JP5109163B2 - 新規な含フッ素化合物、含フッ素重合体、およびその製造方法 - Google Patents

新規な含フッ素化合物、含フッ素重合体、およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規な含フッ素化合物、含フッ素重合体、およびその製造方法に関する。
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する繰り返し単位を含む含フッ素重合体は、光学特性(透明性、耐久耐光性等)、撥水撥油性等の物性に優れている。
前記繰り返し単位を形成する環化重合性の化合物としては、CF=CFOCFCFCF=CF等のポリフルオロアルケニルビニルエーテルが知られている(特許文献1など参照。)。
また、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有し、かつ官能基を有する繰り返し単位を含む含フッ素重合体は、前記物性に優れているだけでなく、前記官能基に由来する物性の発現も可能であり、種々の用途(リソグラフィー用レジスト材料等。)への展開がはかられている(特許文献2など参照。)。
前記繰り返し単位を形成する環化重合性の化合物として、特許文献2には、官能基を有するフルオロアルカジエン類(CF=CFCFC(CF)(OH)CHCH=CH等。)が記載されている。
また、カルボキシ基の類縁基を有するフルオロアルカジエンとして、特許文献3には、1,1,2−トリフルオロ−4−アルコキシカルボニル−1,6−ヘプタジエン(CF=CFCHCH(C(O)OC(CH)CHCH=CH等。)が記載されている。
特開平01−131215号公報 国際公開第02/064648号パンフレット 特開2005−298707号公報
官能基を有するフルオロアルカジエン類は、その重合体の用途に応じて種々の構造を有する化合物が望まれている。しかし、実際に、かかる化合物を得ようとしても、多くの場合、原料化合物の入手などが困難であり、必ずしも容易ではなかった。
また、カルボキシ基の類縁基を有するフルオロアルカジエンについても、特許文献3に記載の上記化合物が知られるに過ぎず、他の化合物は知られていなかった。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、1,1,2,3,3−ペンタフルオロ−4−アルコキシカルボニル−1,6−ヘプタジエン等の新規なカルボキシ基またはその類縁基を有するフルオロアルカジエン、その重合体、およびその製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明は下記の要旨を有する。
<1> 下式(1)で表される化合物。
CF=CFCFC(X)(C(O)OZ)(CHCR=CHR (1)
式中の記号は、下記の意味を示す。
X:水素原子、シアノ基または式−C(O)OZで表される基。
Z:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基。
n:0、1または2。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
<2> 下式(11)で表される化合物。
CF=CFCFCH(C(O)OZ)CHCH=CH (11)
式中の記号は、下記の意味を示す。
:水素原子、式−C(Yで表される基、式−CHOYで表される基、または下式で表される基。
Figure 0005109163
およびY:それぞれ独立に、水素原子、または炭素数1〜19の1価飽和炭化水素基。
:水素原子または炭素数1〜16の1価飽和炭化水素基。
:式中の炭素原子と共同して、2価の環式炭化水素基を形成する炭素数3〜19の基。
ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY、YおよびY、並びにQ中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Y、Y、YおよびQ中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。
<3> 下式(111)で表される化合物。
CF=CFCFCH(C(O)OZ11)CHCH=CH (111)
式中の記号は、下記の意味を示す。
11:水素原子、式−C(Y11で表される基、式−CHOY21で表される基、または下式で表される基。
Figure 0005109163
11:炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
21:炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基または炭素数2〜12の式−O−で表される基を含む1価飽和炭化水素基。
31:水素原子、または炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
31:炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基、または、炭素原子−炭素原子間に式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基もしくは式−C(O)O−で表される基が挿入されている炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基。
<4> 下式(1111)で表される化合物。
CF=CFCFCH(C(O)OZ111)CHCH=CH (1111)
式中の記号は、下記の意味を示す。
111:式−C(CFOHで表される基を1つ以上有する炭素数3〜20の1価の有機基。
<5> 下式(12)で表される化合物。
CF=CFCFC(C(O)OZCHCH=CH (12)
式中の記号は、下記の意味を示す。
:水素原子、式−C(Yで表される基、式−CHOYで表される基、または下式で表される基。
Figure 0005109163
およびY:それぞれ独立に、水素原子、または炭素数1〜19の1価飽和炭化水素基。
:水素原子または炭素数1〜16の1価飽和炭化水素基。
:式中の炭素原子と共同して、2価の環式炭化水素基を形成する炭素数3〜19の基。
ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY、YおよびY、並びにQ中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Y、Y、YおよびQ中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。
<6> 下式(121)で表される化合物。
CF=CFCFC(C(O)OZ11CHCH=CH (121)
式中の記号は、下記の意味を示す。
11:水素原子、式−C(Y11で表される基、式−CHOY21で表される基、または下式で表される基。
Figure 0005109163
11:炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
21:炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基または炭素数2〜12の式−O−で表される基を含む1価飽和炭化水素基。
31:水素原子、または炭素数1〜6の飽和炭化水素基。
31:炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基、または、炭素原子−炭素原子間に式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基もしくは式−C(O)O−で表される基が挿入されている炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基。
<7> 下式(p5)で表される化合物と下式(p4)で表される化合物を反応させて下式(p3)で表される化合物を得て、つぎに該化合物と下式(p2)で表される化合物を反応させる下式(p12)で表される化合物の製造方法。
CH(C(O)OZ (p5)
CHR=CR(CH−G (p4)
CH(C(O)OZ((CHCR=CHR) (p3)
CF=CFCF−J (p2)
CF=CFCFC(C(O)OZ(CHCR=CHR (p12)
式中の記号は、下記の意味を示す。
:炭素数1〜20の1価有機基。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
n:0、1または2。
:塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
:塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子または式−OSO−Lで表される基。
:フッ素原子、炭素数1〜10の炭化水素基または炭素数1〜10の含フッ素炭化水素基。
<8> 下式(p12)で表される化合物を加水分解反応する下式(12H)で表される化合物の製造方法。
CF=CFCFC(C(O)OZ(CHCR=CHR (p12)
CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
式中の記号は、下記の意味を示す。
:炭素数1〜20の1価有機基。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
n:0、1または2。
<9> 下式(12H)で表される化合物を脱炭酸反応する下式(11H)で表される化合物の製造方法。
CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
CF=CFCFCH(C(O)OH)(CHCR=CHR (11H)
式中の記号は、下記の意味を示す。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
n:0、1または2。
<10> 下式(12H)で表される化合物と下式(w)で表される化合物とを反応させる下式(12W)で表される化合物の製造方法。
CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
CH=CW (w)
CF=CFCFC(C(O)OC(CH)W (CHCR=CHR (12W)
式中の記号は、下記の意味を示す。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
n:0、1または2。
:それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の1価飽和炭化水素基であるか、2個のWは式中の炭素原子と共同して炭素数3〜20の2価の環式炭化水素基を形成する基である。
<11> 下式(11H)で表される化合物と下式(w)で表される化合物とを反応させる下式(11W)で表される化合物の製造方法。
CF=CFCFCH(C(O)OH)(CHCR=CHR (11H)
CH=CW (w)
CF=CFCFCH(C(O)OC(CH)W )(CHCR=CHR (11W)
式中の記号は、下記の意味を示す。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
n:0、1または2。
:それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の1価飽和炭化水素基であるか、2個のWは式中の炭素原子と共同して炭素数3〜20の2価の環式炭化水素基を形成する基である。
<12> 式(1)で表される化合物を重合させて得られた重合体。
<13> 下式(2)で表される化合物を重合させて得られた重合体。
CF=CFCFCH(C(O)OZ111)(CHCR=CHR (2)
式中の記号は、下記の意味を示す。
111:式−C(CFOHで表される基を1つ以上有する炭素数3〜20の1価の有機基。
n:0、1または2。
R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
<14> 重量平均分子量が1,000〜1,000,000である<12>または<13>に記載の重合体。
本発明によれば、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有し、かつカルボキシ基またはその類縁基を有する繰り返し単位を形成する環化重合性の化合物が提供される。本発明の重合体は、フッ素含有量が高いため、撥水撥油性と光学特性(透明性、耐久耐光性等。)とに特に優れている。
本明細書において、式(1)で表される化合物を化合物(1)とも記し、また、式−C(Yで表される基を−C(Yとも記す。他の化合物と他の基も、これに準じて記す。
また、基中の記号は、特に記載しない限り前記と同義である。
本発明は、下記化合物(1)を提供する。
CF=CFCFC(X)(C(O)OZ)(CHCR=CHR (1)
化合物(1)におけるXは、水素原子、シアノ基または式−C(O)OZである。このうちXとしては、水素原子または−C(O)OZが好ましい。
化合物(1)におけるZは、水素原子または炭素数1〜20の1価有機基である。このうちZとしては、Zが好ましい。このZは、水素原子、−C(Y(以下、基(Y1)ともいう。)、−CHOY(以下、基(Y2)ともいう。)、または下式で表される基(以下、基(Y3)ともいい、−C(Y)(=Q)と省略することもある。)である。
Figure 0005109163
さらにZとしては、Z11がより好ましい。このZ11は、水素原子、−C(Y11、−CHOY21、または−C(Y31)(=Q31)である。またZとしては、式−C(CFOHで表される基(ビストリフルオロメチルカルビノール基)を1つ以上有する基(Z111)であることも好ましい。
、YおよびYは、それらが水素原子でない場合、それぞれ独立に、非環式の基であってもよく、環式の基を含む基であってもよい。非環式の基は、直鎖状の基であってもよく分岐状の基であってもよい。環式の基を含む基は、多環式の基を含む基であってもよく単環式の基を含む基であってもよい。多環式の基を含む基は、橋かけ環式の基を含む基であってもよく縮合環式の基を含む基であってもよい。
環式の基を含む基の具体例としては、下記の基を含む基、該基中の水素原子がフッ素原子に置換された基が挙げられる。
Figure 0005109163
環式の基を含む基中の水素原子がフッ素原子に置換された基の具体例としては、下記基が挙げられる。
Figure 0005109163
基(Y1)における3個のYは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
3個のYは、水素原子、または炭素数1〜19の1価飽和炭化水素基である。ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基(エーテル性酸素原子)、式−C(O)−で表される基(カルボニル基)、または式−C(O)O−で表される基(エステル基)が挿入されていてもよい。また、Y中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。またYは、ビストリフルオロメチルカルビノール基を1つ以上有することが好ましい。
3個のYは、2個が炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基であり1個が炭素数1〜12の1価環式飽和炭化水素基である組み合わせか、2個が水素原子であり1個が炭素数1〜12のポリフルオロアルキル基である組み合わせか、3個が炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基である組み合わせ(Y11)が好ましい。さらに3個のYが、2個が炭素数1〜6のアルキル基(メチル基が好ましい。)であり1個が1−アダマンチル基である組み合わせか、式−CHFYで表されるポリフルオロアルキル基(ただし、RFYは炭素数1〜10のペルフルオロアルキル基を示す。)である組み合わせか、3個が炭素数1〜6のアルキル基(メチル基が好ましい。)である組み合わせが特に好ましい。
基(Y2)におけるYは、水素原子、または炭素数1〜19の1価飽和炭化水素基である。ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Y中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。またYは、ビストリフルオロメチルカルビノール基を1つ以上有することが好ましい。
は、炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基、炭素数2〜12の−O−を含む1価飽和炭化水素基、炭素数1〜12の1価含フッ素飽和炭化水素基、または炭素数2〜12の−O−を含む1価含フッ素飽和炭化水素基が好ましい。このうちYとしては、Y21(炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基または炭素数2〜12の−O−を含む1価飽和炭化水素基)がより好ましい。
基(Y2)の具体例としては、下記基が挙げられる。
Figure 0005109163
基(Y3)におけるYは、水素原子、または炭素数1〜16の1価飽和炭化水素基である。ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Y中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。またYは、ビストリフルオロメチルカルビノール基を1つ以上有することが好ましい。
は、水素原子、炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基または炭素数2〜6の−O−を含む1価飽和炭化水素基が好ましい。このうちYとしては、Y31(水素原子または炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基)がより好ましい。
基(Y3)におけるQは、式中の炭素原子と共同して、2価の環式炭化水素基を形成する炭素数3〜19の基である。ただし、Q中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Q中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。またQは、ビストリフルオロメチルカルビノール基を1つ以上有することが好ましい。
は、式中の炭素原子と共同して2価の単環式炭化水素基を形成する基であってもよく、式中の炭素原子と共同して2価の多環式炭化水素基する基であってもよい。前記多環式炭化水素基は、縮環式炭化水素基であってもよく、橋かけ環式炭化水素基であってもよい。Qは、飽和の基が好ましい。
は、炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素原子−炭素原子間に−O−、−C(O)−もしくは−C(O)O−が挿入されている炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基、または、炭素原子−炭素原子間に−O−、−C(O)−もしくは−C(O)O−が挿入されている炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基が好ましい。このうちQとしては、Q31(炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基、または、炭素原子−炭素原子間に−O−、−C(O)−もしくは−C(O)O−が挿入されている炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基)がより好ましい。
基(Y3)の具体例としては、下式で表されるいずれかの基が挙げられる。
Figure 0005109163
化合物(1)におけるnは、0、1または2であり、このうち1が好ましい。
化合物(1)におけるRは、水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。このうち2個のRが2個とも水素原子であることが好ましい。
炭素数1〜20、好ましくは1〜12の1価有機基であるRは、炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基が好ましい。前記1価飽和炭化水素基は、非環式の基であってもよく、環式の基であってもよい。非環式の基は、直鎖状の基であってもよく、分岐状の基であってもよい。環式の基は、多環式の基であってもよく、単環式の基であってもよい。多環式の基は、橋かけ環式の基であってもよく、縮環式の基であってもよい。
また、Rにおける前記1価飽和炭化水素基中の炭素原子−炭素原子間には、−O−が挿入されていてもよい。また、前記1価飽和炭化水素基中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。
化合物(1)は、下記化合物(11)または下記化合物(12)が好ましい。
CF=CFCFCH(C(O)OZ)CHCH=CH (11)
CF=CFCFC(C(O)OZCHCH=CH (12)
さらに、化合物(11)としては、下記化合物(111)が好ましく、化合物(12)としては、下記化合物(121)が好ましい。
CF=CFCFCH(C(O)OZ11)CHCH=CH (111)
CF=CFCFC(C(O)OZ11CHCH=CH (121)
また化合物(1)は、下記化合物(2)が好ましく、特に化合物(1111)が好ましい。
CF=CFCFCH(C(O)OZ111)(CHCR=CHR (2)
CF=CFCFCH(C(O)OZ111)CHCH=CH (1111)
化合物(1)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 0005109163
本発明は、下記化合物(p5)と下記化合物(p4)を反応させて下記化合物(p3)を得て、つぎに化合物(p3)と下記化合物(p2)を反応させる下記化合物(p12)の製造方法を提供する。
CH(C(O)OZ (p5)
CHR=CR(CH−G (p4)
CH(C(O)OZ((CHCR=CHR) (p3)
CF=CFCF−J (p2)
CF=CFCFC(C(O)OZ(CHCR=CHR (p12)
は、炭素数1〜20の1価有機基である。Zは、炭素数1〜20の−O−、−C(O)−または−C(O)O−を含んでいてもよい1価飽和炭化水素基であることが好ましい。またZは、炭素数1〜6のアルキル基が特に好ましい。
R、nは前述のとおりである。
は、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、塩素原子または臭素原子が好ましい。
は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子または式−OSO−Lで表される基である。またLは、フッ素原子、炭素数1〜10の炭化水素基または炭素数1〜10の含フッ素炭化水素基である。J中のLは、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基または4−メチル−フェニル基が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
化合物(p5)と化合物(p4)の反応は、塩基性化合物の存在下に行うのが好ましい。塩基性化合物は、特に限定されず、金属水素化物が好ましく、NaH、NaBHまたはLiAlHが特に好ましい。
前記反応は、非プロトン性溶媒の存在下に行うのが好ましい。非プロトン性溶媒の具体例としては、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、モノグライム、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
前記反応の温度は、特に限定されず、−78℃〜+25℃が好ましい。前記反応の圧力は、特に限定されない。
化合物(p3)と化合物(p2)の反応は、塩基性化合物の存在下に行うのが好ましい。また、反応は非プロトン性溶媒の存在下に行うのが好ましい。反応の温度は、特に限定されず、−78℃〜+25℃が好ましい。前記反応の圧力は、特に限定されない。また、塩基性化合物の具体例と非プロトン性溶媒の具体例とは、化合物(p5)と化合物(p4)の反応に記載した溶媒と同じである。
化合物(p5)の具体例としては、CH(C(O)OCH、CH(C(O)OCHCH、CH(C(O)OC(Y、CH(C(O)OCHOY、下記化合物が挙げられる。Y、Yは前述のとおりである。
Figure 0005109163
化合物(p4)の具体例としては、CH=CHCHCl、CH=CHCHBr、CH=CHCHCHCl、CH=CHCHCHBrが挙げられる。
化合物(p3)の具体例としては、CH(C(O)OCH(CHCH=CH)、CH(C(O)OCHCH(CHCH=CH)、CH(C(O)OC(Y(CHCH=CH)、CH(C(O)OCHOY(CHCH=CH)、下記化合物が挙げられる。
Figure 0005109163
化合物(p2)の具体例としては、CF=CFCFOSOFが挙げられる。
化合物(p12)の具体例としては、CF=CFCFC(C(O)OCHCHCH=CH、CF=CFCFC(C(O)OCHCHCHCH=CH、CF=CFCFC(C(O)OC(YCHCH=CH、CF=CFCFC(C(O)OCHOYCHCH=CH、下記化合物が挙げられる。
Figure 0005109163
また、化合物(p12)は、化合物(p5)と化合物(p2)を反応させて下記化合物(p3F)を得て、つぎに化合物(p3F)と下記化合物(p4)を反応させて製造してもよい。
CH(C(O)OZ(CFCF=CF) (p3F)
本発明は、化合物(p12)を加水分解反応する下記化合物(12H)の製造方法を提供する。
CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
化合物(p12)の加水分解反応は、酸性条件下にて行うのが好ましく、プロトン酸の存在下に行うのが特に好ましい。プロトン酸は、無機酸であってもよく、有機酸であってもよい。プロトン酸の具体例としては、カルボン酸、スルホン酸が挙げられる。
また、加水分解反応は、溶媒の存在下に行ってもよく、無溶媒下に行ってもよい。加水分解反応の温度は、特に限定されず、−78℃〜+25℃が好ましい。前記反応の圧力は、特に限定されない。
本発明は、化合物(12H)を脱炭酸反応する下記化合物(11H)の製造方法を提供する。
CF=CFCFCH(C(O)OH)(CHCR=CHR (11H)
化合物(12H)の脱炭酸反応は、化合物(12H)を加熱して行うのが好ましい。化合物(12H)の加熱温度は、50〜200℃が好ましい。また、化合物(12H)の加熱圧力は、特に限定されない。
本発明は、化合物(12H)と下記化合物(w)とを反応させる下記化合物(12W)の製造方法と、化合物(11H)と下記化合物(w)とを反応させる下記化合物(11W)の製造方法とを、提供する。
CR=CW (w)
CF=CFCFC(C(O)OC(CH)W (CHCR=CHR (12W)
CF=CFCFCH(C(O)OC(CH)W )(CHCR=CHR (11W)
ただしR、Rは、水素原子または炭素数1〜20、好ましくは1〜12の1価有機基であって、互いに同一であってもよく異なっていてもよい。R、Rは、炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基が好ましい。前記1価飽和炭化水素基は、非環式の基であってもよく、環式の基であってもよい。非環式の基は、直鎖状の基であってもよく、分岐状の基であってもよい。環式の基は、多環式の基であってもよく、単環式の基であってもよい。多環式の基は、橋かけ環式の基であってもよく、縮環式の基であってもよい。また、前記1価飽和炭化水素基中の炭素原子−炭素原子間には、−O−が挿入されていてもよい。また、前記1価飽和炭化水素基中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基またはカルボキシ基が結合していてもよい。さらにビストリフルオロメチルカルビノール基を有していてもよい。
それぞれの反応は、酸性条件下に行うのが好ましい。それぞれの反応の温度と圧力とは、特に限定されない。
化合物(w)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 0005109163
また、酸性条件下にて、化合物(12H)または化合物(11H)と、Z−OHまたはZ−Clを反応させることにより、下記化合物(p12)または下記化合物(p11)を製造してもよい。
CF=CFCFC(C(O)OZ(CHCR=CHR (p12)
CF=CFCFCH(C(O)OZ)(CHCR=CHR (p11)
また、Z−OHを用いる場合、化合物(12H)または(11H)中のカルボキシ基はジシクロヘキシルカルボジイミド等の活性化剤で活性化するのが好ましい。
化合物Z−OHの具体例としては、下記化合物が挙げられる。
Figure 0005109163
本発明の化合物(1)は、文献未知の、1,1,2,3,3−ペンタフルオロ−4−カルボキシ−アルカジエン類であり、重合性の化合物として有用である。
本発明は、化合物(1)を重合させて得られた重合体(以下、本発明の重合体ともいう。)を提供する。化合物(1)は環化重合性の化合物であり、本発明の重合体は、通常は、下式(U1)、下式(U2)および下式(U3)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U)を含む含フッ素重合体である。
Figure 0005109163
本発明の重合体の重量平均分子量は、特に限定されず、1,000〜1,000,000が好ましい。
化合物(1)の重合は、重合開始剤の存在下に行うのが好ましい。
重合開始剤は、ラジカル重合開始剤が好ましく、過酸化物、アゾ化合物または過硫酸塩がより好ましく、過酸化物が特に好ましい。
過酸化物の具体例としては、CC(O)OOC(O)C、CC(O)OOC(O)C、CFCFCFC(O)OOC(O)CFCFCF、(CHCC(O)OOC(O)C(CH、(CHCHC(O)OOC(O)CH(CH、(CHCC10C(O)OOC(O)C10C(CH、(CHCOC(O)OOC(O)OC(CH、(CHCHOC(O)OOC(O)OCH(CH、(CHCC10OC(O)OOC(O)OC10C(CHが挙げられる(ただし、Cはフェニル基を、Cはペンタフルオロフェニル基を、C10は1,4−シクロキシレン基を、示す。)。
化合物(1)の重合方法は、特に限定されず、バルク重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの重合法にしたがって実施するのが好ましい。
化合物(1)の重合において、重合溶媒を用いる場合、重合溶媒の種類は、特に限定されない。
重合溶媒の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、tert−ブタノール等の炭化水素系アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等の炭化水素系ケトン類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等の炭化水素系エーテル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の環状脂肪族炭化水素系エーテル類;アセトニトリル等のニトリル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の炭化水素系エステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の塩化炭化水素類;R−113、R−113a、R−141b、R−225ca、R−225cb等のフッ化塩化炭化水素類、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−トリデカフルオロヘキサン、1,1,1,2,2,3,3,4,4−ノナフルオロヘキサンなどのフッ化炭化水素類;メチル2,2,3,3−テトラフルオロエチルエーテル等のフッ化炭化水素系エーテル類;2,2,2−トリフルオロエタノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロパノール、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンタノール等のフッ化炭化水素系アルコール類が挙げられる。
化合物(1)の重合における温度と圧力は、特に限定されない。重合温度は、0℃〜200℃が好ましく、25℃〜100℃が特に好ましい。重合圧力は、大気圧〜100気圧が好ましく、大気圧〜10気圧が特に好ましい。
本発明の重合体は、繰り返し単位(U)のみからなる単独重合体であってもよく、繰り返し単位(U)と繰り返し単位(U)以外の繰り返し単位とを含む共重合体であってもよい。共重合体は、化合物(1)と、化合物(1)以外の重合性化合物(以下、他の化合物という。)とを共重合させて製造するのが好ましい。
他の化合物は、化合物(1)と共重合しうる重合性化合物であれば特に限定されない。
他の化合物としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のα−オレフィン類;テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール、ペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)等の含フッ素オレフィン類;後述のハイドロフルオロジエン類、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート類、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、アダマンチル酸ビニル等のビニルエステル類;エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;シクロヘキセン、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の環状オレフィン類;無水マレイン酸、塩化ビニルが挙げられる。ただし、(メタ)アクリル酸とはアクリル酸とメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートとはアクリレートとメタクリレートを意味する。
他の化合物は、フルオロジエンまたは(メタ)アクリレートが好ましく、CF=CF−Q−CH=CH、CH=CHC(O)OZまたはCH=C(CH)C(O)OZが特に好ましい(ただし、Qは−CFC(CF)(OZ)CH−、−CHCH(C(CF(OZ)CH−または−CHCH(C(O)OZ)CH−を示す。)。ただし、Zは前述の通り、水素原子または炭素数1〜20の1価の有機基である。
本発明の重合体は、繰り返し単位(U)に由来する、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有し、かつカルボキシ基またはその類縁基を有する繰り返し単位を含む含フッ素重合体である。前記繰り返し単位中のカルボキシ基またはその類縁基を、さらに化学変換することにより他の繰り返し単位を含む重合体を製造してもよい。
たとえば、Zが水素原子である化合物(1)の重合体と、アルコール、アルキルハライドおよびアルコキシアルキルハライドからなるブロック化剤とのブロック化反応により、該重合体中のカルボキシ基がブロック化された重合体を製造してもよい。前記ブロック化剤としては、HO−C(Y、HO−CHOYおよび下記化合物からなる群から選ばれるアルコール、または、該アルコールのアルコキシハライドが挙げられる。
Figure 0005109163
さらに、ブロック化剤として、下式で表されるような炭素数20以上のアルコールまたは、そのハライドを用いてもよい。
Figure 0005109163
ブロック化反応例の具体例としては、A.J.PearsonおよびW.R.Roush編、Handbook of Reagents for Organic Synthesis:Activating Agents and Protecting Groups, John Wiley & Sons(1999)に記載の例が挙げられる。
本発明の化合物(1)は、従来知られていた、カルボキシ基の類縁基を有する環化重合性の化合物(1,1,2−トリフルオロ−4−アルコキシカルボニル−1,6−ヘプタジエン。)に比較して、フッ素含有量の高い化合物であり、光学特性(透明性、耐久耐光性等)と撥水撥油性とに優れていると考えられる。また、−C(CFOH基を導入することが容易であり、撥水撥油性と現像液可溶性を併せ持つ化合物を得ることができる。したがって、本発明の重合体は、光学特性と撥水撥油性、または光学特性、撥水撥油性および現像液可溶性とが要求される用途(たとえば、イマージョンリソグラフィー用材料。)に有用な材料である。
つぎに本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例において、テトラヒドロフランをTHFと、ジクロロペンタフルオロプロパンをR225と、ジイソプロピルパーオキシジカーボネートをIPPと、イソプロピルアルコールをIPAと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをPGMEAと、テトラメチルシランをTMSと、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンをR113と、記す。
また、重合体の重量平均分子量をMwと、重合体の数平均分子量をMnと、ガラス転移点温度をTgと、記す。MwとMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(展開溶媒:THF、内部標準:ポリスチレン。)によって求めた。Tgは、示差走査熱分析法により測定した。
[例1]化合物(1)の製造例
[例1−1]CF=CFCFC(C(O)OC(CHCHCH=CH(以下、化合物(12)という。)の製造例
反応器内に、純度60%のNaH(2.1g)およびTHF(100mL)を加えた。混合撹拌しながら、25℃にてCH(C(O)OC(CH(11g)を20分かけて滴下した。滴下終了後、25℃にて、そのまま100分間、反応器内を撹拌した。さらに、反応器にCH=CHCHBr(6.0g)を10分間かけて加え、65℃にて5時間、反応器内を撹拌した。つぎに、反応器に水(100mL)を加えて反応を停止(クエンチ)した。反応器内容液を50mLのtert−ブチルメチルエーテルで3回抽出した。抽出液を塩水で洗浄した後に硫酸ナトリウムで乾燥した。さらに抽出液を濃縮した後に減圧蒸留して、NMR純度90%のCH=CHCHCH(C(O)OC(CH(9.4g)を得た。
反応器に、純度60%のNaH(1.8g)とTHF(80mL)とを入れた。混合撹拌し、反応器に、CH=CHCHCH(C(O)OC(CH(9.4g)を15分かけて滴下した。滴下に際しては、反応器内温を20℃以下に保持した。そのまま25℃にて、反応器内を75分間撹拌した。
つぎに反応器内温0℃にて、反応器に、CF=CFCFOSOF(8.5g)を25分かけて加えた。反応器内容液は黄変し固体(FSONa)が析出した。そのまま反応器内を20時間撹拌した。反応器に水(150mL)を加えて反応を停止した。
反応器内溶液をtert−ブチルメチルエーテル(50mL)で3回抽出した。抽出液を、塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後に濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法で精製して、化合物(12)(5.3g)を得た。
化合物(12)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.47(s,18H),2.85(d,J=6.9Hz,2H),5.11(dm,J=10.3Hz,1H),5.18(dm,J=17.1Hz,1H),5.90(m,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−95.2(ddt,J=36.4,57.5,4.7Hz,1F),−103.2(ddd,J=4.7,15.3,29.3Hz,2F),−106.2(ddt,J=57.5,113.9,29.3Hz,1F),−181.32(ddt,J=36.4,113.9,15.3Hz,1F)。
IR(neat):2982.2,2935.9,1786.3,1740.6,1641.7,1370.9,1349.8,1298.8,1257.7,1153.1,1012.9,912.2,847.2cm−1
[例1−2]CF=CFCFC(C(O)OH)CHCH=CH(以下、化合物(12)という。)の製造例
氷冷撹拌しながら、トリフルオロ酢酸(60mL)に化合物(12)(6.4g)を5分かけて滴下し、滴下終了後、そのまま2時間撹拌した。つぎに25℃にて、トリフルオロ酢酸を減圧溜去して、化合物(12)(4.6g)を得た。
化合物(12)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):2.97(d,J=7.3Hz,2H),5.20(dm,J=10.3Hz,1H),5.26(dm,J=17.1Hz,1H),5.89(m,1H),11.29(br,2H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−92.4(ddt,J=37.6,54.0,5.8Hz,1F),−102.6(ddd,J=5.8,15.3,28.2Hz,2F),−105.1(ddt,J=54.0,115.0,28.2Hz,1F),−183.0(ddt,J=37.6,115.0,15.3Hz,1F)。
IR(neat):3431.5,3089.4,2951.5,1786.8,1733.6,1640.8,1355.6,1302.5,1217.0,1185.5,1135.3,1080.9,934.9,910.1cm−1
[例1−3]CF=CFCFCH(C(O)OH)CHCH=CH(以下、化合物(11)という。)の製造例
化合物(12)(2.6g)をトルエン(15mL)と混合し、そのままトルエンを留去した後に、引き続き112〜139℃にて1時間加熱した。さらに、減圧乾燥して、化合物(11)(1.8g)を得た。
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):2.55(m,1H),2.67(m,1H),3.28(m,1H),5.15(m,1H),5.20(m,1H)5.79(m,1H),11.72(br,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−93.6(ddt,J=36.4,58.7,5.4Hz,1F),−105.4(m,2F),−108.0(ddt,J=58.7,115.0,29.3Hz,1F),−186.7(ddt,J=36.4,115.0,15.3Hz,1F)。
IR(neat)3088.1,2931.4,1788.2,1726.0,1646.0,1423.8,1366.7,1309.0,1257.8,1171.9,1067.2,926.6cm−1
[例1−4]CF=CFCFCH(C(O)OC(CH)CHCH=CH(以下、化合物(11)という。)の製造例
化合物(11)を、酸性条件下、(CHC=CHと反応させると、化合物(11)が得られる。
すなわち、反応器に、化合物(11)(1.77g)とジクロロメタン(10mL)を加え、さらに濃硫酸3滴(約0.04g)を加えた。25℃にて反応器内を撹拌、バブリングさせながら、反応器にCH=C(CH(0.51g)を加えた。そのまま反応器内を5.5時間撹拌して反応を行った後に、反応器に5%炭酸水素ナトリウム水溶液(20mL)を加えて反応を停止した。反応器内溶液をtert−ブチルメチルエーテル(50mL)で4回抽出し、得られた抽出液を塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後に濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製して、化合物(11)(1.31g)を得た。
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.45(s,9H),2.47(m,1H),2.62(m,1H),3.11(m,1H),5.10(m,1H),5.16(m,1H)5.76(m,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−95.0(ddt,J=36.4,62.2,5.9Hz,1F),−104.1(dm,J=275.8Hz,1F),−107.7(dm,J=275.8Hz,1F),−108.9(ddt,J=62.2,115.0,30.5Hz,1F),−186.0(ddt,J=36.4,115.0,15.3Hz,1F)。
IR(neat)2983.4,2936.4,1788.6,1740.4,1645.5,1370.8,1307.4,1254.1,1159.4,1112.5,1064.9,986.8,926.4,845.0cm−1
[例1−5]CF=CFCFCH(C(O)OCHOCH)CHCH=CH(以下、化合物(11)という。)の製造例
反応器に、化合物(11)(2.30g)とtert−ブチルメチルエーテル(20mL)を加えた後に、ジイソプロピルエチルアミン(1.29g)をゆっくり加えた。さらに、CHOCHCl(0.79g)を加え、そのまま反応器内を2時間撹拌して反応を行った。つぎに、反応器に水(30mL)を加え反応を停止し有機層を分離した。水層をtert−ブチルメチルエーテル(10mL)で2回抽出し、抽出液を硫酸ナトリウムで乾燥した後に濃縮して得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=5:1)で精製して、化合物(11)(1.97g)を得た。
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):2.53(m,1H),2.69(m,1H),3.28(m,1H),3.47(s,3H),5.13(dm,J=10.1Hz,1H),5.19(dm,J=16.9Hz,1H),5.28(d,J=5.8Hz,1H),5.31(d,J=5.8Hz,1H),5.77(m,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−93.8(dddd,J=4.7,5.9,36.4,59.9Hz,1F),−104.9(dddt,J=5.9,29.3,277.0,15.3Hz,1F),−106.0(dddt,J=4.7,32.9,277.0,12.9Hz,1F),−108.2(dddd,J=29.3,31.7,59.9,115.0Hz,1F),−186.6(dddd,J=14.1,15.3,36.4,115.0Hz,1F)。
IR(neat)2964.7,2836.1,1788.6,1752.1,1645.6,1351.2,1308.3,1243.6,1169.5,1096.0,930.3cm−1
[例1−6]化合物(11)の製造例
化合物(11)(2.05g)とtert−ブチルメチルエーテル(20mL)を含む溶液に、氷冷下にて、ジイソプロピルエチルアミン(1.15g)をゆっくり滴下し、さらに下記化合物(w)(1.91g)を滴下した。そのまま溶液を5時間撹拌して、反応を行った。つぎに溶液に水を加えて反応を停止し、有機層を回収した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後に濃縮して、粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製して、下記化合物(11)(2.1g)を得た。
Figure 0005109163
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:重アセトン,基準:TMS)δ(ppm):1.51−1.97(15H),2.48−2.73(2H),3.22(2H),3.27(1H)5.13(2H),5.32(2H),5.76(1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:重アセトン,基準:CFCl)δ(ppm):−94.1(1F),−105.3(2F),−108.2(1F),−186.4(1F)。
IR(neat)2914.7,2865.0,1787.5,1736.1,1645.0,1448.7,1354.1,1307.7,1246.9,1188.3,1170.5,1103.1,986.7,925.9,886.4,840.1cm−1
[例1−7]化合物(11)の製造例
化合物(11)(2.35g)とトルエン(3mL)を含む溶液に、濃硫酸の2滴を加えた。つぎに、氷冷下にて、溶液に、下記化合物(w)(2.04g)を含むトルエン溶液(3mL)を滴下して反応を行った。そのまま溶液を12時間撹拌した後に、溶液に炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止し、有機層を回収した。有機層を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した後に濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン)で精製して、下記化合物(11)(2.11g)を得た。
Figure 0005109163
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.57(m,2H),1.59(s,3H),1.69−1.92(m,8H),2.02(m,2H),2.29(br,2H),2.49(dm,J=14.6Hz,1H),2.66(dm,J=14.6Hz,1H),3.19(m,1H),5.11(dm,J=10.1Hz,1H),5.18(dm,J=17.1Hz,1H),5.79(ddt,J=10.1,17.1,6.9Hz,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−94.6(dddd,J=4.7,5.9,35.2,61.0Hz,1F),−104.4(dm,J=275.8Hz,1F),−106.2(dm,J=275.8Hz,1F),−108.6(ddt,J=61.0,115.0,30.5Hz,1F),−185.9(dddd,J=12.9,15.3,36.4,116.2Hz,1F)。
IR(neat)2914.7,2865.0,1787.5,1736.1,1645.0,1448.7,1354.1,1307.7,1246.9,1188.3,1170.5,1103.1,986.7,925.9,886.4,840.1cm−1
[例1−8]化合物(11)の製造例
化合物(11)(2.38g)とジクロロメタン(20mL)を含む溶液に、p−トルエンスルホン酸のピリジニウム塩(0.052g)を加えた。つぎに、25℃にて、溶液に、下記化合物(w)(1.60g)をゆっくり加え、そのまま3.5時間撹拌した。溶液を濃縮して得られた粗生成物を、アルミナカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製して、下記化合物(11)(2.14g)を得た。
Figure 0005109163
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.40−1.86(m,6H),2.54(m,1H),2.70(m,1H),3.27(m,1H),3.72(s,1H),3.86(m,1H),5.12(dm,J=10.3Hz,1H),5.18(dm,J=17.1Hz,1H),5.79(ddt,J=6.6,10.3,17.1Hz,1H),6.08(s,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−93.7〜−94.2(m,1F),−104.1〜−106.8(m,2F),−107.8〜−108.7(m,1F),−186.0〜−186.9(m,1F)。
IR(neat)2951.7,2877.4,1788.2,1749.9,1644.7,1357.9,1307.6,1246.4,1173.8,1133.0,1056.4,1037.4,937.0,898.4,860.9cm−1
[例1−9]化合物(11)の製造例
化合物(11)(2.0g)とtert−ブチルメチルエーテル(20mL)を含む溶液に、氷冷下にて、ジイソプロピルエチルアミン(1.12g)をゆっくり滴下し、さらに下記化合物(w)(1.83g)を滴下した。そのまま溶液を5時間撹拌して、反応を行った。つぎに溶液に水を加えて反応を停止し、有機層を回収した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後に濃縮して、粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製して、下記化合物(11)(2.7g)を得た。
Figure 0005109163
化合物(11)のNMRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:重アセトン,基準:TMS)δ(ppm):1.48−2.05(15H),2.47−2.73(2H),3.17−3.32(1H),5.08−5.21(2H),5.43(2H),5.69−5.83(1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:重アセトン,基準:CFCl)δ(ppm):−94.1(1F),−105.9(2F),−108.3(1F),−186.4(1F)。
[例1−10]化合物(11)の製造例
反応器に、化合物(11)(5.0g)、下記化合物(W)(9.9g)、ジメチルアミノピリジン(0.2g)およびジクロロメタン(30g)を入れ、0℃に冷却した。つぎにジシクロヘキシルカルボジイミド(4.7g)をジクロロメタン(15g)に溶解させた溶液を、反応器にゆっくり滴下した。そのまま反応器内溶液を1時間撹拌して反応を行った後、さらに25℃にて1時間撹拌して反応を行った。反応器内溶液をろ過し、ろ液を濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=20:1)で精製して、下記化合物(11)(10.5g)を得た。
Figure 0005109163
化合物(11)のNMRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:重アセトン,基準:TMS)δ(ppm):2.64〜2.70(2H),3.44〜3.48(1H),5.16〜5.21(2H)、5.68〜−5.80(2H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:重アセトン,基準:CFCl)δ(ppm):−92.3(1F),−105.2 (2F),−107.2(1F),−123.6(6F),−132.6(2F),−187.3(1F),−214.7(m, 1F),−223.0(1F)。
なお、化合物(w)は、下記の合成スキームにしたがって合成した(ただし、Rf1−はF(CFOCF(CF)CFOCF(CF)−を示す。)。
Figure 0005109163
すなわち、窒素ガス雰囲気下のフラスコに、化合物(aw)(15g)とクロロホルム(100g)およびNaF(7.02g)を入れ、フラスコ内を氷冷撹拌しながらRf1−COF(79g)を滴下し、さらにフラスコ内を撹拌した。フラスコ内容物の不溶固形物を加圧ろ過により除去した後に、フラスコに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(103g)を入れ、有機層を回収濃縮して化合物(bw)(74g)を得た。
ガス出口にNaFペレット充填層を設置したオートクレーブにR113(313g)を加え、25℃にてオートクレーブ内を撹拌しながら、オートクレーブに窒素ガスを1時間吹き込んだ後に、窒素ガスで20%体積に希釈したフッ素ガスを吹き込んだ。そのまま該20%フッ素ガスを吹き込みつつ、0.1MPaの圧力下にて、オートクレーブに化合物(bw)(67g)をR113(299g)に溶解させた溶液を導入した。導入終了後、オートクレーブ内容物を回収濃縮して化合物(cw)を得た。
窒素ガス雰囲気下のフラスコに、化合物(cw)(80g)と粉末状KF(0.7g)を入れ、フラスコ内を6時間加熱した後に、フラスコ内容物を精製して化合物(dw)(38g)を得た。
窒素ガス雰囲気下の丸底フラスコに、NaBH(1.1g)とTHF(30g)を入れた。フラスコを氷冷撹拌しながら、フラスコに化合物(dw)を22質量%含むR225溶液(48g)を滴下した。滴下終了後、フラスコ内をさらに撹拌した後に、フラスコ内容液を1N塩酸水溶液(150mL)で中和して得られた溶液を、水洗してから蒸留精製することにより化合物(w)を得た。
化合物(w)のNMRデータを以下に示す。
H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl、基準:TMS)δ(ppm):4.89〜4.57(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:CDCl、基準:CFCl)δ(ppm):−105.0(1F),−119.7(1F),−124.0(1F),−124.3(1F),−125.7(1F),−126.8(1F),−133.2(2F),−216.6(1F),−223.5(1F)。
[例1−11]CF=CFCFCH(C(O)OCHCFCF)CHCH=CH(以下、化合物(11)という。)の製造例
反応器に、化合物(11)(5.0g)、CFCFCHOH(3.6g)、ジメチルアミノピリジン(0.23g)およびジクロロメタン(15mL)を入れ、0℃に冷却した。つぎにジシクロヘキシルカルボジイミド(4.9g)をジクロロメタン(35mL)に溶解させた溶液を、反応器にゆっくり滴下した。そのまま反応器内溶液を1時間撹拌して反応を行った後、さらに25℃にて1時間撹拌して反応を行った。
つぎに反応器に水を加えて反応を停止し、有機層を回収した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した後に濃縮して、粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製して、化合物(11)(4.0g)を得た。
化合物(11)のNMRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:重アセトン,基準:TMS)δ(ppm):2.51〜2.73(2H),3.30〜3.44(1H),4.50〜4.69(2H)、5.07−5.23(2H),5.66〜5.84(1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:重アセトン,基準:CFCl)δ(ppm):−84.4(3F)、−94.2(1F),−105.3(2F),−107.8(1F),−124.0(2F)、−187.0(1F)。
[例1−12]化合物(11)の製造例
化合物(11)(7.6g)とトルエン(30mL)を含む溶液に、濃硫酸の3滴を加えた。つぎに、氷冷下にて、溶液に、下記化合物(w)(4.1g)を滴下して反応を行った。25℃に昇温後、そのまま溶液を7時間撹拌した後に、溶液に炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止し、有機層を回収した。有機層を水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した後に濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン)で精製して、下記化合物(11)(1.78g)を得た。
Figure 0005109163
化合物(11)のNMRデータとIRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.57(m,2H),1.59(s,3H),1.69−1.92(m,8H),2.02(m,2H),2.29(br,2H),2.49(dm,J=14.6Hz,1H),2.66(dm,J=14.6Hz,1H),3.19(m,1H),5.11(dm,J=10.1Hz,1H),5.18(dm,J=17.1Hz,1H),5.79(ddt,J=10.1,17.1,6.9Hz,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−94.6(dddd,J=4.7,5.9,35.2,61.0Hz,1F),−104.4(dm,J=275.8Hz,1F),−106.2(dm,J=275.8Hz,1F),−108.6(ddt,J=61.0,115.0,30.5Hz,1F),−185.9(dddd,J=12.9,15.3,36.4,116.2Hz,1F)。
IR(neat)2914.7,2865.0,1787.5,1736.1,1645.0,1448.7,1354.1,1307.7,1246.9,1188.3,1170.5,1103.1,986.7,925.9,886.4,840.1cm−1
[例1−13]CF=CFCFCH(C(O)O(CHC(CFOH)CHCH=CH(化合物(1110))の製造例
反応器に、化合物(11)(CF=CFCFCH(C(O)OH)CHCH=CH)(1.5g)、HO(CHC(CFOH(1.47g)、ジメチルアミノピリジン(0.07g)およびジクロロメタン(20g)を入れ、0℃に冷却した。つぎにジシクロヘキシルカルボジイミドの1Mジクロロメタン溶液(9.04g)を、反応器にゆっくり滴下した。反応器内溶液を25℃にて1時間撹拌して反応を行った。反応器内溶液をろ過し、ろ液を濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=15:1)で精製して、CF=CFCFCH(C(O)O(CHC(CFOH)CHCH=CH(2.4g)(化合物(1110))を得た。
NMRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.85〜2.04(m,4H),2.49〜2.69(m,2H),3.20〜3.33(m,1H),3.37(S,1H),4.19〜4.23(m,2H),5.10〜5.19(m,2H)、5.67〜5.80(m,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−77.0〜−78.1(m,6F), −93.5〜−93.9(m,1F),−104.6〜−106.7(m,2F),−107.8〜−108.6(m,1F) ,−186.3〜−186.9(m,1F)。
[例1−14]CF=CFCFCH(C(O)OCH(CH)CHC(CFOH)CHCH=CH(化合物(1111))の製造例
反応器に、化合物(11)(CF=CFCFCH(C(O)OH)CHCH=CH)(1.0g)、OHCH(CH)CHC(CFOH(0.98g)、ジメチルアミノピリジン(0.07g)およびトルエン(20g)を入れ、0℃に冷却した。つぎにジシクロヘキシルカルボジイミド(1.11g)をトルエン(6g)に溶解させた溶液を、反応器にゆっくり滴下した。。反応器内溶液を25℃にて1時間撹拌した後、40℃で3時間攪拌し、さらに70℃で2時間攪拌して反応を行った。反応器内溶液をろ過し、ろ液を濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=25:1)で精製して、CF=CFCFCH(C(O)OCH(CH)CHC(CFOH)CHCH=CH(1.14g)(化合物(1111))を得た。
NMRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):1.26〜1.43(m,3H),2.21〜2.26(m,2H),2.50〜2.70(m,2H),3.19〜3.31(m,1H),4.84〜4.87(m,1H),5.13〜5.25(m,3H)、5.67〜5.77(m,1H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−76.5〜−79.6(md,J=627.8,6F), −92.9〜−93.3(m,1F),−103.2〜−108.1(m,3F),−186.4〜−187.1(m,1F)。
[例1−15]CF=CFCFCH(C(O)OCH(CHC(CFOH))CHCH=CH(化合物(1112))の製造例
反応器に、化合物(11)(CF=CFCFCH(C(O)OH)CHCH=CH)(1.0g)、OHCH(CHC(CFOH)(1.7g)、ジメチルアミノピリジン(0.14g)およびジクロロメタン(10g)とトルエン(30g)を入れ、0℃に冷却した。つぎにジシクロヘキシルカルボジイミドの1Mジクロロメタン溶液(6.03g)を、反応器にゆっくり滴下した。反応器内溶液を25℃にて2時間撹拌して反応を行った。反応器内溶液をろ過し、ろ液を濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ法(展開溶媒 ヘキサン:酢酸エチル=20:1)で精製して、CF=CFCFCH(C(O)OCH(CHC(CFOH))CHCH=CH(1.13g)(化合物(1112))のを得た。
NMRデータを、以下に示す。
H−NMR(300.4MHz,溶媒:CDCl,基準:TMS)δ(ppm):2.31〜2.41(m,2H),2.59〜2.73(m,4H),3.37〜3.51(m,1H),5.06〜5.22(m,2H),5.70〜5.90(m,2H),7.09(s,2H)。
19F−NMR(282.7MHz,溶媒:CDCl,基準:CFCl)δ(ppm):−75.5〜−78.6(md,J=239.8,12F), −93.9〜−95.1(m,1F),−103.2〜−105.5(m,2F),−107.5〜−108.4(m,1F),−185.8〜−186.5(m,1F) 。
[例2]重合体の製造例
[例2−1]重合体(1)の製造例
耐圧反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(12)(1.51g)と、酢酸エチル(3.41g)とを仕込んだ。つぎに、IPPを50質量%含有するR225溶液(0.20g)を重合開始剤として耐圧反応器に添加した。反応器内を凍結脱気した後に、反応器を40℃に保持して、18時間重合を行った。反応器内溶液をメタノールに滴下し、生成した固形物を回収して80℃にて20時間真空乾燥した結果、25℃にて白色粉末状の重合体(1)(0.84g)を得た。
重合体(1)のMwは6,300でありMnは4,600であった。
また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(1)を分析した結果、重合体(1)は、下式(U1−12)、下式(U2−12)および下式(U3−12)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U12)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(1)は、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノール、2−パーフルオロヘキシルエタノールには可溶であり、R225、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、ペルフルオロ−n−オクタンには不溶であった。
[例2−2]重合体(2)の製造例
耐圧反応器(内容積20mL、ガラス製)に、化合物(12)(1.00g)と、R225(5.41g)およびIPP(0.10g)を仕込んだ。つぎに、IPPを50質量%含有するR225溶液(0.28g)を重合開始剤として耐圧反応器に添加した。反応器内を凍結脱気した後に、反応器を40℃に保持して、18時間重合を行った。反応器内溶媒をTHFに変換後、ヘキサンに滴下し、生成した固形物を回収して80℃にて20時間真空乾燥した結果、25℃にて白色粉末状の重合体(2)(0.82g)を得た。
重合体(2)のMwは22,100であり、Mnは8,700であった。
また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(2)を分析した結果、重合体(2)は、下式(U1−12)、下式(U2−12)および下式(U3−12)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U12)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
なお、メタノール中にて、重合体(2)、水酸化ナトリウムおよびCHOCHClを反応させると、下式で表されるいずれかの繰り返し単位を含む重合体が得られる。
Figure 0005109163
[例2−3]重合体(3)の製造例
反応器(内容積200mL、ガラス製)に、化合物(11)(16.0g)と酢酸エチル(129.8g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(5.95g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形分を回収し、120℃にて40時間真空乾燥した。その結果、25℃にて白色粉末状の重合体(3)(15.5g)を得た。
重合体(3)のMwは9,700でありMnは4,600であり、重合体(3)のTgは178℃であった。また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(3)を分析した結果、重合体(3)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(3)は、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノール、PGMEAには可溶であり、R225、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、ペルフルオロ−n−オクタンには不溶であった。
[例2−4]重合体(4)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(0.8g)、R225(8.0g)およびIPA(0.06g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(1.0g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン(90g)中に滴下して得られた固形分を回収し、90℃にて40時間真空乾燥した。その結果、25℃にて白色粉末状の重合体(4)(0.56g)を得た。
重合体(4)のMwは16,000でありMnは11,000であり、重合体(4)のTgは118℃であった。また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(4)を分析した結果、重合体(4)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(4)は、アセトン、THF、酢酸エチル、PGMEAには可溶であり、R225、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、ペルフルオロ−n−オクタンには不溶であった。
[例2−5]重合体(5)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(0.8g)、R225(4.3g)およびIPA(0.07g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(0.53g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン(60g)中に滴下して得られた固形分を回収し、90℃にて40時間真空乾燥した。その結果、25℃にて白色粉末状の重合体(5)(0.6g)を得た。
重合体(5)のMwは15,800でありMnは8,900であった。
NMR分析より、重合体(5)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(5)は、アセトン、THF、酢酸エチル、PGMEAには可溶であり、R225、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、ペルフルオロ−n−オクタンには不溶であった。
[例2−6]重合体(6)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(2.0g)と酢酸エチル(15.8g)を仕込み、50質量%のR225溶液としてIPP(0.73g)を仕込み、40℃にて18時間重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形物を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(6)(1.40g)を得た。
重合体(6)のMwは12,600であり、Mnは6,100であり、重合体(6)のTgは90℃であった。NMR分析より、重合体(6)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(6)は、25℃にて白色粉末状であり、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸エチルに、それぞれ可溶であった。
[例2−7]重合体(7)の製造例
反応器(内容積30mL)に、化合物(11)(2.0g)および酢酸エチル(11.0g)を仕込み、50質量%のR225溶液としてIPP(0.53g)を仕込み、40℃にて18時間重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形物を回収し、110℃にて24時間真空乾燥して重合体(7)(1.90g)を得た。
重合体(7)のMwは23,500であり、Mnは9,600であり、重合体(7)のTgは161℃であった。
NMR分析より、重合体(7)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(7)は、25℃にて白色粉末状であり、テトラヒドロフラン、酢酸エチルにそれぞれ可溶であった。
[例2−8]重合体(8)の製造例
反応器(内容積30mL)に、化合物(11)(1.0g)および酢酸エチル(8.8g)を仕込み、50質量%のR225溶液としてIPP(0.40g)を仕込み、40℃にて18時間重合反応を行った。反応器内溶液をメタノール中に滴下して得られた固形物を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(8)(0.62g)を得た。
重合体(8)のMnは6,100であり、Mwは10,200であり、重合体(8)のTgは107℃であった。NMR分析より、重合体(8)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
[例2−9]重合体(9)の製造例
反応器(内容積30mL)に、化合物(11)(0.5g)およびR225(1.93g)を仕込み、50質量%のR225溶液としてIPP(0.15g)を仕込み、40℃にて18時間重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形物を回収し、100℃にて24時間真空乾燥して重合体(9)(0.42g)を得た。
重合体(9)のMnは9,900であり、Mwは15,100であった。
NMR分析より、重合体(9)は下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(9)は、25℃にて白色粉末状であり、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノール、R225に、それぞれ可溶であった。
[例2−10]重合体(10)の製造例
反応器(内容積30mL)に、化合物(11)(0.81g)およびR225(7.2g)を仕込み、50質量%のR225溶液としてIPP(0.81g)を仕込み、40℃にて18時間重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形物を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(10)(0.66g)を得た。
重合体(10)のMnは4,300であり、Mwは6,000であった。
NMR分析より、重合体(10)は下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
[例2−11]重合体(11)の製造例
反応器(内容積30mL)に、化合物(11)(0.89g)および酢酸エチル(7.8g)を仕込み、50質量%のR225溶液としてIPP(0.35g)を仕込み、40℃にて18時間重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形物を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(11)(0.80g)を得た。
重合体(11)のMnは7,500であり、Mwは16,000であった。
NMR分析より、重合体(11)は、下式(U1−11)、下式(U2−11)および下式(U3−11)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U11)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(11)は、25℃にて白色粉末状であり、テトラヒドロフラン、酢酸エチルにそれぞれ可溶であった。
[例2−12]重合体(12)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(0.67g)、化合物(11)(2.8g)および酢酸エチル(22.7g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(1.1g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン(270g)中に滴下して得られた固形分を回収し、110℃にて40時間真空乾燥した。その結果、25℃にて白色粉末状の重合体(12)(2.55g)を得た。
重合体(12)のMwは15,400でありMnは8,300であった。
NMR分析より、重合体(12)は、繰り返し単位(U11)と繰り返し単位(U11)を含む重合体であり、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(U11)を36モル%含み、繰り返し単位(U11)を64モル%含むことを確認した。
重合体(12)は、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノール、PGMEAには可溶であり、R225、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、ペルフルオロ−n−オクタンには不溶であった。
[例2−13]重合体(13)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(0.07g)、化合物(11)(0.75g)および酢酸エチル(1.85g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(0.11g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形分を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して、重合体(13)(0.67g)を得た。
重合体(13)のMwは28,000でありMnは14,500であった。
NMR分析より重合体(13)は、繰り返し単位(U11)と繰り返し単位(U11)を含む重合体であり、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(U11)を12モル%含み、繰り返し単位(U11)を88モル%含む重合体であることを確認した。
[例2−14]重合体(14)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(0.75g)、化合物(11)(0.18g)および酢酸エチル(6.7g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(0.31g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形分を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(14)(0.61g)を得た。
重合体(14)のMwは18,900でありMnは10,600であった。
NMR分析より重合体(14)は、繰り返し単位(U11)と繰り返し単位(U11)を含む重合体であり、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(U11)を77モル%含み、繰り返し単位(U11)を23モル%含む重合体であることを確認した。
[例2−15]重合体(15)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(0.20g)、化合物(11)(0.45g)および酢酸エチル(5.7g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(0.26g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形分を回収し、100℃にて24時間真空乾燥して重合体(15)(0.51g)を得た。
重合体(15)のMwは15,400でありMnは8,300であった。
NMRにより重合体(15)を分析した結果、重合体(15)は、繰り返し単位(U11)と繰り返し単位(U11)を含む重合体であり、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(U11)を52モル%含み、繰り返し単位(U11)を48モル%含む重合体であることを確認した。また、重合体(15)はアセトン、THF、酢酸エチル、メタノールそれぞれに可溶であった。
[例2−16]重合体(16)の製造例
耐圧反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(CF=CFCFCH(C(O)O(CHC(CFOH)CHCH=CH)(化合物(1110))(1.0g)と、酢酸エチル(7.0g)とを仕込んだ。つぎに、IPPを50質量%含有するR225溶液(0.67g)を重合開始剤として耐圧反応器に添加した。反応器内を凍結脱気した後に、反応器を40℃に保持して、18時間重合を行った。反応器内溶液をヘキサンに滴下し、生成した固形物を回収して80℃にて18時間真空乾燥した結果、25℃にて白色粉末状の重合体(16)(1.64g)を得た。
重合体(16)のMwは9,700でありMnは5,800であった。
また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(16)を分析した結果、重合体(16)は、下式(U1−1110)、下式(U2−1110)および下式(U3−1110)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U1110)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(16)は、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノールには可溶であった。
[例2−17]重合体(17)の製造例
耐圧反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(CF=CFCFCH(C(O)OCH(CH)CHC(CFOH)CHCH=CH)(化合物(1111))(0.8g)と、酢酸エチル(3.6g)とを仕込んだ。つぎに、IPPを50質量%含有するR225溶液(0.363g)を重合開始剤として耐圧反応器に添加した。反応器内を凍結脱気した後に、反応器を40℃に保持して、18時間重合を行った。反応器内溶液をヘキサンに滴下し、生成した固形物を回収して80℃にて24時間真空乾燥した結果、25℃にて白色粉末状の重合体(17)(0.4g)を得た。
重合体(17)のMwは9,000でありMnは6,000であった。
また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(17)を分析した結果、重合体(16)は、下式(U1−1111)、下式(U2−1111)および下式(U3−1111)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U1111)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(17)は、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノール、には可溶であった。
[例2−18]重合体(18)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(CF=CFCFCH(C(O)OH)CHCH=CH)(0.10g)、化合物(CF=CFCFCH(C(O)O(CHC(CFOH)CHCH=CH)(0.52g)および酢酸エチル(4.9g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(0.22g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形分を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(18)(0.45g)を得た。
重合体(18)のMwは11,900でありMnは6,400であった。
NMRにより重合体(18)を分析した結果、重合体(18)は、繰り返し単位(U11)と繰り返し単位(CF=CFCFCH(C(O)O(CHC(CFOH)CHCH=CH)を含む重合体であり、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(U11)を23モル%含み、繰り返し単位(CF=CFCFCH(C(O)O(CHC(CFOH)CHCH=CH)を77モル%含む重合体であることを確認した。また、重合体(18)はアセトン、THF、酢酸エチル、メタノールそれぞれに可溶であった。
[例2−19]重合体(19)の製造例
反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(11)(CF=CFCFCH(C(O)OH)CHCH=CH)(0.10g)、化合物(CF=CFCFCH(C(O)OCH(CH)CHC(CFOH)CHCH=CH)(0.44g)および酢酸エチル(4.8g)を仕込み、さらに重合開始剤として50質量%R225溶液としてIPP(0.22g)を添加した。反応器内を減圧脱気した後に、反応器内温40℃にて、18時間、重合反応を行った。反応器内溶液をヘキサン中に滴下して得られた固形分を回収し、90℃にて24時間真空乾燥して重合体(19)(0.39g)を得た。
重合体(19)のMwは11,600でありMnは6,500であった。
NMRにより重合体(19)を分析した結果、重合体(19)は、繰り返し単位(U11)と繰り返し単位(CF=CFCFCH(C(O)OCH(CH)CHC(CFOH)CHCH=CH)を含む重合体であり、全繰り返し単位に対して、繰り返し単位(U11)を28モル%含み、繰り返し単位(CF=CFCFCH(C(O)OCH(CH)CHC(CFOH)CHCH=CH)を72モル%含む重合体であることを確認した。また、重合体(19)はアセトン、THF、酢酸エチル、メタノールそれぞれに可溶であった。
[例2−20]重合体(20)の製造例
耐圧反応器(内容積30mL、ガラス製)に、化合物(CF=CFCFCH(C(O)OCH(CHC(CFOH))CHCH=CH)(化合物(1112))(0.5g)と、酢酸エチル(4.4g)とを仕込んだ。つぎに、IPPを50質量%含有するR225溶液(0.2g)を重合開始剤として耐圧反応器に添加した。反応器内を凍結脱気した後に、反応器を40℃に保持して、18時間重合を行った。反応器内溶液をヘキサンに滴下し、生成した固形物を回収して90℃にて24時間真空乾燥した結果、25℃にて白色粉末状の重合体(20)(0.28g)を得た。
重合体(20)のMwは10,300でありMnは6,800であった。
また、19F−NMRとH−NMRにより重合体(20)を分析した結果、重合体(20)は、下式(U1−1112)、下式(U2−1112)および下式(U3−1112)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位(U1112)を含むことを確認した。
Figure 0005109163
重合体(20)は、アセトン、THF、酢酸エチル、メタノール、には可溶であった。
[例3]重合体の撥水性評価例
重合体(1)をPGMEAに溶解させて、重合体(1)を10質量%含むPGMEA溶液を作成し、さらにフィルター(ポリテトラフルオロエチレン製、孔径0.2μm。)に通して濾過して樹脂溶液を得た。
ついで、表面に反射防止膜(ROHM AHD HAAS Electronic Materials社製 商品名AR26。)が形成されたシリコン基板上に樹脂溶液を回転塗布した後に、シリコン基板を100℃にて90秒間加熱処理して、シリコン基板上に重合体(1)からなる樹脂薄膜を形成した。つづいて、該樹脂薄膜の水に対する、静的接触角、転落角、前進角および後退角を測定した。測定には協和界面科学社製接触角計DM−700を使用した。また、使用した水滴の体積は、接触角は2μLであり、転落角、前進角および後退角は50μLである。なお、滑落法により測定した、転落角を転落角と、前進接触角を前進角と、後退接触角を後退角と、記す。静的接触角、転落角、前進角および後退角の単位は、それぞれ角度(度)である。
重合体(1)のかわりに重合体(4)または(5)を用いる以外は同様にして、それぞれの静的接触角、転落角、前進角および後退角を測定した。結果をまとめて表1に示す。
Figure 0005109163
また、重合体(1)を10質量%含むPGMEA溶液のかわりに重合体(2)、(3)、(6)〜(11)、(13)、(14)または(15)を含む溶液を用いる以外は同様にして、形成した樹脂薄膜それぞれの、静的接触角、転落角、前進角および後退角を測定した。また重合体(16)〜(20)は重合体(16)〜(20)を4質量%含む4−メチル−2ペンタノール溶液を含む溶液を用いた。結果をまとめて表2に示す。
Figure 0005109163
以上の結果から明らかであるように、本発明の化合物(1)の重合体は、撥水撥油性に優れた被膜を形成するため、撥水性材料として有用である。
本発明の重合体は、リソグラフィー用レジスト材料(特に、イマージョンリソグラフィー用感光性レジスト材料、イマージョンリソグラフィー用レジスト保護膜材料。)、イオン交換膜用材料、燃料電池用材料、光ファイバー材料、各種電子部材、透明樹脂フィルム材料、接着剤材料、繊維材料、耐候性塗料材料等として有用である。

なお、2007年3月30日に出願された日本特許出願2007−093221号及び2007年10月4日に出願された日本特許出願2007−261185号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (14)

  1. 下式(1)で表される化合物。
    CF=CFCFC(X)(C(O)OZ)(CHCR=CHR (1)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    X:水素原子、シアノ基または式−C(O)OZで表される基。
    Z:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基。
    n:0、1または2。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
  2. 下式(11)で表される化合物。
    CF=CFCFCH(C(O)OZ)CHCH=CH (11)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    :水素原子、式−C(Yで表される基、式−CHOYで表される基、または下式で表される基。
    Figure 0005109163
    およびY:それぞれ独立に、水素原子、または炭素数1〜19の1価飽和炭化水素基。
    :水素原子または炭素数1〜16の1価飽和炭化水素基。
    :式中の炭素原子と共同して、2価の環式炭化水素基を形成する炭素数3〜19の基。
    ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY、YおよびY、並びにQ中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Y、Y、YおよびQ中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。
  3. 下式(111)で表される化合物。
    CF=CFCFCH(C(O)OZ11)CHCH=CH (111)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    11:水素原子、式−C(Y11で表される基、式−CHOY21で表される基、または下式で表される基。
    Figure 0005109163
    11:炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
    21:炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基または炭素数2〜12の式−O−で表される基を含む1価飽和炭化水素基。
    31:水素原子、または炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
    31:炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基、または、炭素原子−炭素原子間に式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基もしくは式−C(O)O−で表される基が挿入されている炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基。
  4. 下式(1111)で表される化合物。
    CF=CFCFCH(C(O)OZ111)CHCH=CH (1111)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    111:式−C(CFOH で表される基を1つ以上有する炭素数3〜20の1価の有機基。
  5. 下式(12)で表される化合物。
    CF=CFCFC(C(O)OZCHCH=CH (12)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    :水素原子、式−C(Yで表される基、式−CHOYで表される基、または下式で表される基。
    Figure 0005109163
    およびY:それぞれ独立に、水素原子、または炭素数1〜19の1価飽和炭化水素基。
    :水素原子または炭素数1〜16の1価飽和炭化水素基。
    :式中の炭素原子と共同して、2価の環式炭化水素基を形成する炭素数3〜19の基。
    ただし、1価飽和炭化水素基である場合のY、YおよびY、並びにQ中の炭素原子−炭素原子間には、式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基、または式−C(O)O−で表される基が挿入されていてもよい。また、Y、Y、YおよびQ中の炭素原子には、フッ素原子、ヒドロキシ基、またはカルボキシ基が結合していてもよい。
  6. 下式(121)で表される化合物。
    CF=CFCFC(C(O)OZ11CHCH=CH (121)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    11:水素原子、式−C(Y11で表される基、式−CHOY21で表される基、または下式で表される基。
    Figure 0005109163
    11:炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
    21:炭素数1〜12の1価飽和炭化水素基または炭素数2〜12の式−O−で表される基を含む1価飽和炭化水素基。
    31:水素原子、または炭素数1〜6の1価飽和炭化水素基。
    31:炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基、炭素数4〜12の2価含フッ素飽和炭化水素基、または、炭素原子−炭素原子間に式−O−で表される基、式−C(O)−で表される基もしくは式−C(O)O−で表される基が挿入されている炭素数4〜12の2価飽和炭化水素基。
  7. 下式(p5)で表される化合物と下式(p4)で表される化合物を反応させて下式(p3)で表される化合物を得て、つぎに該化合物と下式(p2)で表される化合物を反応させる下式(p12)で表される化合物の製造方法。
    CH(C(O)OZ (p5)
    CHR=CR(CH−G (p4)
    CH(C(O)OZ((CHCR=CHR) (p3)
    CF=CFCF−J (p2)
    CF=CFCFC(C(O)OZ(CHCR=CHR (p12)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    :炭素数1〜20の1価有機基。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
    n:0、1または2。
    :塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
    :塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子または式−OSO−Lで表される基。
    :フッ素原子、炭素数1〜10の炭化水素基または炭素数1〜10の含フッ素炭化水素基。
  8. 下式(p12)で表される化合物を加水分解反応する下式(12H)で表される化合物の製造方法。
    CF=CFCFC(C(O)OZ(CHCR=CHR (p12)
    CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    :炭素数1〜20の1価有機基。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
    n:0、1または2。
  9. 下式(12H)で表される化合物を脱炭酸反応する下式(11H)で表される化合物の製造方法。
    CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
    CF=CFCFCH(C(O)OH)(CHCR=CHR (11H)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
    n:0、1または2。
  10. 下式(12H)で表される化合物と下式(w)で表される化合物とを反応させる下式(12W)で表される化合物の製造方法。
    CF=CFCFC(C(O)OH)(CHCR=CHR (12H)
    CH=CW (w)
    CF=CFCFC(C(O)OC(CH)W (CHCR=CHR (12W)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
    n:0、1または2。
    :それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の1価飽和炭化水素基であるか、2個のWは式中の炭素原子と共同して炭素数3〜20の2価の環式炭化水素基を形成する基である。
  11. 下式(11H)で表される化合物と下式(w)で表される化合物とを反応させる下式(11W)で表される化合物の製造方法。
    CF=CFCFCH(C(O)OH)(CHCR=CHR (11H)
    CH=CW (w)
    CF=CFCFCH(C(O)OC(CH)W )(CHCR=CHR (11W)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
    n:0、1または2。
    :それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の1価飽和炭化水素基であるか、2個のWは式中の炭素原子と共同して炭素数3〜20の2価の環式炭化水素基を形成する基である。
  12. 下式(1)で表される化合物を重合させて得られた重合体。
    CF=CFCFC(X)(C(O)OZ)(CHCR=CHR (1)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    X:水素原子、シアノ基または式−C(O)OZで表される基。
    Z:水素原子、または炭素数1〜20の1価有機基。
    n:0、1または2。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
  13. 下式(2)で表される化合物を重合させて得られた重合体。
    CF=CFCFCH(C(O)OZ111)(CHCR=CHR (2)
    式中の記号は、下記の意味を示す。
    111:式−C(CFOH で表される基を1つ以上有する炭素数3〜20の1価の有機基。
    n:0、1または2。
    R:水素原子または炭素数1〜20の1価有機基であって、2個のRは同一であってもよく異なっていてもよい。
  14. 重量平均分子量が1,000〜1,000,000である請求項12または13に記載の重合体。
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