components include components used as raw materials for amino group-containing adamantane derivatives (carbonyl group-containing adamantane derivatives and / or tetraamine derivatives). As other components other than the above, for example, a catalyst for promoting the polymerization reaction may be added. Typical examples of the catalyst include acid catalysts such as sulfuric acid, methanesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid. The usage-amount of a catalyst is 0-10 mol% with respect to the total amount of the said monomer component (Adamantane polycarboxylic acid and aromatic polyamine), Preferably it is about 0-5 mol%.

また、本発明の絶縁膜形成材料には、塗布性を改善するため、溶液の粘性を高める増粘剤を添加してもよい。増粘剤の代表的な例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのアルキレングリコール類やポリアルキレングリコール類などが挙げられる。増粘剤の使用量は、絶縁膜形成材料全体に対して、例えば0〜20重量%、好ましくは0〜10重量%程度である。さらに、本発明の絶縁膜形成材料には、重合後の分子量を調整するためのモノカルボン酸類、及び/又は重合後の架橋度を調整するためのジカルボン酸類を添加してもよい。モノカルボン酸類の代表的な例としては、アダマンタンカルボン酸、安息香酸などのモノカルボン酸;アダマンタンカルボン酸メチルエステル、安息香酸メチルエステルなどのモノカルボン酸誘導体などが挙げられ、ジカルボン酸類の代表的な例としては、テレフタル酸などのジカルボン酸;テレフタル酸ジメチルエステルなどのジカルボン酸誘導体などが挙げられる。モノカルボン酸類の使用量は、絶縁膜形成材料を構成するモノマー成分(アミノ基含有アダマンタン誘導体及びカルボニル基含有アダマンタン誘導体)の総量に対して、例えば0〜10モル%、好ましくは0〜5モル%程度であり、ジカルボン酸類の使用量は、プレポリマーを構成するモノマー成分(アミノ基含有アダマンタン誘導体及びカルボニル基含有アダマンタン誘導体)の総量に対して、例えば0〜100モル%、好ましくは0〜50モル%程度である。   Moreover, in order to improve applicability | paintability, you may add the thickener which raises the viscosity of a solution to the insulating-film formation material of this invention. Typical examples of the thickener include alkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol, and polyalkylene glycols. The usage-amount of a thickener is 0-20 weight% with respect to the whole insulating film forming material, for example, Preferably it is about 0-10 weight%. Furthermore, monocarboxylic acids for adjusting the molecular weight after polymerization and / or dicarboxylic acids for adjusting the degree of crosslinking after polymerization may be added to the insulating film forming material of the present invention. Representative examples of monocarboxylic acids include monocarboxylic acids such as adamantane carboxylic acid and benzoic acid; monocarboxylic acid derivatives such as adamantane carboxylic acid methyl ester and benzoic acid methyl ester, and the like. Examples include dicarboxylic acids such as terephthalic acid; dicarboxylic acid derivatives such as dimethyl terephthalate. The amount of monocarboxylic acid used is, for example, 0 to 10 mol%, preferably 0 to 5 mol%, based on the total amount of monomer components (amino group-containing adamantane derivative and carbonyl group-containing adamantane derivative) constituting the insulating film forming material. The amount of dicarboxylic acids used is, for example, 0 to 100 mol%, preferably 0 to 50 mol, based on the total amount of monomer components (amino group-containing adamantane derivative and carbonyl group-containing adamantane derivative) constituting the prepolymer. %.

本発明の絶縁膜形成材料には、形成される絶縁被膜の基盤密着性を高めるための密着促進剤を添加してもよい。密着促進剤の代表的な例としては、トリメトキシビニルシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、アルミニウムモノエチルアセトアセテートジイソプロピレートなどが挙げられる。密着促進剤の使用量は、上記モノマー成分の総量に対して、例えば0〜10重量%、好ましくは0〜5重量%程度である。   You may add the adhesion promoter for improving the board | substrate adhesiveness of the insulating film formed in the insulating film forming material of this invention. Typical examples of the adhesion promoter include trimethoxyvinylsilane, hexamethyldisilazane, γ-aminopropyltriethoxysilane, aluminum monoethylacetoacetate diisopropylate, and the like. The amount of the adhesion promoter used is, for example, about 0 to 10% by weight, preferably about 0 to 5% by weight, based on the total amount of the monomer components.

溶解は、アミノ基含有アダマンタン誘導体等が酸化されない限度において、例えば空気雰囲気下で行われ、好ましくは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で行われる。溶解させる温度は、特に限定されず、モノマー成分(アミノ基含有アダマンタン誘導体及びカルボニル基含有アダマンタン誘導体)の溶解性や安定性、溶媒の沸点に応じて加熱してもよく、例えば0〜200℃、好ましくは10〜150℃程度である。   The dissolution is performed, for example, in an air atmosphere, and preferably in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, as long as the amino group-containing adamantane derivative or the like is not oxidized. The temperature to dissolve is not particularly limited, and may be heated according to the solubility and stability of the monomer component (amino group-containing adamantane derivative and carbonyl group-containing adamantane derivative), the boiling point of the solvent. Preferably it is about 10-150 degreeC.

本発明の絶縁膜は、上記アミノ基含有アダマンタン誘導体とカルボニル基含有アダマンタン誘導体とから形成されるポリマー(高分子架橋体)により構成される。絶縁膜は、例えば、重合性組成物からなる絶縁膜形成材料を基材上に塗布した後、加熱して重合反応させることにより形成される。前記基材としては、例えば、シリコンウェハー、金属基板、セラミック基板などが挙げられる。塗布方法としては、特に限定されず、スピンコート法、ディップコート法、スプレー法などの慣用の方法を用いることができる。   The insulating film of the present invention is composed of a polymer (polymer crosslinked product) formed from the amino group-containing adamantane derivative and the carbonyl group-containing adamantane derivative. The insulating film is formed, for example, by applying an insulating film forming material made of a polymerizable composition on a substrate and then heating to cause a polymerization reaction. Examples of the base material include a silicon wafer, a metal substrate, and a ceramic substrate. The application method is not particularly limited, and conventional methods such as spin coating, dip coating, and spraying can be used.

加熱温度は、用いる重合性成分が重合する温度であれば特に制限されないが、例えば室温(25℃程度)〜500℃、好ましくは室温(25℃程度)〜400℃程度であり、一定温度又は段階的温度勾配が付されてもよい。前記段階的温度勾配としては、単純温度上昇(連続昇温)であってもよく、多段階(不連続)の温度変化であってもよい。加熱は、形成される薄膜の性能に影響がない限り、例えば空気雰囲気下で行われてもよく、好ましくは不活性ガス(窒素、アルゴンなど)雰囲気下、又は真空雰囲気下で行われる。   The heating temperature is not particularly limited as long as the polymerizable component to be used is polymerized, and is, for example, room temperature (about 25 ° C.) to 500 ° C., preferably about room temperature (about 25 ° C.) to 400 ° C. A temperature gradient may be applied. The stepwise temperature gradient may be a simple temperature rise (continuous temperature rise) or a multistage (discontinuous) temperature change. The heating may be performed, for example, in an air atmosphere as long as the performance of the formed thin film is not affected, and is preferably performed in an inert gas (nitrogen, argon, etc.) atmosphere or a vacuum atmosphere.

加熱により、絶縁膜形成材料に含まれるアミノ基含有アダマンタン誘導体の「保護基を有していてもよいアミノ基(アミノ基類)」とカルボニル基含有アダマンタン誘導体の「保護基を有していてもよいカルボキシル基又はアシル基(カルボニル含有基類)」との結合による重合反応が進行する。より詳細には、アミノ基含有アダマンタン誘導体のアミノ基類と、カルボニル基含有アダマンタン誘導体のカルボニル含有基類とが、必要に応じて保護基の脱離を伴って重縮合し、重合生成物としてアダマンタン骨格含有ポリベンズイミダゾール類が形成される。例えば、カルボニル基含有アダマンタン誘導体の1個のカルボニル含有基類と、アミノ基含有アダマンタン誘導体の1,2位又は1,3位の炭素原子に結合した2個のアミノ基との組み合わせによりイミダゾール環等の2つの窒素原子を有する5員又は6員環が形成される。   By heating, the amino group-containing adamantane derivative “amino group optionally having a protecting group (amino groups)” contained in the insulating film forming material and the carbonyl group-containing adamantane derivative “having a protecting group Polymerization reaction proceeds by bonding with “good carboxyl group or acyl group (carbonyl-containing group)”. More specifically, the amino groups of the amino group-containing adamantane derivative and the carbonyl-containing groups of the carbonyl group-containing adamantane derivative are polycondensed with elimination of a protective group as necessary, and adamantane is obtained as a polymerization product. Skeletal-containing polybenzimidazoles are formed. For example, an imidazole ring can be obtained by combining one carbonyl-containing group of a carbonyl group-containing adamantane derivative with two amino groups bonded to the 1,2- or 1,3-position carbon atoms of the amino group-containing adamantane derivative. A 5-membered or 6-membered ring having two nitrogen atoms is formed.

特に、本発明では、モノマー成分同士の立体障害により重合反応時に密度の低下を防ぐことができるため、巨大分子レベルの空孔構造を有するポリマーを得ることができる。すなわち、一方のモノマー成分に用いる式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体は、中心のアダマンタン骨格を中心とし、R1、R2、R3、R4を頂点とする四面体(ほぼ正四面体)であって、前記R1、R2、R3、R4の少なくとも3つが式(2A)、(2B)、(2C)の何れかで表される基で構成されている立体的に嵩高い構造(容積の大きい構造)を有する巨大分子である。他方のモノマー成分に用いる式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体は、中心のアダマンタン骨格を中心とし、Ra、Rb、Rc、Rdを頂点とする四面体(ほぼ正四面体)である。これらをモノマー成分とする重合反応においては、式(1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体が有するR1、R2、R3、R4を頂点とする巨大四面体と、式(3)で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体が有するRa、Rb、Rc、Rdを頂点とする四面体とは、極めて大きい立体障害により互いの四面体構造の空間内部への貫入を防ぎ、さらに、伸長中のオリゴマー、ポリマー等の侵入も制限される。このため、両モノマー成分が本来有する四面体構造が保持され、これらの四面体の容積に対応するサイズの空孔が規則正しく配置された密度の低い構造を有するポリマーを形成することができる。 In particular, in the present invention, since a decrease in density can be prevented during the polymerization reaction due to steric hindrance between the monomer components, a polymer having a macromolecular pore structure can be obtained. That is, the amino group-containing adamantane derivative represented by the formula (1) used for one monomer component is a tetrahedron (almost) centered on the central adamantane skeleton and having R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 as vertices. A tetrahedron in which at least three of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are composed of groups represented by any one of formulas (2A), (2B), and (2C) It is a macromolecule having a bulky structure (structure with a large volume). The carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula (3) used for the other monomer component is a tetrahedron (substantially regular tetrahedron centered on the central adamantane skeleton and having apexes R a , R b , R c , R d. Body). In the polymerization reaction using these as monomer components, a giant tetrahedron having R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 as vertices of the amino group-containing adamantane derivative represented by formula (1), and formula (3) The tetrahedron having R a , R b , R c , and R d as vertices in the carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula is prevented from penetrating into the space of each other's tetrahedral structure due to extremely large steric hindrance, Furthermore, the intrusion of oligomers, polymers, etc. during elongation is limited. For this reason, the tetrahedral structure inherent to both monomer components is maintained, and a polymer having a low density structure in which pores having a size corresponding to the volume of these tetrahedra are regularly arranged can be formed.

こうして得られる本発明の絶縁膜は、上記のような空孔構造を有するポリマーで構成される。このように、内部に多数の巨大分子レベルの空孔を均一に分散して有するため、極めて優れた比誘電率を示す。   The insulating film of the present invention thus obtained is composed of a polymer having a pore structure as described above. As described above, since a large number of macromolecular vacancies are uniformly dispersed therein, an extremely excellent relative dielectric constant is exhibited.

加熱により形成される絶縁膜の膜厚は、用途に応じて適宜設定できるが、一般には50nm以上(50〜2000nm程度)、好ましくは100nm以上(100〜2000nm程度)、さらに好ましくは300nm以上(300〜2000nm程度)である。膜厚が50nm未満では、リーク電流が発生するなどの電気的特性に悪影響を及ぼしたり、半導体製造工程における化学的機械研磨(CMP)による膜の平坦化が困難となるなどの問題が生じやすいため、特に層間絶縁膜用途としては適さない。   The thickness of the insulating film formed by heating can be appropriately set depending on the application, but is generally 50 nm or more (about 50 to 2000 nm), preferably 100 nm or more (about 100 to 2000 nm), more preferably 300 nm or more (300 About 2000 nm). If the film thickness is less than 50 nm, problems such as adverse effects on electrical characteristics such as the occurrence of leakage current, and difficulty in planarizing the film by chemical mechanical polishing (CMP) in the semiconductor manufacturing process are likely to occur. Particularly, it is not suitable for use as an interlayer insulating film.

なお、予め製造したポリマー(高分子架橋体)を基板上に塗布して絶縁膜を形成することが考えられるが、このような高分子量重合体は、溶媒への溶解性が極めて低い高分子量範囲の成分を含むため、塗布により薄膜を形成する際、未溶解成分の影響による塗布ムラ等の塗布不良が顕著に現れる。このような塗布不良を防止するためには、塗布液調製時に厳密な濾過処理を施すなど未溶解成分の除去工程が必要であり、その工程自体に多大な労力を要するなど経済的に不利となりやすい。また、モノマー成分(カルボニル基含有アダマンタン誘導体及びテトラアミン誘導体)を溶媒に溶解した溶液を基板上に塗布して絶縁膜を形成することも考えられるが、この場合には、基板上での重合の際、モノマー成分が生成した高分子量重合体の空孔内に入り込んだり、形成された高分子量重合体の空孔内を新たに生成したポリマー鎖が貫通して、空孔が閉塞されやすいため、空孔率が低下しやすい。   In addition, it is conceivable to form an insulating film by applying a polymer (polymer crosslinked product) prepared in advance on a substrate. Such a high molecular weight polymer has a very low solubility in a solvent. Therefore, when forming a thin film by coating, defective coating such as coating unevenness due to the influence of undissolved components appears remarkably. In order to prevent such poor coating, a process for removing undissolved components such as strict filtration is required at the time of preparing the coating solution, and the process itself is likely to be economically disadvantageous because it requires a lot of labor. . It is also conceivable to form an insulating film by applying a solution in which monomer components (carbonyl group-containing adamantane derivative and tetraamine derivative) are dissolved in a solvent on the substrate. Since the monomer component enters into the pores of the high molecular weight polymer formed or the newly formed polymer chain penetrates through the pores of the formed high molecular weight polymer, the pores are likely to be blocked. Porosity tends to decrease.

一方、上記モノマー成分を部分的に重合したプレポリマー(重量平均分子量が8000以上程度の重合体:例えば特開2005−139271号公報に記載のプレポリマー等)と、モノマー成分とを組み合わせて溶媒へ溶解した溶液を基板上に塗布して絶縁膜を形成した場合、反応性の観点からは、上記プレポリマーとモノマー成分の分子サイズの差があまりに大きいため、プレポリマーが主として形成する固体状態(プレポリマーで構成される固相)においては、熱運動によるモノマー成分の拡散が阻害され、官能基の衝突頻度が下がり、官能基の反応が進みにくくなるという問題があった(反応率20〜30%)。また、立体構造の観点からは、プレポリマー内部に立体障害を形成して大きい空孔が保持される部分を有するためある程度の低比誘電化を達成できるが、プレポリマーには、嵩が低い構造部位も含まれ、このような部位に容易にモノマー成分が入り込み、またポリマー鎖が貫通することにより空孔が閉塞されやすいため、空孔率の低下が損なわれやすかった。   On the other hand, a prepolymer obtained by partially polymerizing the monomer component (a polymer having a weight average molecular weight of about 8000 or more: for example, a prepolymer described in JP-A-2005-139271) and a monomer component are combined into a solvent. When an insulating film is formed by applying a dissolved solution on a substrate, from the viewpoint of reactivity, the difference in molecular size between the prepolymer and the monomer component is so large that the prepolymer mainly forms a solid state (prepolymer). In the solid phase composed of a polymer, there is a problem that diffusion of monomer components due to thermal motion is inhibited, the frequency of collision of functional groups is reduced, and the reaction of functional groups is difficult to proceed (reaction rate 20-30%). ). Moreover, from the viewpoint of the three-dimensional structure, a certain degree of dielectric constant reduction can be achieved because the prepolymer has a portion in which steric hindrance is formed and large vacancies are retained, but the prepolymer has a low bulk structure. Sites are also included, and the monomer component easily enters such sites, and pores are likely to be blocked by penetrating the polymer chain, so that the reduction in porosity is easily impaired.

これに対して、本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体とモノマー成分との組み合わせによれば、分子のサイズ差が遙かに小さくなっており、熱運動による分子の衝突頻度が十分に上がるため、反応率を上昇させることができ(例えば反応率60%以上)、膜質、機械特性共に優れた膜を形成することができる。また、立体構造の観点からは、本発明のアミノ基含有アダマンタン誘導体は、嵩高い構造を有する巨大分子であって、やはり立体障害を有するモノマー成分との重合反応によって、空孔内へのモノマー成分の浸入やポリマー鎖の貫通が抑制される。そのため、内部に均一且つ大きいサイズの分子レベルの空孔が多数分散した高秩序の空孔構造を容易に構築することができる。このように形成されたポリマーからなる絶縁膜は、空孔率が高いので比誘電率が低く、架橋により十分な耐熱性及び機械的強度を有する上、配線からの銅の拡散が極めて少ないという利点を有する。本発明の絶縁膜は、上記空孔構造を有するポリマーで構成されるため、比誘電率(K値)が、例えば3未満(好ましくは2.8未満、より好ましくは2.3未満程度)であり、極めて低い比誘電率を発揮することができる。   On the other hand, according to the combination of the amino group-containing adamantane derivative of the present invention and the monomer component, the molecular size difference is much smaller, and the frequency of collision of molecules due to thermal motion is sufficiently increased. The rate can be increased (for example, a reaction rate of 60% or more), and a film having excellent film quality and mechanical properties can be formed. Further, from the viewpoint of the steric structure, the amino group-containing adamantane derivative of the present invention is a macromolecule having a bulky structure, and the monomer component into the pores by a polymerization reaction with the monomer component also having steric hindrance Intrusion and penetration of polymer chains are suppressed. Therefore, it is possible to easily construct a highly ordered pore structure in which a large number of uniform and large-sized pores are dispersed inside. The insulating film made of the polymer formed in this manner has a high porosity and thus has a low relative dielectric constant, has sufficient heat resistance and mechanical strength due to crosslinking, and has an advantage that the diffusion of copper from the wiring is extremely small. Have Since the insulating film of the present invention is composed of the polymer having the above pore structure, the relative dielectric constant (K value) is, for example, less than 3 (preferably less than 2.8, more preferably less than 2.3). And a very low dielectric constant can be exhibited.

本発明の絶縁膜は、低誘電率且つ高耐熱性を示すため、例えば、半導体装置等の電子材料部品における絶縁被膜として使用することができ、特に層間絶縁膜として有用である。また、本発明の方法により得られる膜あるいは形成される組成物は、その用途を半導体用層間絶縁膜に限られるものでなく、燃料電池用材料、有機EL等の電子デバイスにおける電荷移動層形成材料、発光層形成材料、またはガスバリア層形成材料、特定物質の選択的透過膜等の形成材料としても用いることができる。   Since the insulating film of the present invention exhibits a low dielectric constant and high heat resistance, it can be used, for example, as an insulating film in electronic material components such as semiconductor devices, and is particularly useful as an interlayer insulating film. Further, the film obtained by the method of the present invention or the composition to be formed is not limited to the use as an interlayer insulating film for semiconductors, but is a material for forming a charge transfer layer in electronic devices such as fuel cell materials and organic EL. It can also be used as a material for forming a light emitting layer forming material, a gas barrier layer forming material, a selective permeable film of a specific substance, or the like.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、高分子膜の膜厚はエリプソメーターを用いて測定し、高分子膜の密度は、X線反射率測定の解析により求め、高分子膜の比誘電率は膜の表面にAl電極を形成して測定した。赤外線吸収スペクトルの測定はうす膜による透過法を採用した。重量平均分子量はポリスチレン換算の値である。密度は25℃の値である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. The film thickness of the polymer film is measured using an ellipsometer, the density of the polymer film is obtained by analysis of X-ray reflectivity measurement, and the relative dielectric constant of the polymer film is formed by forming an Al electrode on the surface of the film. And measured. Infrared absorption spectrum was measured using a thin film transmission method. The weight average molecular weight is a value in terms of polystyrene. The density is a value of 25 ° C.

実施例1
下記式(1C-1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体の合成

Figure 0004916731
反応容器(3つ口フラスコ)に、上記式(2-1)で表される3,3’−ジアミノベンジジン77.68g(0.362mmol)を入れ、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)307gを加えて溶解させた後、氷浴で0℃以下に保った。この反応容器へ、上記式(3A-1)で表されるアダマンタンテトラキスベンズアルデヒド1.01g(1.8mmol)をDMAc501gに溶解させた溶液を、滴下ロートを用いて6ml/minの速度で滴下した。滴下中、反応溶液内の液温が0℃を超えないように注意した。滴下終了後、滴下ロートをDMAc105gで洗浄し、これも反応容器内に滴下した。反応液に、テフロン(登録商標)チューブを用いて酸素濃度5モル%の酸素窒素混合ガスを導入しながら、反応容器をオイルバスにより加熱して液温を90℃に保ち、9時間反応させた。反応終了後、反応液を、別の容器中の水9.13kgへ滴下し、沈殿と上澄みからなるスラリーを、滴下終了後から約1時間撹拌した。撹拌中、反応液は、アミンの酸化を防止するため窒素をバブリングさせた。生成した沈殿物を濾別し、反応容器に再度移し、水1.83kgを加えて窒素雰囲気下、加熱還流を30分施して熱水洗浄を施した。温度が下がらないうちに沈殿物を濾別した後、得られた濾過物を真空乾燥機で乾燥させた。
乾燥終了後、得られた沈殿を還流管を備えた反応容器へ移し、テトラヒドロフラン(THF)1.83kgを加え、窒素雰囲気下で加熱還流することによりTHF洗浄を施した。再度固形分を濾別し、真空乾燥機で乾燥した生成物の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、図1に示されるNMRスペクトルデータ及び図2に示される赤外線吸収スペクトルデータにより、上記式(1C-1)で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体が形成されていることを確認した。アミノ基含有アダマンタン誘導体の収量は24.5g、収率は90%であった。
[NMRスペクトルデータ]
1H−NMR(DMSO−d6) δ(ppm):2.32(12H<−CH2−>), 4.60(16H<−NH2>),6.62−6.97(12H<芳香環プロトン>), 7.53−7.78(12H<芳香環プロトン>),7.87(8H),8.24(8H) 12.85(4H)
[赤外線吸収スペクトルデータ(cm-1)]
3419(N−H<伸縮振動>),2933(−CH2−のC−H<伸縮振動>),1623( −C=N−<伸縮振動>),1420−1520(芳香環<面内振動>),1280(芳香族−NH2<伸縮振動>) Example 1
Synthesis of an amino group-containing adamantane derivative represented by the following formula (1C-1)
Figure 0004916731
In a reaction vessel (three-necked flask), 77.68 g (0.362 mmol) of 3,3′-diaminobenzidine represented by the above formula (2-1) was placed, and 307 g of N, N-dimethylacetamide (DMAc) was added. After addition and dissolution, the temperature was kept at 0 ° C. or lower in an ice bath. A solution prepared by dissolving 1.01 g (1.8 mmol) of adamantanetetrakisbenzaldehyde represented by the above formula (3A-1) in 501 g of DMAc was dropped into this reaction vessel at a rate of 6 ml / min using a dropping funnel. During dropping, care was taken that the liquid temperature in the reaction solution did not exceed 0 ° C. After completion of the dropping, the dropping funnel was washed with 105 g of DMAc, and this was also dropped into the reaction vessel. The reaction vessel was heated by an oil bath while introducing a mixed gas of oxygen and nitrogen having an oxygen concentration of 5 mol% using a Teflon (registered trademark) tube, and the reaction temperature was kept at 90 ° C. for 9 hours. . After completion of the reaction, the reaction solution was added dropwise to 9.13 kg of water in another container, and a slurry consisting of a precipitate and a supernatant was stirred for about 1 hour after the completion of the addition. During the stirring, the reaction solution was bubbled with nitrogen to prevent amine oxidation. The produced precipitate was separated by filtration, transferred again to the reaction vessel, 1.83 kg of water was added, and the mixture was heated and refluxed for 30 minutes in a nitrogen atmosphere and washed with hot water. After the temperature was not lowered, the precipitate was filtered off, and the obtained filtrate was dried with a vacuum dryer.
After completion of drying, the obtained precipitate was transferred to a reaction vessel equipped with a reflux tube, tetrahydrofuran (THF) 1.83 kg was added, and the mixture was heated under reflux in a nitrogen atmosphere, and washed with THF. The solid content was again filtered, and the infrared absorption spectrum of the product dried by a vacuum dryer was measured. From the NMR spectrum data shown in FIG. 1 and the infrared absorption spectrum data shown in FIG. It was confirmed that the amino group-containing adamantane derivative represented by 1) was formed. The yield of the amino group-containing adamantane derivative was 24.5 g, and the yield was 90%.
[NMR spectral data]
1H-NMR (DMSO-d6) δ (ppm): 2.32 (12H <—CH 2 —>), 4.60 (16H <—NH 2 >), 6.62-6.97 (12H <aromatic ring) Proton>), 7.53-7.78 (12H <aromatic ring proton>), 7.87 (8H), 8.24 (8H) 12.85 (4H)
[Infrared absorption spectrum data (cm −1 )]
3419 (N—H <stretching vibration>), 2933 (—CH 2 —C—H <stretching vibration>), 1623 (—C = N— <stretching vibration>), 1420-1520 (aromatic ring <in-plane vibration) >), 1280 (aromatic-NH 2 <stretching vibration>)

実施例2
3方コックを備えた30mlフラスコに撹拌子を入れ、容器内に窒素を導入しながら、実施例1で得たアミノ基含有アダマンタン誘導体50mg、アダマンタンテトラキス安息香酸23.2mg、及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)とジメチルイミダゾリジノン(DMI)との混合溶媒[混合比1:1(重量比)]を加えて、60℃で1時間攪拌し、基質を溶解させて固形分濃度10重量%の塗布液を調製した。
室温に戻した塗布液を、細孔径0.2μmのテフロン(登録商標)フィルターでろ過した後、8インチのシリコンウェハ上に2〜3ml滴下し、回転数100〜3000rpmでスピンコートした。これを窒素雰囲気下、石英製チャンバー内で室温〜400℃で120分間加熱焼成して膜を形成した。こうして得られた高分子膜の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、図3に示される赤外線吸収スペクトルデータにより、目的の架橋ポリベンズイミダゾール膜が形成されていることが確認された。得られた膜の膜厚は160nmであった。膜の密度は1.20g/cm3、比誘電率は2.0であった。
[赤外線吸収スペクトルデータ(cm-1)]
3419(N−H<伸縮振動>),2933(−CH2−<C−H伸縮振動>),1623(−C=N−<伸縮振動>),1420−1520(芳香環<面内振動>),1280(芳香族−NH2<伸縮振動>)
Example 2
A stirrer was placed in a 30 ml flask equipped with a three-way cock, and nitrogen was introduced into the container while introducing 50 mg of the amino group-containing adamantane derivative obtained in Example 1, 23.2 mg of adamantanetetrakisbenzoic acid, and N, N-dimethyl. A mixed solvent of acetamide (DMAc) and dimethylimidazolidinone (DMI) [mixing ratio 1: 1 (weight ratio)] was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 1 hour to dissolve the substrate to obtain a solid concentration of 10% by weight. A coating solution was prepared.
The coating liquid returned to room temperature was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 0.2 μm, and then dropped on an 8-inch silicon wafer, and spin-coated at a rotational speed of 100 to 3000 rpm. This was heated and fired at room temperature to 400 ° C. for 120 minutes in a quartz chamber in a nitrogen atmosphere to form a film. When the infrared absorption spectrum of the polymer film thus obtained was measured, it was confirmed from the infrared absorption spectrum data shown in FIG. 3 that the desired crosslinked polybenzimidazole film was formed. The film thickness of the obtained film was 160 nm. The density of the film was 1.20 g / cm 3 and the relative dielectric constant was 2.0.
[Infrared absorption spectrum data (cm −1 )]
3419 (N-H <stretching vibration>), 2933 (-CH 2 - <C-H stretching vibration>), 1623 (-C = N-<stretching vibration>), 1420-1520 (aromatic <plane vibration> ), 1280 (aromatic-NH 2 <stretching vibration>)

比較例1
1,3,5−アダマンタントリカルボン酸5.37g(20mmol)と3,3’−ジアミノベンジジン6.43g(30mmol)を、窒素雰囲気下、室温にて、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させて、濃度25重量%の塗布液を調製した。この塗布液を、細孔径0.2μmのフィルターを通した後、8インチのシリコンウェハ上にスピンコートした。これを窒素雰囲気下、室温〜400℃で120分間加熱焼成して膜を形成した。こうして得られた高分子膜の赤外線吸収スペクトルを測定したところ、目的の架橋ポリベンズイミダゾール膜が形成されていることが確認された。得られた膜の膜厚は550nmであった。膜の密度は1.24g/cm3、比誘電率は2.8であった。
[赤外線吸収スペクトルデータ(cm-1)]
805(m),1280(m),1403(m),1450(s),1522(w),1625(w),2857(s),2928(s),3419(w)
Comparative Example 1
5.37 g (20 mmol) of 1,3,5-adamantane tricarboxylic acid and 6.43 g (30 mmol) of 3,3′-diaminobenzidine were converted to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at room temperature under a nitrogen atmosphere. By dissolving, a coating solution having a concentration of 25% by weight was prepared. The coating solution was passed through a filter having a pore size of 0.2 μm and then spin-coated on an 8-inch silicon wafer. This was heated and fired at room temperature to 400 ° C. for 120 minutes in a nitrogen atmosphere to form a film. When the infrared absorption spectrum of the polymer film thus obtained was measured, it was confirmed that the target crosslinked polybenzimidazole film was formed. The film thickness of the obtained film was 550 nm. The density of the film was 1.24 g / cm 3 and the relative dielectric constant was 2.8.
[Infrared absorption spectrum data (cm −1 )]
805 (m), 1280 (m), 1403 (m), 1450 (s), 1522 (w), 1625 (w), 2857 (s), 2928 (s), 3419 (w)

実施例1で得られたアミノ基含有アダマンタン誘導体のNMRスペクトルである。2 is an NMR spectrum of the amino group-containing adamantane derivative obtained in Example 1. 実施例1で得られたアミノ基含有アダマンタン誘導体の赤外線吸収スペクトルである。2 is an infrared absorption spectrum of the amino group-containing adamantane derivative obtained in Example 1. 実施例2で得られた高分子膜の赤外線吸収スペクトルである。2 is an infrared absorption spectrum of the polymer film obtained in Example 2.

Claims (6)

下記式(1’)
Figure 0004916731
[式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性環式基を示し、R1’、R2’、R3’、R4’は、アダマンタン環又は環X1、X2、X3、X4に結合している置換基であって、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基としてアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいヒドラジノ基、アシルオキシ基、若しくはアシル基で保護されていてもよいカルボキシル基、アシル基、若しくは下記式(2C’)
Figure 0004916731
式(2C’)中、
環Y’は、同一又は異なって、
つ以上の芳香環が、単結合、2価の炭化水素基、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される1又は2以上の連結基を介して結合した構造を有する芳香族性環を示し、
6、R7は、同一又は異なって、保護基として脂肪族アシル基、芳香族アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシ−カルボニル基、又はアルキリデン基で保護されていてもよいアミノ基を示す
で表される基を示す。
但し、R1’、R2’、R3’、R4’のうち少なくとも3つは、同一又は異なって、
式(2C’)で表される基を示す]
で表されるアミノ基含有アダマンタン誘導体。
Following formula (1 ')
Figure 0004916731
[Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic cyclic group, and R 1 ′, R 2 ′, R 3 ′, R 4 ′ is an adamantane ring or a substituent bonded to a ring X 1 , X 2 , X 3 , or X 4 , which is the same or different, and is a hydrogen atom, a hydrocarbon group, an alkoxy group as a protecting group, cycloalkyl An oxy group, a tetrahydrofuranyloxy group, a tetrahydropyranyloxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, a trialkylsilyloxy group, an amino group which may have a substituent, a hydrazino group which may have a substituent, An acyloxy group, a carboxyl group which may be protected with an acyl group, an acyl group, or the following formula ( 2C ′)
Figure 0004916731
(In the formula ( 2C ′),
Ring Y ′ is the same or different,
A structure in which two or more aromatic rings are bonded through one or more linking groups selected from the group consisting of a single bond, a divalent hydrocarbon group, an oxygen atom, a nitrogen atom, a silicon atom, and a sulfur atom. An aromatic ring having
R 6 and R 7 are the same or different and each represents an amino group which may be protected with an aliphatic acyl group, aromatic acyl group, alkoxycarbonyl group, aralkyloxy-carbonyl group or alkylidene group as a protecting group.
The group represented by these is shown.
However, at least three of R 1 ′, R 2 ′, R 3 ′, and R 4 ′ are the same or different,
Indicates a group represented by the formula ( 2C ′)]
An amino group-containing adamantane derivative represented by:
下記式(3)
Figure 0004916731
(式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性環式基を示し、Ra、Rb、Rc、Rdは、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基としてアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいヒドラジノ基、アシルオキシ基、若しくはアシル基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdのうち少なくとも3つは、同一又は異なって、前記保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す)
で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体と、下記式(4’)
Figure 0004916731
(式中、
環Y’は、
つ以上の芳香環が、単結合、2価の炭化水素基、酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、及び硫黄原子からなる群より選択される1又は2以上の連結基を介して結合した構造を有する芳香族性環を示し、
e、Rf、Rg、Rhは環Y’に結合している置換基であって、同一又は異なって、
保護基として脂肪族アシル基、芳香族アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシ−カルボニル基、又はアルキリデン基で保護されていてもよいアミノ基を示す)
で表されるテトラアミン誘導体との反応により請求項1記載のアミノ基含有アダマンタン誘導体を得るアミノ基含有アダマンタン誘導体の製造方法。
Following formula (3)
Figure 0004916731
Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic cyclic group, and R a , R b , R c and R d are Same or different, hydrogen atom, hydrocarbon group, alkoxy group as protective group , cycloalkyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, trialkylsilyloxy group, substituent An amino group which may have a substituent, a hydrazino group which may have a substituent, an acyloxy group, or a carboxyl group or an acyl group which may be protected by an acyl group, provided that R a , R b , R c, at least three of R d are the same or different and are a protected or unprotected carboxyl group or an acyl group the protecting group)
And a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the following formula (4 ′):
Figure 0004916731
(Where
Ring Y ′ is
A structure in which two or more aromatic rings are bonded through one or more linking groups selected from the group consisting of a single bond, a divalent hydrocarbon group, an oxygen atom, a nitrogen atom, a silicon atom, and a sulfur atom. An aromatic ring having
R e , R f , R g and R h are substituents bonded to the ring Y ′, and may be the same or different;
(Amino group optionally protected with an aliphatic acyl group, aromatic acyl group, alkoxycarbonyl group, aralkyloxy-carbonyl group or alkylidene group as a protecting group)
The manufacturing method of the amino group containing adamantane derivative which obtains the amino group containing adamantane derivative of Claim 1 by reaction with the tetraamine derivative represented by these.
カルボニル基含有アダマンタン誘導体を、化学量論量を超える過剰のテトラアミン誘導体を溶解した溶液に逐次添加する請求項2記載のアミノ基含有アダマンタン誘導体の製造方法。   The method for producing an amino group-containing adamantane derivative according to claim 2, wherein the carbonyl group-containing adamantane derivative is sequentially added to a solution in which an excess of the tetraamine derivative exceeding the stoichiometric amount is dissolved. 請求項1記載のアミノ基含有アダマンタン誘導体と、下記式(3)
Figure 0004916731
(式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性環式基を示し、Ra、Rb、Rc、Rdは、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基としてアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいヒドラジノ基、アシルオキシ基、若しくはアシル基で保護されていてもよいカルボキシル基、又はアシル基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdうち少なくとも3つは、同一又は異なって、前記保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す)
で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体とを溶媒に溶解して得られる重合性組成物からなる絶縁膜形成材料。
The amino group-containing adamantane derivative according to claim 1 and the following formula (3)
Figure 0004916731
Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic cyclic group, and R a , R b , R c and R d are Same or different, hydrogen atom, hydrocarbon group, alkoxy group as protective group , cycloalkyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, trialkylsilyloxy group, substituent A hydrazino group which may have a substituent, an acyloxy group, a carboxyl group which may be protected with an acyl group, or an acyl group, provided that R a , R b , R c, at least three of R d are the same or different and are the protected optionally protected carboxyl group or an acyl group with a group)
An insulating film forming material comprising a polymerizable composition obtained by dissolving a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula:
請求項1記載のアミノ基含有アダマンタン誘導体と、下記式(3)
Figure 0004916731
(式中、X1、X2、X3、X4は、同一又は異なって、単結合又は2価の芳香族性環式基を示し、Ra、Rb、Rc、Rdは、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、保護基としてアルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、テトラヒドロフラニルオキシ基、テトラヒドロピラニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、トリアルキルシリルオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいヒドラジノ基、アシルオキシ基、若しくはアシル基で保護されていてもよいカルボキシル基又はアシル基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdのうち少なくとも3つは、同一又は異なって、前記保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、又はアシル基を示す)
で表されるカルボニル基含有アダマンタン誘導体との重合反応により得られる空孔構造を有するポリマー。
The amino group-containing adamantane derivative according to claim 1 and the following formula (3)
Figure 0004916731
Wherein X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic cyclic group, and R a , R b , R c and R d are Same or different, hydrogen atom, hydrocarbon group, alkoxy group as protective group , cycloalkyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, trialkylsilyloxy group, substituent An amino group which may have a substituent, a hydrazino group which may have a substituent, an acyloxy group, or a carboxyl group or an acyl group which may be protected by an acyl group, provided that R a , R b , R c, at least three of R d is, identical to or different from the protected optionally protected carboxyl group with a group, or an acyl group)
A polymer having a pore structure obtained by a polymerization reaction with a carbonyl group-containing adamantane derivative represented by the formula:
請求項5記載の空孔構造を有するポリマーからなる絶縁膜。   An insulating film comprising a polymer having a pore structure according to claim 5.
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