JP5652286B2 - Fluorine-containing compound and method for producing the fluorine-containing polymerizable monomer - Google Patents

Fluorine-containing compound and method for producing the fluorine-containing polymerizable monomer Download PDF

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本発明は、含フッ素化合物の製造方法およびその含フッ素重合性単量体の製造方法に関する。本発明の製造方法による含フッ素重合性単量体は、半導体レジストの材料として有用である。   The present invention relates to a method for producing a fluorine-containing compound and a method for producing the fluorine-containing polymerizable monomer. The fluorine-containing polymerizable monomer produced by the production method of the present invention is useful as a semiconductor resist material.

含フッ素化合物は、撥水性、撥油性、低吸水性、耐熱性、耐候性、耐腐食性、透明性、感光性、低屈折率性または低誘電性等の特徴を有することから、機能性材料として幅広い技術分野に使用される。   Fluorine-containing compounds have functional characteristics such as water repellency, oil repellency, low water absorption, heat resistance, weather resistance, corrosion resistance, transparency, photosensitivity, low refractive index or low dielectric property. Used in a wide range of technical fields.

例えば、半導体の分野においては、フォトマスクを形成する際のフォトリソグラフィー法を用いたパターニングの際に、紫外光領域における優れた感光性を有するレジスト材料として、含フッ素レジスト材料が用いられ、パターニング微細化の要求に伴い、より感度向上した含フッ素レジスト材料の研究がされる。   For example, in the field of semiconductors, a fluorine-containing resist material is used as a resist material having excellent photosensitivity in the ultraviolet region when patterning using a photolithography method when forming a photomask. In response to the demand for the development of fluorine-containing resist materials, the sensitivity is improved.

現在、波長193nmの紫外光を発振するフッ化アルゴン(以後、ArFと略する)エキシマレーザを光源とするリソグラフィーが本格的に実用化されており、今後はさらに波長の短い波長13.5nmの極紫外光を用いるExtreme Ultra Violet(以後、EUVと略する)リソグラフィーの実用化を目指して、含フッ素レジスト材料の研究が進められている。   At present, lithography using an argon fluoride (hereinafter abbreviated as ArF) excimer laser that oscillates ultraviolet light with a wavelength of 193 nm has been put into practical use, and in the future, an extremely short wavelength of 13.5 nm will be used. Researches on fluorine-containing resist materials are being promoted with the aim of practical use of Extreme Ultra Violet (hereinafter abbreviated as EUV) lithography using ultraviolet light.

ますます高度化、多様化する含フッ素レジスト材料に対する要求に対して、透明性、基板密着性およびエッチング耐性等の機能に優れ、これらすべての機能を兼ね備えた含フッ素レジスト材料に用いる含フッ素モノマーが望まれている。今日、さまざまな含フッ素モノマーがレジスト材料用途として研究開発されているが、この中でもシクロヘキサン環、ノルボルネン環、アダマンタン環といった環構造を有する含フッ素モノマーがレジスト用途に頻繁に使用されている。   In response to the increasingly sophisticated and diversifying demand for fluorine-containing resist materials, the fluorine-containing monomer used in fluorine-containing resist materials has excellent functions such as transparency, substrate adhesion, and etching resistance. It is desired. Today, various fluorine-containing monomers have been researched and developed for resist materials. Among them, fluorine-containing monomers having a ring structure such as a cyclohexane ring, a norbornene ring, and an adamantane ring are frequently used for resist applications.

シクロヘキサン環構造を有する含フッ素モノマーから得られる含フッ素レジスト材料は、半導体製造プロセスにおけるパターニングの際のドライエッチング耐性が高いことが報告されている。   It has been reported that a fluorine-containing resist material obtained from a fluorine-containing monomer having a cyclohexane ring structure has high dry etching resistance during patterning in a semiconductor manufacturing process.

また、ヒドロキシル基といった高極性の置換基は、レジスト膜の基板への密着性に大きく寄与し、フッ素原子を導入することによりレジスト膜樹脂の透明性を向上させることができる。加えて、含フッ素アルコールは通常のアルコールと比べて酸性度が高く、フォトリソグラフィーにおけるレジスト膜の感光した部位にアルカリ現像液に対する溶解性を付与することができる。例えば、3,5−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルトリフルオロメチルアクリレートの製造方法およびそれを用いるレジストポリマーが特許文献1に開示される。   In addition, a highly polar substituent such as a hydroxyl group greatly contributes to the adhesion of the resist film to the substrate, and the transparency of the resist film resin can be improved by introducing fluorine atoms. In addition, the fluorinated alcohol has a higher acidity than ordinary alcohol, and can impart solubility to an alkaline developer to the exposed portion of the resist film in photolithography. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing 3,5-bis (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl trifluoromethyl acrylate and a resist polymer using the same.

3,5−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルトリフルオロメチルアクリレートといった重合性基を有するシクロヘキサン環モノマーをレジスト材料として使用する際には、高極性基の導入する部位を重合性基より最も離れている4位(パラ位)に選択的に導入することが望ましい。これは、2位(オルト位)または3位(メタ位)に導入した場合と比べて、パラ位に高極性基を導入すると、ポリマー化した際の立体構造上、高極性基が外側に張り出した構造を取るため、レジスト膜とした際に密着性が向上する。また、パラ位に導入することによりモノマー構造の対称性が高くなり、ポリマーのガラス転移点の向上により、耐熱性が期待される。さらに、アクリル系の重合性基の場合、モノマー分子内に酸素原子を有しているため、パラ位に高極性基を導入することにより、この酸素原子との分子内相互作用を抑えることが可能で、紫外光に対する感度向上の効果がある。   When a cyclohexane ring monomer having a polymerizable group, such as 3,5-bis (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl trifluoromethyl acrylate, is used as a resist material, the site where the highly polar group is introduced is more than the polymerizable group. It is desirable to introduce it selectively in the fourth position (para position) that is far away. Compared with the case where it is introduced at the 2-position (ortho-position) or the 3-position (meta-position), when a highly polar group is introduced at the para-position, the highly polar group protrudes outward due to the three-dimensional structure when polymerized. Therefore, the adhesion is improved when a resist film is formed. In addition, introduction into the para position increases the symmetry of the monomer structure, and heat resistance is expected by improving the glass transition point of the polymer. Furthermore, in the case of an acrylic polymerizable group, since the monomer molecule has an oxygen atom, it is possible to suppress intramolecular interaction with this oxygen atom by introducing a highly polar group at the para position. Thus, there is an effect of improving sensitivity to ultraviolet light.

パラ位に極性基を導入する方法としては、非特許文献1にBFを酸触媒として、芳香環に対してヒドロキシルフルオロアルキル基を求電子置換反応させるフリーデルクラフツ反応により、フェノールに比較的高い選択性で含フッ素ケトンを導入する方法が記載されている。 As a method of introducing a polar group at the para-position, Non-Patent Document 1 uses BF 3 as an acid catalyst, and the Friedel-Crafts reaction in which a hydroxylfluoroalkyl group is electrophilically substituted to an aromatic ring. A method of introducing a fluorine-containing ketone with selectivity is described.

特開2004−83900号公報JP 2004-83900 A

J.Org.Chem.,1965,30(4),1003−1005J. et al. Org. Chem. 1965, 30 (4), 1003-1005.

フェノールに極性基を導入した重合性モノマーの合成法として、フリーデルクラフツ反応により、フェノールの芳香環の水素と含フッ素ケトンと置換させ、ヒドロキシルフルオロアルキル基を結合させることで、フェノールに高極性基である含フッ素ケトンを導入し、ヒドロキシルフルオロアルキル基を有するフェノールを合成することができる。次いで、これを水素還元し芳香環を脂環とし、脂環に重合性基を導入することにより、含フッ素重合性単量体が得られる。   As a method for synthesizing a polymerizable monomer in which a polar group is introduced into phenol, by replacing the hydrogen of the aromatic ring of the phenol with a fluorine-containing ketone by a Friedel-Crafts reaction, and bonding a hydroxyl fluoroalkyl group, a highly polar group is added to the phenol. It is possible to synthesize a phenol having a hydroxylfluoroalkyl group by introducing a fluorine-containing ketone. Subsequently, this is hydrogen-reduced, an aromatic ring is made into an alicyclic ring, and a polymerizable group is introduced into the alicyclic ring to obtain a fluorinated polymerizable monomer.

得られた含フッ素重合性単量体において、パラ位に高極性基である含フッ素ケトンを導入すると、レジスト膜とした際に基板との密着性よく、紫外線に対する感光性が高く、感度よいレジスト材料を与えるレジストモノマーとして使用される。   In the obtained fluorine-containing polymerizable monomer, when a fluorine-containing ketone, which is a highly polar group, is introduced at the para position, the resist film has good adhesion to the substrate when formed into a resist film, high sensitivity to ultraviolet rays, and high sensitivity. Used as resist monomer to give material.

しかしながら、フェノールに含フッ素ケトンを導入する際に、酸を触媒とし含フッ素ケトンの芳香環への置換反応を行うと、電子供与性基であるヒドロキシル基に対し、芳香環のオルト位またはパラ位に含フッ素ケトンが導入された異性体の混合物となり、導入位置の選択性に欠け、所望のパラ位に含フッ素ケトンが導入された含フッ素化合物が得られないという問題があった。   However, when a fluorine-containing ketone is introduced into phenol, if an acid is used as a catalyst to perform a substitution reaction on the aromatic ring of the fluorine-containing ketone, the ortho- or para-position of the aromatic ring with respect to the hydroxyl group which is an electron-donating group. Thus, there was a problem that the mixture of isomers into which the fluorine-containing ketone was introduced was lacking, the selectivity of the introduction position was lacking, and the fluorine-containing compound into which the fluorine-containing ketone was introduced at the desired para-position could not be obtained.

例えば、非特許文献1に記載された、BFを酸触媒として用いるフリーデルクラフツ反応により、フェノールに含フッ素ケトンを導入する方法について、発明者らが追試した結果、フェノールのオルト位とパラ位への含フッ素ケトンの導入比は6対4であり、レジスト材料等の原料として有用な、フェノールのパラ位に含フッ素ケトンを導入した、即ち、フェノールのパラ位にヒドロキシルフルオロアルキル基が結合した含フッ素化合物を高い選択率で得ることができないという問題があった(本願明細書の比較例参照)。 For example, as a result of the inventors' further study on a method of introducing a fluorinated ketone into phenol by a Friedel-Crafts reaction using BF 3 as an acid catalyst described in Non-Patent Document 1, the ortho-position and para-position of phenol The ratio of introduction of fluorine-containing ketone into 6 is 4, which is useful as a raw material for resist materials, etc., and fluorine-containing ketone is introduced at the para position of phenol, that is, a hydroxyl fluoroalkyl group is bonded to the para position of phenol. There was a problem that a fluorine-containing compound could not be obtained with high selectivity (see the comparative example in the present specification).

本発明は、フェノール等の芳香環にOH基が結合した化合物と含フッ素ケトンを反応させ、選択的にOH基を基準とする芳香環のパラ位に選択的に含フッ素ケトンを導入し、パラ位にヒドロキシルフルオロアルキル基が結合した含フッ素化合物を得、当該含フッ素化合物より、レジスト材料として有用な含フッ素重合性単量体を得る製造方法を提供することを目的とする。   In the present invention, a compound containing an OH group bonded to an aromatic ring such as phenol is reacted with a fluorinated ketone, and the fluorinated ketone is selectively introduced at the para position of the aromatic ring based on the OH group. An object of the present invention is to provide a production method for obtaining a fluorine-containing compound having a hydroxylfluoroalkyl group bonded to the position and obtaining a fluorine-containing polymerizable monomer useful as a resist material from the fluorine-containing compound.

発明者は、上記課題を解決するために、フリーデルクラフツ反応における酸触媒の鋭意検討を行い、酸触媒にフッ酸または含フッ素スルホン酸、特に含フッ素スルホン酸を用いることによって、高い選択性でフェノールのパラ位に含フッ素ケトンを導入することができることを見出した。目的生成物であるパラ位付加体が選択性よく得られたことは、酸触媒である、フッ酸または含フッ素スルホン酸の酸性度が高いためと考えられる。   In order to solve the above problems, the inventor has intensively studied an acid catalyst in the Friedel-Crafts reaction, and by using hydrofluoric acid or fluorine-containing sulfonic acid, particularly fluorine-containing sulfonic acid as the acid catalyst, it has high selectivity. It has been found that a fluorine-containing ketone can be introduced at the para position of phenol. The reason why the para-position adduct as the target product was obtained with high selectivity is considered to be due to the high acidity of hydrofluoric acid or fluorine-containing sulfonic acid, which is an acid catalyst.

即ち、本発明は、以下、[発明1]〜[発明4]の含フッ素化合物およびその含フッ素重合性単量体の製造方法である。   That is, this invention is the manufacturing method of the fluorine-containing compound of the following [invention 1]-[invention 4], and its fluorine-containing polymerizable monomer.

[発明1]
一般式(1):

Figure 0005652286
[Invention 1]
General formula (1):
Figure 0005652286

(式(1)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であって、一部がフッ素原子または酸素原子と置換されていてもよい。Xは0〜2の整数、Yは0〜8の整数。)
で表されるヒドロキシアリール化合物と、
一般式(2):

Figure 0005652286
(In the formula (1), each R 1 independently represents a hydrogen atom, a linear chain having 1 to 25 carbon atoms, a branched or cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, an alkenyl group, or an aryl group, A part may be substituted with a fluorine atom or an oxygen atom, X is an integer of 0 to 2, and Y is an integer of 0 to 8.)
A hydroxyaryl compound represented by:
General formula (2):
Figure 0005652286

(式(2)中、RとRは、それぞれ独立に水素原子または、炭素数1〜20の直鎖状、炭素数3〜20の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基を示し、炭素原子の一部が酸素原子に置換されていてもよく、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されてもよい。また、RとRが結合して、環状化合物を形成してもよい。さらにRとRのどちらかに少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する。)
で表される含フッ素ケトンを含フッ素酸触媒存在下で反応させることを特徴とする
一般式(3):

Figure 0005652286
(In Formula (2), R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched or cyclic group having 3 to 20 carbon atoms, and a carbon atom. May be substituted with an oxygen atom, a part or all of a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom, or R 2 and R 3 may be bonded to form a cyclic compound. Furthermore, it has at least one fluorine atom in either R 2 or R 3. )
A fluorine-containing ketone represented by the general formula (3), which is reacted in the presence of a fluorine-containing acid catalyst:
Figure 0005652286

(式(3)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素化合物Aの製造方法。
(In formula (3), R 1 to R 3 , X and Y are the same as above.)
The manufacturing method of the fluorine-containing compound A represented by these.

[発明2]
含フッ素酸触媒がフッ酸または含フッ素スルホン酸であることを特徴とする発明1の方法。
[Invention 2]
The method of Invention 1, wherein the fluorinated acid catalyst is hydrofluoric acid or fluorinated sulfonic acid.

[発明3]
含フッ素スルホン酸がトリフルオロメタンスルホン酸であることを特徴とする発明2の方法。
[Invention 3]
The method of Invention 2, wherein the fluorinated sulfonic acid is trifluoromethanesulfonic acid.

[発明4]
(発明1〜発明3で得られた)一般式(3):

Figure 0005652286
[Invention 4]
General formula (3) (obtained in Inventions 1 to 3):
Figure 0005652286

(式(3)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であって、一部がフッ素原子または酸素原子と置換されていてもよい。RとRは、それぞれ独立に水素原子または、炭素数1〜20の直鎖状、炭素数3〜20の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基を示し、炭素原子の一部が酸素原子に置換されていてもよく、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されてもよい。また、RとRが結合して、環状化合物を形成してもよい。さらにRとRのどちらかに少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する。Xは0〜2の整数を表し、Yは0〜8の整数を表す。)
で表される含フッ素化合物Aを、ルテニウム触媒存在下、水素による還元を行うことにより一般式(4):

Figure 0005652286
(In Formula (3), each R 1 is independently a hydrogen atom, a linear chain having 1 to 25 carbon atoms, a branched or cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, an alkenyl group, or an aryl group, A part thereof may be substituted with a fluorine atom or an oxygen atom, and R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a straight chain having 1 to 20 carbon atoms, a branched chain having 3 to 20 carbon atoms, or A cyclic alkyl group, part of the carbon atoms may be replaced by oxygen atoms, part or all of the hydrogen atoms may be replaced by fluorine atoms, and R 2 and R 3 may be bonded to each other. Further, it may form a cyclic compound, and further has at least one fluorine atom in either R 2 or R 3. X represents an integer of 0 to 2, and Y represents an integer of 0 to 8. .)
The fluorine-containing compound A represented by general formula (4) is reduced by hydrogen in the presence of a ruthenium catalyst:
Figure 0005652286

(式(4)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素化合物Bを合成する工程、
合成されたフッ素化号物Bを、一般式(5):

Figure 0005652286
(In formula (4), R 1 to R 3 , X and Y are the same as above.)
A step of synthesizing a fluorine-containing compound B represented by:
The synthesized fluorinated product B is represented by the general formula (5):
Figure 0005652286

(式(5)中、R4は水素原子、C2m+1、またはC2 n + 1(m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数)。A はF、Cl、または
一般式(6):

Figure 0005652286
(In formula (5), R 4 is a hydrogen atom, C m H 2m + 1 , or C n F 2 n + 1 (m and n are each independently an integer of 1 to 4). A is F, Cl, or a general formula (6):
Figure 0005652286

(式(6)中、R4は水素原子、C2m+1、またはC2 n + 1(m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数。)で表される基の何れかを表す。)
で表されるアクリル酸誘導体化合物を反応させて、一般式(7):

Figure 0005652286
(In the formula (6), R 4 represents a hydrogen atom, C m H 2m + 1 , or C n F 2 n + 1 (m and n are each independently an integer of 1 to 4). Represents.)
Is reacted with an acrylic acid derivative compound represented by the general formula (7):
Figure 0005652286

(式(7)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素重合性単量体を合成する工程、
を含む、含フッ素重合性単量体の製造方法。
(In formula (7), R 1 to R 4 , X and Y are the same as above.)
A step of synthesizing a fluorine-containing polymerizable monomer represented by:
The manufacturing method of the fluorine-containing polymerizable monomer containing this.

本発明により、フェノールまたは多価フェノール(多環芳香族フェノール)等、芳香環にOH基が結合した化合物と含フッ素ケトンを反応させ、芳香環にOH基が結合した化合物のパラ位に、高選択率で含フッ素ケトンを導入する含フッ素化合物およびその含フッ素重合性単量体の製造方法が提供された。   According to the present invention, a compound having an OH group bonded to an aromatic ring, such as phenol or polyhydric phenol (polycyclic aromatic phenol), is reacted with a fluorine-containing ketone, and the compound in which the OH group is bonded to the aromatic ring is Provided are a fluorine-containing compound in which a fluorine-containing ketone is introduced with selectivity and a method for producing the fluorine-containing polymerizable monomer.

具体的には、本発明の方法において、フリーデルクラフツ反応における酸触媒の鋭意検討を行い、酸触媒に含フッ素スルホン酸、特にトリフルオロメタンスルホン酸を用いることによって、高選択率で、フェノールのパラ位に選択的に含フッ素ケトン導入する、即ち、選択的にフェノールのパラ位にヒドロキシルフルオロアルキル基を結合させることができた。   Specifically, in the method of the present invention, an intensive study of an acid catalyst in the Friedel-Crafts reaction was conducted, and by using a fluorine-containing sulfonic acid, particularly trifluoromethanesulfonic acid, as an acid catalyst, phenol paraffin was obtained with high selectivity. It was possible to selectively introduce a fluorine-containing ketone at the position, that is, selectively bind a hydroxyl fluoroalkyl group to the para position of phenol.

本発明の方法により、レジスト膜とした際に基板との密着性よく、紫外線に対する感光性が高く、感度よいレジスト材料を与えるレジストモノマーとして使用されるパラ位に高極性基である含フッ素ケトンを導入した含フッ素重合性単量体が、選択性よく、収率よく得られた。   When the resist film is formed by the method of the present invention, a fluorine-containing ketone which is a highly polar group at the para position is used as a resist monomer which has good adhesion to the substrate, has high sensitivity to ultraviolet rays, and gives a sensitive resist material. The introduced fluorine-containing polymerizable monomer was obtained with good selectivity and good yield.

1.含フッ素化合物Aの製造方法
本発明は、一般式(1):

Figure 0005652286
1. The manufacturing method of the fluorine-containing compound A This invention is general formula (1):
Figure 0005652286

(式(1)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であって、一部がフッ素原子または酸素原子と置換されていてもよい。Xは0〜2の整数、Yは0〜8の整数。)で表されるヒドロキシアリール化合物と、一般式(2):

Figure 0005652286
(In the formula (1), each R 1 independently represents a hydrogen atom, a linear chain having 1 to 25 carbon atoms, a branched or cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, an alkenyl group, or an aryl group, A part thereof may be substituted with a fluorine atom or an oxygen atom. X is an integer of 0 to 2, Y is an integer of 0 to 8), and a general formula (2):
Figure 0005652286

(式(2)中、RとRは、それぞれ独立に水素原子または、炭素数1〜20の直鎖状、炭素数3〜20の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基を示し、炭素原子の一部が酸素原子に置換されていてもよく、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されてもよい。また、RとRが結合して、環状化合物を形成してもよい。さらにRとRのどちらかに少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する。)で表される含フッ素ケトンを含フッ素酸触媒存在下で反応させることを特徴とする一般式(3):

Figure 0005652286
(In Formula (2), R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched or cyclic group having 3 to 20 carbon atoms, and a carbon atom. May be substituted with an oxygen atom, a part or all of a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom, or R 2 and R 3 may be bonded to form a cyclic compound. Furthermore, a fluorine-containing ketone represented by the formula (3), wherein R 2 or R 3 has at least one fluorine atom is reacted in the presence of a fluorine-containing acid catalyst. :
Figure 0005652286

(式(3)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)で表される含フッ素化合物Aの製造方法である。 (In Formula (3), R < 1 > -R < 3 >, X and Y are the same as the above.) It is a manufacturing method of the fluorine-containing compound A represented.

即ち、本発明の含フッ素化合物Aの製造方法は、一般式(1)で表されるヒドロキシアリール化合物に対し、一般式(2)で表される含フッ素ケトンを反応させ、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aを製造する際、酸触媒として、フッ素系酸触媒を用いることにより、高い選択性で芳香環のパラ位に含フッ素ケトンを導入し、即ち、ヒドロキシルフルオロアルキル基を結合させる反応を進行させるものである。フッ素系酸触媒としてはフッ酸が挙げられるが、取り扱いが容易なことより、含フッ素スルホン酸類が好ましく、特にトリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。   That is, in the method for producing the fluorine-containing compound A of the present invention, the fluorine-containing ketone represented by the general formula (2) is reacted with the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), and the general formula (3) When a fluorine-containing compound A represented by the formula (1) is produced, a fluorine-containing ketone is introduced into the para-position of the aromatic ring with high selectivity by using a fluorine-based acid catalyst as the acid catalyst. The reaction to be bound proceeds. Examples of the fluorine-based acid catalyst include hydrofluoric acid, but fluorine-containing sulfonic acids are preferable, and trifluoromethanesulfonic acid is particularly preferable because of easy handling.

本発明の含フッ素化合物Aの製造方法の反応機構を推察すれば、反応機構にはフッ素が有する大きな電気陰性度が関与していると思われる。フッ素の導入によって、酸触媒の酸性度が飛躍的に向上し、その強い酸性度によりパラ付加体が選択的に得られてきたと考えられる。   If the reaction mechanism of the manufacturing method of the fluorine-containing compound A of this invention is guessed, it will be thought that the big electronegativity which a fluorine has in the reaction mechanism is concerned. It is considered that the acidity of the acid catalyst has been dramatically improved by the introduction of fluorine, and the para-adduct has been selectively obtained due to the strong acidity.

一般式(1)〜(3)におけるR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であって、構造中にフッ素原子、酸素原子を含んでもよい。正確には、構造中の酸素原子がフッ素原子に置き換わって、即ち、置換されていてもよく、炭素原子が酸素原子に置き換わって、即ち、置換されていてもよい。R〜Rの構造は、上記範囲の中で特に制限されないが、使用目的によりその構造を選択できる。 R 1 to R 3 in the general formulas (1) to (3) are each independently a hydrogen atom, a linear chain having 1 to 25 carbon atoms, a branched or cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, or an alkenyl group. Or it is an aryl group, Comprising: A fluorine atom and an oxygen atom may be included in the structure. Precisely, oxygen atoms in the structure may be replaced by fluorine atoms, that is, substituted, and carbon atoms may be replaced by oxygen atoms, that is, substituted. The structure of R 1 to R 3 is not particularly limited within the above range, but the structure can be selected depending on the purpose of use.

〜Rに使用できる炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐状もしくは環状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−プロピル基、sec−ブチル基、tert-ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、sec−ペンチル基,ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロへキシル基、エチルヘキシル基、ノルボルネル基またはアダマンチル基が挙げられ、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基またはエチニル基が挙げられ、アリール基としては、フェニル基、ベンジル基または4−メトキシベンジル基が挙げられ、上記官能基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されていてもよい。 Examples of the linear or branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms that can be used for R 1 to R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, Examples include n-propyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, sec-pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, ethylhexyl group, norbornyl group or adamantyl group. , An alkenyl group includes a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group or an ethynyl group, and an aryl group includes a phenyl group, a benzyl group or a 4-methoxybenzyl group, and a hydrogen atom of the above functional group A part or all of may be substituted with a fluorine atom.

また、酸素原子を含むものとしては、アルコキシカルボニル基、アセタール基またはアシル基が挙げられ、具体例を以下に示す。   Examples of those containing an oxygen atom include an alkoxycarbonyl group, an acetal group, and an acyl group. Specific examples are shown below.

即ち、アルコキシカルボニル基としては、tert−ブトキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基またはi−プロポキシカルボニル基が挙げられる。   That is, examples of the alkoxycarbonyl group include a tert-butoxycarbonyl group, a tert-amyloxycarbonyl group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and an i-propoxycarbonyl group.

また、アセタール基としては、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基、シクロヘキシルオキシエチル基、ベンジルオキシエチル基、フェネチルオキシエチル基、エトキシプロピル基、ベンジルオキシプロピル基、フェネチルオキシプロピル基、エトキシブチル基、エトキシイソブチル基もしくはその鎖状のエーテル、またはテトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基もしくはその環状エーテルが挙げられる。   The acetal group includes methoxymethyl, methoxyethoxymethyl, ethoxyethyl, butoxyethyl, cyclohexyloxyethyl, benzyloxyethyl, phenethyloxyethyl, ethoxypropyl, benzyloxypropyl, phenethyloxy. Examples thereof include a propyl group, an ethoxybutyl group, an ethoxyisobutyl group or a chain ether thereof, a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydropyranyl group or a cyclic ether thereof.

また、アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ヘプタノイル基、ヘキサノイル基、バレリル基、ピバロイル基、イソバレリル基、ラウリロイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル基、グルタリル基、アジポイル基、ピペロイル基、スベロイル基、アゼラオイル基、セバコイル基、アクリロイル基、プロピオロイル基、メタクリロイル基、クロトノイル基、オレオイル基、マレオイル基、フマロイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ベンゾイル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル基、ヒドロアトロポイル基、アトロポイル基、シンナモイル基、フロイル基、テノイル基、ニコチノイル基またはイソニコチノイル基が挙げられる。   As the acyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group, heptanoyl group, hexanoyl group, valeryl group, pivaloyl group, isovaleryl group, laurylyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, oxalyl group, malonyl group, succinyl group Group, glutaryl group, adipoyl group, piperoyl group, suberoyl group, azelaoil group, sebacoyl group, acryloyl group, propioroyl group, methacryloyl group, crotonoyl group, oleoyl group, maleoyl group, fumaroyl group, mesaconoyl group, camphoroyl group, benzoyl group , Phthaloyl, isophthaloyl, terephthaloyl, naphthoyl, toluoyl, hydroatropoyl, atropoyl, cinnamoyl, furoyl, thenoyl, nicotinoyl or isoni Chinoiru group, and the like.

さらに、本発明の方法において、上記アルコキシカルボニル基、アセタール基またはアシル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されたものを使用することができる。   Furthermore, in the method of the present invention, those in which part or all of the hydrogen atoms of the alkoxycarbonyl group, acetal group or acyl group are substituted with fluorine atoms can be used.

また、本発明の方法において、RとRのどちらかには少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する含フッ素ケトンを用いる。 In the method of the present invention, a fluorine-containing ketone having at least one fluorine atom is used for either R 2 or R 3 .

反応に使用する含フッ素酸触媒としては、フッ素を有する酸としてトリフルオロメタンスルホン酸に代表される含フッ素スルホン酸類、トリフルオロ酢酸に代表される含フッ素カルボン酸類、またはフッ酸を挙げることができるが、これらの中でも含フッ素スルホン酸類が、反応において、一般式(1)に表されるヒドロキシアリール化合物の芳香環にヒドロキシルフルオロアルキル基を結合させる効果が高く、中でもトリフルオロメタンスルホン酸の効果が高く、本発明の含フッ素化合物Aの製造方法に好適に使用される。   Examples of the fluorine-containing acid catalyst used for the reaction include fluorine-containing sulfonic acids represented by trifluoromethanesulfonic acid, fluorine-containing carboxylic acids represented by trifluoroacetic acid, and hydrofluoric acid. Among these, fluorine-containing sulfonic acids have a high effect of bonding a hydroxylfluoroalkyl group to the aromatic ring of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1) in the reaction, and among them, the effect of trifluoromethanesulfonic acid is high. It is suitably used in the method for producing the fluorine-containing compound A of the present invention.

これら含フッ素スルホン酸の使用量は特に限定されるものではなく、一般式(1)に表されるヒドロキシアリール化合物1モルに対して0.01モル以上、0.5モル以下の使用量で十分な効果が得られる。0.01モル未満では上述の効果がなく、0.5モルより多く使用する必要はない。過剰使用を防止し、反応速度や副反応を抑制するという観点から、本発明の含フッ素化合物Aの製造方法において、ヒドロキシアリール1モルに対して、含フッ素スルホン酸を0.03モル以上、0.1モル以下に使用することが好適である。   The use amount of these fluorine-containing sulfonic acids is not particularly limited, and a use amount of 0.01 mol or more and 0.5 mol or less is sufficient with respect to 1 mol of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1). Effects can be obtained. If it is less than 0.01 mol, the above-mentioned effects are not obtained, and it is not necessary to use more than 0.5 mol. From the viewpoint of preventing excessive use and suppressing reaction rate and side reaction, in the method for producing a fluorine-containing compound A of the present invention, 0.03 mol or more, 0, It is preferable to use it for 1 mol or less.

本発明の含フッ素化合物Aの製造方法における、一般式(1)に表されるヒドロキシアリール化合物の芳香環にヒドロキシルフルオロアルキル基を結合させる反応において、無溶媒であっても反応は進行するが、作業性、反応温度等の反応条件の制御し易さ等から考えて、有機溶媒を使用することが好ましい。   In the method for producing the fluorine-containing compound A of the present invention, in the reaction of bonding a hydroxylfluoroalkyl group to the aromatic ring of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), the reaction proceeds even without solvent, It is preferable to use an organic solvent in view of workability, ease of control of reaction conditions such as reaction temperature, and the like.

上記反応に使用される有機溶媒は、一般式(1)で表されるヒドロキシアリール化合物、一般式(2)で表される含フッ素ケトン、触媒として用いる含フッ素スルホン酸と反応しなく、析出物等生じることなく安定に溶解する溶媒であれば、特に制限なく使用できるが、これらの化合物の溶解性、本発明の一般式(3)で表される含フッ素化合物Aの製造方法における反応速度の観点から、ベンゼン、トルエンに代表される炭化水素類、クロロホルム、ジクロロエタンに代表されるハロゲン化アルキルが好適に使用される。   The organic solvent used in the above reaction does not react with the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), the fluorinated ketone represented by the general formula (2), and the fluorinated sulfonic acid used as a catalyst, and is a precipitate. Any solvent can be used without particular limitation as long as it is a solvent that is stably dissolved without being generated, etc., but the solubility of these compounds and the reaction rate in the production method of the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) of the present invention From the viewpoint, hydrocarbons represented by benzene and toluene, and alkyl halides represented by chloroform and dichloroethane are preferably used.

本発明の含フッ素化合物Aの製造方法において、これらの有機溶媒は単独でも使用しても、2種類以上混合して用いても差し支えない。また、これらの有機溶媒の使用量は特に限定されないが、釜収量や溶解度、反応速度の観点から、一般式(1)で表されるヒドロキシアリール化合物1モルに対して、0.1リットル以上、5リットル以下となるように使用することが好ましい。0.1リットル未満であると、完全に溶解されない懸念があり、5リットルより多くする必要がなく、反応速度が遅くなることが懸念される。特に、好ましくは、0.1リットル以上、3リットル以下である。   In the method for producing the fluorine-containing compound A of the present invention, these organic solvents may be used alone or in combination of two or more. In addition, the amount of these organic solvents used is not particularly limited, but from the viewpoint of kettle yield, solubility, and reaction rate, 0.1 liter or more with respect to 1 mol of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), It is preferable to use so that it may become 5 liters or less. If it is less than 0.1 liter, there is a concern that it is not completely dissolved, and it is not necessary to make it more than 5 liter, and there is a concern that the reaction rate becomes slow. Particularly, it is preferably 0.1 liter or more and 3 liter or less.

本発明の含フッ素化合物Aの製造方法における反応条件は、使用する原料、即ち、反応試剤の種類、反応における量または濃度等に応じて、例えばガスクロマトグラフィー等で反応の進行を確認しながら調整する等して、適宜設定すればよい。しかしながら、反応温度および反応時間に関しては、副反応を抑制しながら高い反応速度で反応を行う観点から、0℃以上、150℃以下で、0.5時間以上、24時間以下に反応を行う。また、本発明の含フッ素化合物Aの製造方法における、一般式(1)で表されるヒドロキシアリール化合物のパラ位に含フッ素ケトンを導入し、反応は発熱反応であるため、反応温度を均一にするために攪拌を行うのが好適である。   The reaction conditions in the production method of the fluorine-containing compound A of the present invention are adjusted while confirming the progress of the reaction by, for example, gas chromatography according to the raw material used, that is, the type of reaction reagent, the amount or concentration in the reaction, etc. This may be set as appropriate. However, with regard to the reaction temperature and reaction time, from the viewpoint of performing the reaction at a high reaction rate while suppressing side reactions, the reaction is carried out at 0 ° C. or more and 150 ° C. or less, for 0.5 hours or more and 24 hours or less. Further, in the method for producing a fluorine-containing compound A of the present invention, a fluorine-containing ketone is introduced at the para-position of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), and the reaction is an exothermic reaction. In order to achieve this, it is preferable to perform stirring.

このようにして一般式(1)に表されるヒドロキシアリール化合物の芳香環にヒドロキシルフルオロアルキル基を結合させることにより、使用原料である一般式(1)に表されるヒドロキシアリール化合物の構造に対応した一般式(3)で表される含フッ素化合物Aを得ることができる。   In this way, by bonding the hydroxyl fluoroalkyl group to the aromatic ring of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), it corresponds to the structure of the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1) which is the raw material used. The fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) can be obtained.

具体的には、本発明の含フッ素化合物Aの製造方法において、一般式(1)で表されるヒドロキシアリール化合物としてフェノールを用い、一般式(2)で表される含フッ素ケトンとしてヘキサフルオロアセトンを用い、トリフルオロメタンスルホン酸を用い反応させた場合には、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aである4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールが生成する。   Specifically, in the method for producing the fluorine-containing compound A of the present invention, phenol is used as the hydroxyaryl compound represented by the general formula (1), and hexafluoroacetone is used as the fluorine-containing ketone represented by the general formula (2). When trifluoromethanesulfonic acid is used for the reaction, 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol, which is the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3), is produced.

また、本発明の含フッ素化合物Aの製造方法により得られた、一般式(3)で表されるフッ素化合物Aの反応液からの回収は、反応液を塩基水溶液で洗浄して含フッ素酸を除去した後、水等で洗浄し、有機層から溶媒を減圧留去して目的生成物である含フッ素化合物Aを分離すればよい。   Further, the recovery from the reaction solution of the fluorine compound A represented by the general formula (3) obtained by the method for producing the fluorine-containing compound A of the present invention is carried out by washing the reaction solution with a basic aqueous solution to remove the fluorine-containing acid. After the removal, it is washed with water or the like, and the solvent is distilled off from the organic layer under reduced pressure to separate the target fluorinated compound A.

本発明の含フッ素化合物Aの製造方法によれば、このような簡単な分離方法で生成物を分離しても、目的生成物である含フッ素化合物Aの純度は高く、用途によっては特に精製することなく、そのまま使用することもできるが、より高純度の含フッ素化合物Aを得たい場合は、得られる含フッ素化合物Aの性状に応じてカラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶等の方法によって精製を行うことが好ましい。   According to the method for producing a fluorinated compound A of the present invention, even if the product is separated by such a simple separation method, the purity of the fluorinated compound A as the target product is high, and it is particularly purified depending on the application. However, if it is desired to obtain a higher purity fluorine-containing compound A, purification can be carried out by column chromatography, distillation, recrystallization, etc. depending on the properties of the resulting fluorine-containing compound A. Preferably it is done.

本発明の含フッ素化合物Aの製造方法の代表的な例を示すならば、一般式(1)で表されるヒドロキシアリール化合物に含まれるフェノールと、一般式(2)で表される含フッ素ケトンに含まれるヘキサフルオロアセトンを、含フッ素酸触媒としてのトリフルオロメタンスルホン酸を用い反応させ、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aに含まれる4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールを得る以下の反応を用いた方法である。

Figure 0005652286
If the typical example of the manufacturing method of the fluorine-containing compound A of this invention is shown, the phenol contained in the hydroxyaryl compound represented by General formula (1), and the fluorine-containing ketone represented by General formula (2) 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol contained in the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) by reacting hexafluoroacetone contained in the fluorinated acid catalyst with trifluoromethanesulfonic acid as a fluorine-containing acid catalyst. Is a method using the following reaction.
Figure 0005652286

また、本発明の方法は、フェノールばかりでなく、α−ナフトールまたはアントラセンのα位にOH基が結合した化合物のパラ位に選択性よく、含フッ素ケトンを導入する際にも応用可能である。特に、反応の容易さ、合成時のハンドリングの観点から、ナフトールに含フッ素ケトンを導入する際にも有効である。   The method of the present invention can be applied not only to phenol but also to the introduction of a fluorinated ketone with good selectivity at the para position of a compound having an OH group bonded to the α position of α-naphthol or anthracene. In particular, it is also effective when introducing a fluorinated ketone into naphthol from the viewpoint of ease of reaction and handling during synthesis.

2.含フッ素重合性単量体の製造方法
次いで、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aを半導体用レジスト材料として有用な、一般式(7)に表される含フッ素重合性単量体(モノマー)であるアクリル酸エステルに導いていく本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法について説明する。
2. Method for Producing Fluorinated Polymerizable Monomer Next, the fluorinated polymerizable monomer represented by the general formula (7), which is useful as a resist material for semiconductors, the fluorinated compound A represented by the general formula (3) The method for producing the fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention, which is led to the acrylic acid ester (monomer), will be described.

即ち、本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法は、(発明1〜発明3の含フッ素化合物Aの製造方法で得られた)一般式(3):

Figure 0005652286
That is, the production method of the fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention is obtained by the general formula (3) (obtained by the production method of the fluorine-containing compound A of Inventions 1 to 3):
Figure 0005652286

(式(3)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であって、一部がフッ素原子または酸素原子と置換されていてもよい。RとRは、それぞれ独立に水素原子または、炭素数1〜20の直鎖状、炭素数3〜20の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基を示し、炭素原子の一部が酸素原子に置換されていてもよく、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されてもよい。また、RとRが結合して、環状化合物を形成してもよい。さらにRとRのどちらかに少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する。Xは0〜2の整数を表し、Yは0〜8の整数を表す。)で表される含フッ素化合物Aを、ルテニウム触媒存在下、水素による還元を行うことにより一般式(4):

Figure 0005652286
(In Formula (3), each R 1 is independently a hydrogen atom, a linear chain having 1 to 25 carbon atoms, a branched or cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, an alkenyl group, or an aryl group, A part thereof may be substituted with a fluorine atom or an oxygen atom, and R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a straight chain having 1 to 20 carbon atoms, a branched chain having 3 to 20 carbon atoms, or A cyclic alkyl group, part of the carbon atoms may be replaced by oxygen atoms, part or all of the hydrogen atoms may be replaced by fluorine atoms, and R 2 and R 3 may be bonded to each other. Further, it may form a cyclic compound, and further has at least one fluorine atom in either R 2 or R 3. X represents an integer of 0 to 2, and Y represents an integer of 0 to 8. )) In the presence of a ruthenium catalyst. By performing reduction with hydrogen, general formula (4):
Figure 0005652286

(式(4)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素化合物Bを合成する工程、
合成された含フッ素化合物Bを、一般式(5):

Figure 0005652286
(In formula (4), R 1 to R 3 , X and Y are the same as above.)
A step of synthesizing a fluorine-containing compound B represented by:
The synthesized fluorine-containing compound B is represented by the general formula (5):
Figure 0005652286

(式(5)中、R4は水素原子、C2m+1、またはC2 n + 1(m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数)。A はF、Cl、または一般式(6):

Figure 0005652286
(In formula (5), R 4 is a hydrogen atom, C m H 2m + 1 , or C n F 2 n + 1 (m and n are each independently an integer of 1 to 4). A is F, Cl, or a general formula (6):
Figure 0005652286

(式(6)中、R4は水素原子、C2m+1 、またはC2 n + 1(m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数。)で表される基の何れかを表す。)
で表されるアクリル酸誘導体化合物を反応させて、一般式(7):

Figure 0005652286
(In the formula (6), R 4 represents a hydrogen atom, C m H 2m + 1 , or C n F 2 n + 1 (m and n are each independently an integer of 1 to 4). Represents.)
Is reacted with an acrylic acid derivative compound represented by the general formula (7):
Figure 0005652286

(式(7)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素重合性単量体を合成する工程
を含む、含フッ素重合性単量体の製造方法である。
(In formula (7), R 1 to R 4 , X and Y are the same as above.)
A process for synthesizing a fluorine-containing polymerizable monomer represented by the formula:

含フッ素重合性単量体の製造方法の代表的な例を示すならば、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aに含まれる4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールを水素還元反応により、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bに含まれる4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキサノールを合成する工程(芳香環への水素添加反応)、および、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキサノールに対してメタクリロイルエステル化反応を行うことにより、一般式(7)で表される含フッ素重合性単量体に含まれる4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートを得る工程(エステル化反応)を含む以下の方法である。

Figure 0005652286
If a typical example of a method for producing a fluorine-containing polymerizable monomer is shown, 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol contained in the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) is reduced with hydrogen. A step of synthesizing 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexanol contained in the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) by the reaction (hydrogenation reaction to an aromatic ring), and 4- ( 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) contained in the fluorine-containing polymerizable monomer represented by the general formula (7) by performing a methacryloyl esterification reaction on 2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexanol It is the following method including a step of obtaining cyclohexyl methacrylate (esterification reaction).
Figure 0005652286

以下、「芳香環への水素添加反応」を行う工程と「エステル化反応」を行う工程について説明する。   Hereinafter, the process of performing the “hydrogenation reaction to the aromatic ring” and the process of performing the “esterification reaction” will be described.

2.1 芳香環への水素添加反応
一般式(3)で表される含フッ素化合物Aに対し、ルテニウム触媒下、水素還元反応を行い、芳香環に水素を添加して脂環とし、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bを合成できる。含フッ素化合物Bを合成する際、原料化合物として発明1〜3に記載の方法で得られた一般式(3)で表される含フッ素化合物Aを好適に使用することができる。
2.1 Hydrogenation reaction to the aromatic ring The fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) is subjected to a hydrogen reduction reaction under a ruthenium catalyst, and hydrogen is added to the aromatic ring to form an alicyclic ring. The fluorine-containing compound B represented by (4) can be synthesized. When the fluorine-containing compound B is synthesized, the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) obtained by the method described in the inventions 1 to 3 can be suitably used as a raw material compound.

この際、使用されるルテニウム触媒は、ルテニウムを、活性炭、アルミナ、シリカまたはクレーから選ばれた担体に担持したもの、RuCl3 、RuBr3、もしくはRu(NOから選ばれたルテニウム塩、Ru(CO)、Ru(NO)、K[Ru(CN)]、もしくはRu(phen)Clから選ばれたルテニウム錯体、または酸化ルテニウムから選択して用いることが可能である。尚、前記化学式中、phenはフェナントロリンの略である。 In this case, the ruthenium catalyst used is a ruthenium supported on a support selected from activated carbon, alumina, silica or clay, a ruthenium salt selected from RuCl 3 , RuBr 3 , or Ru (NO 3 ) 3 , A ruthenium complex selected from Ru (CO) 5 , Ru (NO) 5 , K 4 [Ru (CN) 6 ], or Ru (phen) 3 Cl 3 , or ruthenium oxide can be used. . In the chemical formula, phen is an abbreviation for phenanthroline.

これらルテニウム触媒の中でも、含フッ素化合物Bを合成する工程においては、特にルテニウムを担体に担持させた固相触媒が高い触媒活性を示し且つ安定性が高く、取扱いが容易であるため、当該触媒を用いることが好ましい。   Among these ruthenium catalysts, in the step of synthesizing the fluorine-containing compound B, a solid-phase catalyst in which ruthenium is supported on a carrier exhibits high catalytic activity, is highly stable, and is easy to handle. It is preferable to use it.

前記触媒はルテニウムを溶液に溶かし、この溶液を担体に含浸させた後、加熱しながら、Hガスで還元処理することで調整できる。特に、ルテニウムカーボン触媒(以下、Ru/Cと略する)、ルテニウム−アルミナ触媒、ルテニウム−シリカ触媒は市販されており、例えば、Ru/Cは、安田薬品株式会社製、5質量%Ruカーボン粉末(含水品)Aタイプ、品番:AC4504等を容易に入手でき、触媒活性も高いことから、含フッ素化合物Bを合成する工程に用いるに好ましい。特に、含水品、例えば、触媒全重量中、50質量%の水を含む製品を使用すると水素還元反応のハンドリングにおいて、取扱いやすい。 The catalyst can be prepared by dissolving ruthenium in a solution, impregnating the solution with a support, and then reducing the catalyst with H 2 gas while heating. In particular, a ruthenium carbon catalyst (hereinafter abbreviated as Ru / C), a ruthenium-alumina catalyst, and a ruthenium-silica catalyst are commercially available. For example, Ru / C is a 5 mass% Ru carbon powder manufactured by Yasuda Pharmaceutical Co., Ltd. (Water-containing product) A type, product number: AC4504 and the like are easily available and have high catalytic activity. In particular, when a water-containing product, for example, a product containing 50% by mass of water in the total weight of the catalyst is used, handling in the hydrogen reduction reaction is easy.

また、ルテニウム触媒の固体分中のルテニウム含量に特別な制限はないが、2質量%以上、10質量%以下が好ましく、例えば、5質量%の触媒が入手も容易で、且つ安定性も高く、水素還元反応において、取扱いやすいため、本発明の方法において好ましく用いられる。   Further, the ruthenium content in the solid content of the ruthenium catalyst is not particularly limited, but preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less. For example, a 5% by mass catalyst is easily available and has high stability. Since it is easy to handle in the hydrogen reduction reaction, it is preferably used in the method of the present invention.

尚、含フッ素化合物Bを合成する工程において、これらルテニウム触媒の複数の種類を共存させて水素還元反応を行うこともできる。しかしながら、組合せることにより特別な作用がない限りは、単独で用いる方が実用的である。   In the step of synthesizing the fluorine-containing compound B, a hydrogen reduction reaction can also be performed in the presence of a plurality of these ruthenium catalysts. However, as long as there is no special effect when combined, it is more practical to use it alone.

水素還元反応に用いるルテニウム触媒の量は、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aの1モルあたり、Ru原子換算で通常0.0002モル以上、0.04モル以下であり、ルテニウム触媒が0.0002モルよりも少ないと反応速度が低下し、0.04モルよりも多く使う必要はない。好ましくは、0.0004モル以上、0.02モル以下である。さらに、好ましくは0.001モル以上、0.01モル以下である。   The amount of the ruthenium catalyst used in the hydrogen reduction reaction is usually 0.0002 mol or more and 0.04 mol or less in terms of Ru atom per mol of the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3). When the amount is less than 0.0002 mol, the reaction rate decreases and it is not necessary to use more than 0.04 mol. Preferably, it is 0.0004 mol or more and 0.02 mol or less. Furthermore, it is preferably 0.001 mol or more and 0.01 mol or less.

含フッ素化合物Bを合成する工程において、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aの還元に用いる水素は、常圧(0.1MPa)以上、5MPa以下で反応系に供給することができ、水素を加圧して供給した方が、前記水素還元反応の反応速度が上がり、反応操作も簡便であるため好ましい。具体的には、0.2MPa以上、4MPa以下が好ましい。さらに0.5MPa以上、3MPa以下が好ましい。尚、常圧未満であっても、水素還元反応を行うことはできるが、反応が遅くなることがあり、設備的にも煩雑になるため、実用的ではない。   In the step of synthesizing the fluorine-containing compound B, hydrogen used for the reduction of the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) can be supplied to the reaction system at normal pressure (0.1 MPa) or more and 5 MPa or less. It is preferable to supply hydrogen under pressure because the reaction rate of the hydrogen reduction reaction is increased and the reaction operation is simple. Specifically, 0.2 MPa or more and 4 MPa or less are preferable. Furthermore, 0.5 MPa or more and 3 MPa or less are preferable. Although the hydrogen reduction reaction can be carried out even at a pressure lower than normal pressure, the reaction may be slow and complicated in terms of equipment, which is not practical.

前記水素還元反応において使用するルテニウム触媒は安定性が高く、空気中でも用いることができるが、より高い触媒活性を維持するために、反応基内を水素ガスで置換し、空気を排除した上で反応を行うことが、反応に対する酸素の阻害がなく、特に効果的である。   The ruthenium catalyst used in the hydrogen reduction reaction has high stability and can be used even in air. However, in order to maintain higher catalytic activity, the reaction is performed after replacing the inside of the reactive group with hydrogen gas and excluding air. Is particularly effective without oxygen inhibition of the reaction.

また、水素還元反応において溶媒を使用すると、水素還元反応が特に円滑に進行するため、溶媒を使用することが好ましい。本水素還元反応に使用可能な溶媒の種類に特別な制限はないが、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびメシチレンからなる群から選ばれた芳香族化合物、ジエチルエーテル、メチル-t -ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテルおよびテトラヒドロフランからなる群から選ばれたエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノール、トリフルオロエタノールおよび1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノールからなる群から選ばれたアルコール系溶媒が好ましく、これらは単独で用いても、複数の溶媒を併用してもよい。   In addition, when a solvent is used in the hydrogen reduction reaction, the hydrogen reduction reaction proceeds particularly smoothly. Therefore, it is preferable to use a solvent. There are no particular limitations on the type of solvent that can be used in the hydrogen reduction reaction, but aromatic compounds selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene, and mesitylene, diethyl ether, methyl-t-butyl ether, diisopropyl ether, and tetrahydrofuran. An ether solvent selected from the group consisting of: methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, trifluoroethanol and 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol Alcohol solvents are preferred, and these may be used alone or in combination with a plurality of solvents.

水素還元反応に使用する溶媒の溶媒量は、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aの1gに対して0. 005g以上、100g以下である。0.005gより少ないと溶媒としての用をなさず、100gを超えて加える必要はない。好ましくは、0.01g以上、20g以下であり、さらに、好ましくは、0.1g以上、10g以下である。   The amount of the solvent used in the hydrogen reduction reaction is 0.005 g or more and 100 g or less with respect to 1 g of the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3). If it is less than 0.005 g, it will not be used as a solvent, and it is not necessary to add more than 100 g. Preferably, they are 0.01 g or more and 20 g or less, More preferably, they are 0.1 g or more and 10 g or less.

水素還元反応を実施する際の反応温度は、通常、0℃以上、150℃以下 である。0℃ 未満では反応速度が極めて遅く実用的製造法とはならない。また、150℃ を超える温度に加熱しても反応速度に著しい変化はなく、加熱する必要もない。好ましくは、30℃以上、120℃以下 であり、さらに好ましくは、50℃以上、90℃以下である。   The reaction temperature for carrying out the hydrogen reduction reaction is usually 0 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. If it is less than 0 ° C., the reaction rate is very slow and it is not a practical production method. Further, even when heated to a temperature exceeding 150 ° C., there is no significant change in the reaction rate, and heating is not necessary. Preferably, they are 30 degreeC or more and 120 degrees C or less, More preferably, they are 50 degreeC or more and 90 degrees C or less.

水素還元反応を行う反応器は、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ペルフルオロアルコキシフッ素(以下、PFAと略する)樹脂、ガラス等を反応器の内面にライニングした反応器、グラス製の容器、もしくはステンレス製の容器であってもよい。   The reactor that performs the hydrogen reduction reaction is a reaction in which tetrafluoroethylene resin, chlorotrifluoroethylene resin, vinylidene fluoride resin, perfluoroalkoxy fluorine (hereinafter abbreviated as PFA) resin, glass or the like is lined on the inner surface of the reactor. A container, a glass container, or a stainless steel container may be used.

水素還元反応に要する時間は、反応温度、触媒の種類または触媒の量に依存する。反応基内の圧力等からHの消費状況を随時観察し、Hの消費が事実上完了した段階で反応を終了することが好ましい。 The time required for the hydrogen reduction reaction depends on the reaction temperature, the type of catalyst, or the amount of catalyst. It is preferable to observe the state of consumption of H 2 as needed from the pressure in the reaction group, etc., and terminate the reaction when the consumption of H 2 is virtually completed.

含フッ素化合物Bを合成する工程において、一般式(3)で表される含フッ素化合物Aをルテニウム触媒の存在下、水素による還元反応を行うことにより、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bを得る。   In the step of synthesizing the fluorine-containing compound B, the fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) is reduced with hydrogen in the presence of a ruthenium catalyst, whereby the fluorine-containing compound represented by the general formula (4). Compound B is obtained.

その後、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bを、一般式(5)で表されるアクリル酸誘導体と反応させることによって、一般式(7)で表される含フッ素重合性化合物を得ることができる。   Thereafter, the fluorine-containing polymerizable compound represented by the general formula (7) is obtained by reacting the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) with the acrylic acid derivative represented by the general formula (5). Can be obtained.

本発明の方法において、ルテニウム触媒の存在下で水素による還元反応を行う、即ち、芳香環に水素添加し脂環を得る際の対象となる芳香族部位は、フェノールばかりでなく、α−ナフトールまたはアントラセンのα位にOH基が結合した化合物が挙げられる。   In the method of the present invention, a reduction reaction with hydrogen is carried out in the presence of a ruthenium catalyst, that is, an aromatic site which is a target when hydrogenating an aromatic ring to obtain an alicyclic ring is not only phenol but also α-naphthol or Examples include compounds in which an OH group is bonded to the α-position of anthracene.

しかしながら、水素添加し脂環とする反応は、フェノールが容易であり、本発明の方法を用いて得られる4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートは、レジスト液とする際の有機溶媒への溶解性、フォトリソグラフィーにおける露光後の現像液溶解性よく、フォトレジスト材料として好適に用いられる。   However, the reaction of hydrogenation to form an alicyclic ring is easy for phenol, and 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl methacrylate obtained by using the method of the present invention is an organic solvent for use as a resist solution. It can be suitably used as a photoresist material because of its good solubility and developer solubility after exposure in photolithography.

2.2 エステル化反応
一般式(4)で表される含フッ素化合物Bを、一般式(5)で表されるアクリル酸誘導体と反応させることによって、一般式(7)で表される含フッ素重合性単量体を得ることは、一般的なエステル化の手段によって可能である。
2.2 Esterification reaction The fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) is reacted with the acrylic acid derivative represented by the general formula (5) to react with the fluorine-containing compound represented by the general formula (7). It is possible to obtain a polymerizable monomer by a general means of esterification.

以下に、前記エステル化反応の好ましい操作方法、反応条件等について、述べる。   Below, the preferable operation method of the said esterification reaction, reaction conditions, etc. are described.

2.2.1 アクリル酸誘導体がα−置換アクリル酸ハロゲン化物である場合のエステル化反応
一般式(5)で表されるアクリル酸誘導体がα−置換アクリル酸ハロゲン化物である場合、エステル化反応は塩基の共存下に行うことが好ましい。その際の塩基には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、2,6−ジメチルピリジン、ジメチルアミノピリジン、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種以上の塩基が、好適に用いられる。エステル化反応において、これら塩基のうち、ピリジン、2,6−ジメチルピリジンが特に好ましく用いられる。
2.2.1 Esterification reaction when the acrylic acid derivative is an α-substituted acrylic acid halide When the acrylic acid derivative represented by the general formula (5) is an α-substituted acrylic acid halide, the esterification reaction is performed. Is preferably carried out in the presence of a base. In this case, the base includes at least one base selected from the group consisting of trimethylamine, triethylamine, pyridine, 2,6-dimethylpyridine, dimethylaminopyridine, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. Are preferably used. Of these bases, pyridine and 2,6-dimethylpyridine are particularly preferably used in the esterification reaction.

エステル化反応において使用する塩基の量は、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して0.2モル以上、 2.0モル以下である。一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して、塩基の量が0.2モル未満では、本反応の選択率および目的生成物の収率が共に低下し、2.0モルを超えると反応に関与しない塩基の量を増加させることにしかならない。好ましくは、0.5モル以上、1.5モル以下であり、さらに、好ましくは、0.9モル以上、1.2モル以下である。   The amount of the base used in the esterification reaction is 0.2 mol or more and 2.0 mol or less with respect to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4). When the amount of the base is less than 0.2 mol relative to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4), both the selectivity of the reaction and the yield of the target product are reduced. If it exceeds 0 mol, it will only increase the amount of base not involved in the reaction. Preferably, it is 0.5 mol or more and 1.5 mol or less, More preferably, it is 0.9 mol or more and 1.2 mol or less.

本反応において使用する一般式(5)で表されるアクリル酸誘導体としてのα−置換アクリル酸ハロゲン化物の量は、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して0.2モル以上、2.0モル以下である。一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対してα−置換アクリル酸ハロゲン化物の量が0.2モル未満では、エステル化反応において、目的生成物の選択率および収率共に低下し、2. 0モルを超えると反応に関与しないα−置換アクリル酸ハロゲン化物が増加する。好ましくは、0.5モル以上、1.5モル以下であり、さらに好ましくは、0.9モル以上、1.2モル以下である。   The amount of the α-substituted acrylic acid halide as the acrylic acid derivative represented by the general formula (5) used in this reaction is 0 with respect to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4). It is not less than 2 mol and not more than 2.0 mol. When the amount of the α-substituted acrylate halide is less than 0.2 mol relative to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4), the selectivity and yield of the target product in the esterification reaction Both decrease, and when it exceeds 2.0 mol, α-substituted acrylate halides that do not participate in the reaction increase. Preferably, it is 0.5 mol or more and 1.5 mol or less, More preferably, it is 0.9 mol or more and 1.2 mol or less.

エステル化反応において、副生成物として、フッ化水素酸塩、塩酸塩、即ち、塩基のハロゲン化水素酸塩が析出するため、エステル化反応の操作性を改善を目的として、溶媒を使用することが好ましい。使用可能な溶媒の種類に特別な制限はないが、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはメシチレンに代表される芳香族化合物、ジエチルエーテル、メチル-t -ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテルまたはテトラヒドロフランに代表されるエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルムまたは四塩化炭素に代表されるハロゲン系溶媒を用いることが好ましく、これらは単独で用いても、複数の溶媒を併用して用いてもよい。   In the esterification reaction, hydrofluoric acid salt, hydrochloride salt, that is, the basic hydrohalide salt, is precipitated as a by-product, so use a solvent for the purpose of improving the operability of the esterification reaction. Is preferred. There are no particular restrictions on the type of solvent that can be used, but aromatic compounds typified by benzene, toluene, xylene or mesitylene, ether solvents typified by diethyl ether, methyl-t-butyl ether, diisopropyl ether or tetrahydrofuran, It is preferable to use a halogen-based solvent typified by methylene chloride, chloroform or carbon tetrachloride. These may be used alone or in combination with a plurality of solvents.

エステル化反応に使用する溶媒の溶媒量は、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1gに対して0.5g以上、100g以下である。溶媒量が一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1gに対して0.5g未満では、反応中に析出する塩基の塩酸塩のスラリー濃度が高過ぎるため操作性が低下する。100gを超えて用いる必要はない。好ましくは、1.0g以上、20g以下であり、さらに好ましくは、2.0g以上、10g以下である。   The amount of the solvent used for the esterification reaction is 0.5 g or more and 100 g or less with respect to 1 g of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4). When the amount of the solvent is less than 0.5 g with respect to 1 g of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4), the slurry concentration of the base hydrochloride precipitated during the reaction is too high, so that the operability is lowered. It is not necessary to use more than 100 g. Preferably, it is 1.0 g or more and 20 g or less, More preferably, it is 2.0 g or more and 10 g or less.

エステル化反応を実施する際の反応温度は−50℃以上、200℃以下である。−50℃未満では反応速度が極めて遅く実用的製造法とはならない。また、200℃ を超えると原料のα−置換アクリル酸ハロゲン化物もしくは生成物の一般式(7)で表されるエステル化合物が重合することから好ましくない。好ましくは、−20℃以上、150℃以下であり、さらに好ましくは0℃以上、120℃以下である。   The reaction temperature for carrying out the esterification reaction is −50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. If it is less than -50 degreeC, reaction rate will be very slow and it will not become a practical manufacturing method. Moreover, when it exceeds 200 degreeC, the ester compound represented by General formula (7) of the raw material (alpha) -substituted acrylic acid halide or a product superposes | polymerizes. Preferably, it is -20 degreeC or more and 150 degrees C or less, More preferably, it is 0 degreeC or more and 120 degrees C or less.

エステル化反応において、原料のα−置換アクリル酸ハロゲン化物または生成物のエステル化合物の重合を防止することを目的として、重合禁止剤を用いても良い。   In the esterification reaction, a polymerization inhibitor may be used for the purpose of preventing polymerization of the raw material α-substituted acrylate halide or the product ester compound.

用いる重合禁止剤は、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン、2,5−ビステトラメチルブチルヒドロキノン、ロイコキニザリン、フェノチアジン、テトラエチルチウラムジスルフィド、1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジルまたは1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジンから選ばれる少なくとも一種の化合物、あるいは、市販品から、商品名ノンフレックスF、ノンフレックスH、ノンフレックスDCD、ノンフレックスMBPまたはオゾノン35(以上、精工化学株式会社製、)、商品名Q−1300またはQ−1301(和光純薬工業株式会社製)が挙げられ、本発明の方法に使用可能である。   The polymerization inhibitor used is 2,5-di-t-butylhydroquinone, 1,2,4-trihydroxybenzene, 2,5-bistetramethylbutylhydroquinone, leucoquinizarin, phenothiazine, tetraethylthiuram disulfide, 1,1-diphenyl At least one compound selected from 2-picrylhydrazyl or 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazine, or commercially available products, trade names Nonflex F, Nonflex H, Nonflex DCD, Nonflex MBP Alternatively, Ozonon 35 (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.), trade name Q-1300 or Q-1301 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) can be mentioned and can be used in the method of the present invention.

本発明に使用する重合禁止剤の量は、原料の一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して0.1モル以下である。重合禁止剤の量が、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して0.00001モル未満では効果がなく、0.1モルを超えても、重合を防止する能力に大きな差異はなく、0.1モルを超えて加える必要はない。好ましくは、0.00001モル以上、0.05モル以下であり、さらに好ましくは、0.0001モル以上、0.01モル以下である。   The amount of the polymerization inhibitor used in the present invention is 0.1 mol or less with respect to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) of the raw material. If the amount of the polymerization inhibitor is less than 0.0001 mol relative to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4), there is no effect, and even if it exceeds 0.1 mol, the ability to prevent polymerization There is no significant difference and it is not necessary to add more than 0.1 mole. Preferably, it is 0.0001 mol or more and 0.05 mol or less, More preferably, it is 0.0001 mol or more and 0.01 mol or less.

エステル化反応を行う反応器は、四フッ化エチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスを反応器内面にライニングしたもの、グラス製またはステンレス製の反応器を用いることが好ましい。   The reactor for the esterification reaction should be a tetrafluoroethylene resin, chlorotrifluoroethylene resin, vinylidene fluoride resin, PFA resin, glass lined inside the reactor, a glass or stainless steel reactor Is preferred.

2.2.2 一般式(5)で表されるアクリル酸誘導体がα−置換アクリル酸無水物である場合のエステル化反応
次に、一般式(5)で表されるアクリル酸誘導体がα−置換アクリル酸無水物である場合の、即ち、一般式(5)におけるAが一般式(6)で表される基である場合の本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法におけるエステル化反応について説明する。
2.2.2 Esterification reaction when the acrylic acid derivative represented by the general formula (5) is an α-substituted acrylic anhydride Next, the acrylic acid derivative represented by the general formula (5) is α- Esterification in the method for producing a fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention when it is a substituted acrylic anhydride, that is, when A in the general formula (5) is a group represented by the general formula (6) The reaction will be described.

本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法におけるエステル化反応に使用するα−置換アクリル酸無水物の量は、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して、通常、0.5モル以上、5.0モル以下である。一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して、α−置換アクリル酸無水物の量が0.5モル未満では、エステル化反応における、目的生成物の転化率および収率が共に十分でなく、5.0モルを超えると反応に関与しないα−置換アクリル酸無水物が増加するのみであり実用的ではない。好ましくは、0.7モル以上、3.0モル以下であり、さらに好ましくは、1.0モル以上、2.0モル以下である。   The amount of the α-substituted acrylic anhydride used for the esterification reaction in the method for producing a fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention is 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4). Usually, it is 0.5 mol or more and 5.0 mol or less. When the amount of the α-substituted acrylic anhydride is less than 0.5 mol relative to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4), the conversion rate and yield of the target product in the esterification reaction are reduced. Both rates are not sufficient, and if it exceeds 5.0 moles, only α-substituted acrylic anhydrides not involved in the reaction increase, which is not practical. Preferably, it is 0.7 mol or more and 3.0 mol or less, More preferably, it is 1.0 mol or more and 2.0 mol or less.

本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法において、エステル化反応を促進するための添加剤を添加することができる。使用される添加剤としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p− トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸またはトリフルオロメタンスルホン酸から選ばれる有機スルホン酸、あるいはルイス酸から選ばれる少なくとも一種の酸が、好適に用いられる。   In the method for producing a fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention, an additive for promoting the esterification reaction can be added. As the additive used, at least one acid selected from methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid or trifluoromethanesulfonic acid, or Lewis acid is preferable. Used for.

エステル化反応に使用する添加剤の量は、基質の一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して、0.01モル以上、2.0モル以下である。基質の一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して、添加剤の量が0.01モル未満ではエステル化反応の転化率、目的生成物の収率が共に低下し、2.0モルを超えると反応に関与しない添加剤の量が増加するのみであり、実用的ではない。好ましくは、0.02モル以上、1.8モル以下であり、さらに好ましくは、0.05モル以上、1.5モル以下である。   The amount of the additive used for the esterification reaction is 0.01 mol or more and 2.0 mol or less with respect to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) of the substrate. If the amount of the additive is less than 0.01 mol relative to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) of the substrate, both the conversion rate of the esterification reaction and the yield of the target product are lowered. If the amount exceeds 2.0 mol, the amount of additive not involved in the reaction only increases, which is not practical. Preferably, it is 0.02 mol or more and 1.8 mol or less, More preferably, it is 0.05 mol or more and 1.5 mol or less.

エステル化反応を実施する際の反応温度は、添加剤を添加しない場合、通常、80℃以上、200℃以下である。80℃ 未満では反応速度が極めて遅く、200℃を超えると原料のα−置換アクリル酸無水物もしくは生成物の一般式(7)で表されるエステル化合物が重合することがあるから好ましくない。 好ましくは、100℃以上、180℃以下 、さらに好ましくは、120以上、160℃以下である。   The reaction temperature for carrying out the esterification reaction is usually 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower when no additive is added. If it is less than 80 ° C., the reaction rate is extremely slow, and if it exceeds 200 ° C., the raw material α-substituted acrylic anhydride or the ester compound represented by the general formula (7) may be polymerized. Preferably, they are 100 degreeC or more and 180 degrees C or less, More preferably, they are 120 or more and 160 degrees C or less.

一方、添加剤を添加する場合は、0℃以上、80℃ 以下である。0℃ 未満では反応速度が遅く実用的製造法とはならない。また、80℃ を超えると副反応が進行し易くなり、目的物のエステル化合物の選択率が低下することがあり、好ましくない。好ましくは、10℃以上、70℃以下 、さらに好ましくは、20℃以上、60℃以下である。   On the other hand, when adding an additive, it is 0 degreeC or more and 80 degrees C or less. If it is less than 0 ° C., the reaction rate is too slow to be a practical production method. Moreover, when it exceeds 80 degreeC, a side reaction will advance easily and the selectivity of the target ester compound may fall, and it is unpreferable. Preferably, they are 10 degreeC or more and 70 degrees C or less, More preferably, they are 20 degreeC or more and 60 degrees C or less.

本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法におけるエステル化反応においては、添加剤を加えた方が、低い温度でも十分に反応し、選択率が向上する。即ち、本発明の含フッ素重合性単量体の製造方法において、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸またはトリフルオロメタンスルホン酸からなる群から選ばれる添加剤を、反応系内に共存させ、20℃以上、60℃以下の温度範囲で、エステル化反応を行うことが特に好ましい。   In the esterification reaction in the method for producing a fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention, the addition of an additive sufficiently reacts even at a low temperature, and the selectivity is improved. That is, in the method for producing a fluorine-containing polymerizable monomer of the present invention, an additive selected from the group consisting of methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid or trifluoromethanesulfonic acid is reacted. It is particularly preferable to carry out the esterification reaction in the temperature range of 20 ° C. or higher and 60 ° C. or lower by coexisting in the system.

エステル反応は、無溶媒でも進行するが、反応の均一性、反応後の処理の操作性を考慮すると、溶媒を使用することが望ましい。エステル化反応において、使用可能な溶媒の種類に特別な制限はないが、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはメシチレン二代表される芳香族化合物、ジエチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテルまたはテトラヒドロフランに代表されるエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルムまたは四塩化炭素に代表されるハロゲン系溶媒から選択して使用することが好ましく、これらは単独で用いてもよく、複数の溶媒を併用して用いてもよい。   The ester reaction proceeds even without solvent, but it is desirable to use a solvent in consideration of the uniformity of the reaction and the operability of the treatment after the reaction. In the esterification reaction, there is no particular limitation on the type of solvent that can be used, but it is represented by aromatic compounds represented by benzene, toluene, xylene or mesitylene, diethyl ether, methyl-t-butyl ether, diisopropyl ether or tetrahydrofuran. It is preferable to use a solvent selected from ether solvents, methylene chloride, chloroform, or halogen solvents represented by carbon tetrachloride. These may be used alone or in combination with a plurality of solvents. .

エステル化反応に使用する溶媒の量は、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1gに対して、通常、0.1g以上、100g以下である。溶媒量が一般式(4)で表される化合物1gに対して、0.1g未満では、反応の均一性、反応後の処理の操作性が容易になる等の、溶媒を使用することの前記メリットを十分でない。100gを超えて使用する必要性はない。好ましくは0.5g以上、50g以下であり、さらに好ましくは、1.0g以上、20以下である。   The amount of the solvent used for the esterification reaction is usually 0.1 g or more and 100 g or less with respect to 1 g of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4). When the amount of the solvent is less than 0.1 g with respect to 1 g of the compound represented by the general formula (4), the use of a solvent such as uniformity of reaction and ease of operability of treatment after the reaction can be achieved. The benefits are not enough. There is no need to use more than 100 g. Preferably they are 0.5 g or more and 50 g or less, More preferably, they are 1.0 g or more and 20 or less.

エステル化反応において、α−置換アクリル酸無水物、または目的生成物である含フッ素エステル化合物)が重合することを防止することを目的として、重合禁止剤を存させてもよく、通常は、重合禁止剤を使用する。   In the esterification reaction, a polymerization inhibitor may be allowed to exist for the purpose of preventing the polymerization of the α-substituted acrylic anhydride or the fluorine-containing ester compound which is the target product). Use an inhibitor.

用いる重合禁止剤は、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン、2,5−ビステトラメチルブチルヒドロキノン、ロイコキニザリン、フェノチアジン、テトラエチルチウラムジスルフィド、1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジルまたは1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジンから選ばれる少なくとも一種の化合物、あるいは、市販品から、商品名ノンフレックスF、ノンフレックスH、ノンフレックスDCD、ノンフレックスMBPまたはオゾノン35(以上、精工化学株式会社製、)、商品名Q−1300またはQ−1301(和光純薬工業株式会社製)が挙げられ、本発明の方法に使用可能である。   The polymerization inhibitor used is 2,5-di-t-butylhydroquinone, 1,2,4-trihydroxybenzene, 2,5-bistetramethylbutylhydroquinone, leucoquinizarin, phenothiazine, tetraethylthiuram disulfide, 1,1-diphenyl At least one compound selected from 2-picrylhydrazyl or 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazine, or commercially available products, trade names Nonflex F, Nonflex H, Nonflex DCD, Nonflex MBP Alternatively, Ozonon 35 (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.), trade name Q-1300 or Q-1301 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) can be mentioned and can be used in the method of the present invention.

本発明に使用する重合禁止剤の量は、原料の一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して0.1モル以下である。重合禁止剤の量が、一般式(4)で表される含フッ素化合物Bの1モルに対して0.00001モル未満では効果がなく、0.1モルを超えても、重合を防止する能力に大きな差異はなく、0.1モルを超えて加える必要はない。好ましくは、0.00001モル以上、0.05モル以下であり、さらに好ましくは、0.0001モル以上、0.01モル以下である。   The amount of the polymerization inhibitor used in the present invention is 0.1 mol or less with respect to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4) of the raw material. If the amount of the polymerization inhibitor is less than 0.0001 mol relative to 1 mol of the fluorine-containing compound B represented by the general formula (4), there is no effect, and even if it exceeds 0.1 mol, the ability to prevent polymerization There is no significant difference and it is not necessary to add more than 0.1 mole. Preferably, it is 0.0001 mol or more and 0.05 mol or less, More preferably, it is 0.0001 mol or more and 0.01 mol or less.

エステル化反応に使用される反応器は、四フッ化エチレン樹脂、クロロ−トリフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、PFA樹脂、ガラスを反応器内面にライニングしたもの、グラス製、またはステンレス製の反応器を用いることが好ましい。   The reactor used for the esterification reaction is a reaction made of tetrafluoroethylene resin, chloro-trifluoroethylene resin, vinylidene fluoride resin, PFA resin, glass lined on the inner surface of the reactor, glass, or stainless steel It is preferable to use a vessel.

以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not restrict | limited by these Examples.

実施例1
実施例1は、フェノールとヘキサフルオロアセトンを、触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸を用い反応させ、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールを得、これを水素還元反応により、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキサノールにし、最終的にメタクリル酸無水物を用いメタクリロイルエステル化反応を行うことにより4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートにする以下の反応である。

Figure 0005652286
Example 1
In Example 1, phenol and hexafluoroacetone were reacted using trifluoromethanesulfonic acid as a catalyst to obtain 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol, which was subjected to hydrogen reduction reaction to give 4- (2-hydroxy Hexafluoroisopropyl) cyclohexanol, and finally methacryloyl esterification reaction using methacrylic anhydride to give 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl methacrylate.
Figure 0005652286

[フリーデルクラフツ反応]
フェノール、500g、トルエン、500g、ヘキサフルオロアセトン、974g、およびトリフルオロメタンスルホン酸、40gを、要領3.4Lのステンレス鋼製耐圧容器内に仕込んだ。当該耐圧容器の内温を70℃に保持した状態で、8時間攪拌し、フリーデルクラフツ反応を行った。フリーデルクラフツ反応終了後、ジイソプロピルエーテルを1000g加え、ガスクロマトグラフィーで反応の進行を確認したところ、フェノールに対するヘキサフルオロアセトンのオルト位への付加体とパラ位への付加体である、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールが、オルト付加体:パラ付加体=1:9の比率で得られていた。これを重曹水、食塩水にて洗浄し、エパポレーターで濃縮した。得られた固体をトルエン、1320gと、ヘプタン、1320gの混合溶媒中で再結晶させることにより、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノール、979gを、収率71質量%で得た。
[Friedel Crafts reaction]
Phenol, 500 g, toluene, 500 g, hexafluoroacetone, 974 g, and trifluoromethanesulfonic acid, 40 g were charged into a 3.4 L stainless steel pressure vessel as outlined. While maintaining the internal temperature of the pressure vessel at 70 ° C., the mixture was stirred for 8 hours to perform a Friedel-Crafts reaction. After completion of the Friedel-Crafts reaction, 1000 g of diisopropyl ether was added, and the progress of the reaction was confirmed by gas chromatography. As a result, 4-(+ ( 2-Hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol was obtained in a ratio of ortho adduct: para adduct = 1: 9. This was washed with sodium bicarbonate water and brine, and concentrated with an evaporator. The obtained solid was recrystallized in a mixed solvent of toluene, 1320 g and heptane, 1320 g to obtain 4-79- (4-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol, 979 g in a yield of 71% by mass.

1H−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:TMS);δ(ppm)6.96(2H,dt,J=9.2,2.6Hz),7.48(1H,bs),7.61(2H,d,J=9.2Hz),8.67(1H,bs)
19F−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:C6F6);δ(ppm)88.75 (6F,s)
[水素還元反応]
4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノール、300gと、5%ルテニウム−炭素触媒(固形分濃度50質量%の含水品)15gと、ジイソプロピルエーテル、750gを、容量2Lのステンレス鋼製耐圧容器に入れ80℃に加熱した。水素を圧力、2MPaで容器内に圧入し、その後2時間攪拌し水素還元反応を行った。水素還元反応後、反応生成物を濾過することに触媒を除去した後、濾過後の濾液をエバポレーターで濃縮し、得られた固体を、トルエン、390gと、ヘプタン、300gの混合溶媒で再結晶することにより、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキサノールを299g、収率97質量%で得た。
1 H-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: TMS); δ (ppm) 6.96 (2H, dt, J = 9.2, 2.6 Hz), 7.48 (1H, bs), 7. 61 (2H, d, J = 9.2 Hz), 8.67 (1H, bs)
19 F-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: C6F6); δ (ppm) 88.75 (6F, s)
[Hydrogen reduction reaction]
4- (2-Hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol, 300 g, 5% ruthenium-carbon catalyst (water-containing product having a solid content of 50% by mass), diisopropyl ether, 750 g, in a 2 L stainless steel pressure vessel It was heated to 80 ° C. Hydrogen was injected into the container at a pressure of 2 MPa, and then stirred for 2 hours to perform a hydrogen reduction reaction. After the hydrogen reduction reaction, the catalyst is removed by filtering the reaction product, and then the filtrate after filtration is concentrated with an evaporator, and the resulting solid is recrystallized with a mixed solvent of toluene, 390 g, heptane, and 300 g. As a result, 299 g of 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexanol was obtained in a yield of 97% by mass.

(cis体):
1H−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:TMS);δ(ppm)1.18−2.18(9H,m),3.55(1H,d,J=2.4Hz),3.99(1H,d,J=2.4Hz),6.43(1H,s)
19F−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:C6F6);δ(ppm)91.60 (6F,s)
(trans体):
1H−NMR(溶媒:重アセトン, 基準物質:TMS);δ(ppm)1.18−2.18(9H,m),3.52(1H,m),3.77(1H,d,J=4.4Hz),6.52(1H,s)
19F−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:C6F6);δ(ppm)91.47 (6F,s)
[メタクリロイルエステル化反応]
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた、容量2Lの四つ口フラスコに、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキサノール300gと、トルエン、600gと、メタンスルホン酸、11gと、メタクリル酸無水物、182gを加え、70℃で4時間攪拌を続け、メタクリロイルエステル化反応を行った。メタクリロイルエステル化反応終了後、反応生成物に、さらに、トルエン、300gを加え、重曹水、イオン交換水の順に洗浄した。洗浄した有機相を濃縮した後、ヘプタン、300gで、再結晶することにより4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートを502g、収率92質量%で得た。
(Cis body):
1 H-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: TMS); δ (ppm) 1.18-2.18 (9H, m), 3.55 (1H, d, J = 2.4 Hz), 3. 99 (1H, d, J = 2.4 Hz), 6.43 (1H, s)
19 F-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: C6F6); δ (ppm) 91.60 (6F, s)
(Trans body):
1 H-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: TMS); δ (ppm) 1.18-2.18 (9H, m), 3.52 (1H, m), 3.77 (1H, d, J = 4.4 Hz), 6.52 (1H, s)
19 F-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: C6F6); δ (ppm) 91.47 (6F, s)
[Methacryloyl esterification reaction]
A 4-liter flask with a capacity of 2 L equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, 300 g of 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexanol, toluene, 600 g, methanesulfonic acid, 11 g, and methacrylic acid 182 g of anhydride was added and stirring was continued at 70 ° C. for 4 hours to carry out methacryloyl esterification reaction. After completion of the methacryloyl esterification reaction, 300 g of toluene was further added to the reaction product, followed by washing with sodium bicarbonate water and ion exchange water in this order. The washed organic phase was concentrated and recrystallized from 300 g of heptane to obtain 502 g of 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl methacrylate in a yield of 92% by mass.

(cis体):
1H−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:TMS);δ(ppm)1.45−2.20(9H,m),1.94(3H,s),5.06(1H,d,J=2.4Hz),5.63(1H,s),6.09(1H,s),6.57(1H,s)
19F−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:C6F6);δ(ppm)91.52 (6F,s)
(trans体):
1H−NMR(溶媒:重アセトン, 基準物質:TMS);δ(ppm)1.20−2.20(9H,m),1.90(3H,s),4.72(1H,m),5.60(1H,s),6.04(1H,s),6.62(1H,s)
19F−NMR(溶媒:重アセトン,基準物質:C6F6);δ(ppm)91.43 (6F,s)
比較例1
比較例1は実施例1のフリーデルクラフツ反応において用いる酸をトリフルオロメタンスルホン酸からフッ素を有しないメタンスルホン酸に換えて反応を行った例である。
(Cis body):
1 H-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: TMS); δ (ppm) 1.45-2.20 (9H, m), 1.94 (3H, s), 5.06 (1H, d, J = 2.4 Hz), 5.63 (1H, s), 6.09 (1H, s), 6.57 (1H, s)
19 F-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: C6F6); δ (ppm) 91.52 (6F, s)
(Trans body):
1 H-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: TMS); δ (ppm) 1.20-2.20 (9H, m), 1.90 (3H, s), 4.72 (1H, m) , 5.60 (1H, s), 6.04 (1H, s), 6.62 (1H, s)
19 F-NMR (solvent: heavy acetone, reference material: C6F6); δ (ppm) 91.43 (6F, s)
Comparative Example 1
Comparative Example 1 is an example in which the acid used in the Friedel-Crafts reaction of Example 1 was changed from trifluoromethanesulfonic acid to methanesulfonic acid having no fluorine.

[フリーデルクラフツ反応]
フェノール、20gに対し、トルエン、40g、ヘキサフルオロアセトン、37g、およびメタンスルホン酸、2.0gを、容量300mLのステンレス鋼製耐圧容器に仕込んだ。当該耐圧容器内の温度を120℃にした後、18時間攪拌し、フリーデルクラフツ反応を行った。フリーデルクラフツ反応終了後、ジイソプロピルエーテルを40g加え、ガスクロマトグラフィーでフリーデルクラフツ反応の進行を確認したところ、フェノールに対するヘキサフルオロアセトンのオルト位への付加体とパラ位への付加体である、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールが、オルト付加体:パラ付加体=6:4の比率で得られていた。反応生成物を、重曹水、次いで食塩水にて洗浄し、エパポレーターで濃縮した。得られた固体をトルエンとヘプタンの混合溶媒で2回再結晶をすることにより、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールを13g、収率23質量%で得た。
[Friedel Crafts reaction]
Phenol, 20 g, toluene, 40 g, hexafluoroacetone, 37 g, and methanesulfonic acid, 2.0 g were charged into a stainless steel pressure vessel with a capacity of 300 mL. After the temperature in the pressure vessel was 120 ° C., the mixture was stirred for 18 hours to perform a Friedel-Crafts reaction. After completion of the Friedel-Crafts reaction, 40 g of diisopropyl ether was added, and when the progress of the Friedel-Crafts reaction was confirmed by gas chromatography, it was an adduct of hexafluoroacetone to the ortho position and an adduct of the para position to phenol. 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol was obtained in the ratio of ortho adduct: para adduct = 6: 4. The reaction product was washed with aqueous sodium bicarbonate and then with brine, and concentrated with an evaporator. The obtained solid was recrystallized twice with a mixed solvent of toluene and heptane to obtain 13 g of 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol in a yield of 23% by mass.

実施例1と比較例1を比べると、実施例1では、フェノールに対するヘキサフルオロアセトンの付加体である、4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)フェノールが、オルト付加体:パラ付加体=1:9と、目的生成物であるパラ付加体の選択性がよく、パラ付加体が、収率よく得られた。   Comparing Example 1 and Comparative Example 1, in Example 1, 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) phenol, which is an adduct of hexafluoroacetone to phenol, is ortho-adduct: para-adduct = 1: 9 and the selectivity of the target product para-adduct was good, and the para-adduct was obtained in good yield.

それに比べて、比較例は1オルト付加体:パラ付加体=6:4であり、所望の目的生成物であるパラ付加体の割合が小さく、副生物のオルト付加体が多く生成し、パラ付加体の選択性が低く、目的生成物の収率が低かった。また、不純物として、オルト付加体を除去するための精製の手間が増えた。   On the other hand, the comparative example is 1 ortho adduct: para adduct = 6: 4, the ratio of the desired target product para adduct is small, and a large number of by-product ortho adducts are produced. The selectivity of the product was low and the yield of the desired product was low. Further, as an impurity, the time and effort of purification for removing the ortho adduct increased.

このように同一の反応系で比較した場合には、フッ素を有しないメタンスルホン酸を用いた場合に比較して、フッ素を有するスルホン酸であるトリフルオロメタンスルホン酸を用いることにより、フリーデルクラフツ反応における、ヘキサフルオロアセトンのフェノールのパラ位への付加する際の選択性が、飛躍的に向上することがわかった。   In this way, when compared in the same reaction system, the Friedel-Crafts reaction is achieved by using trifluoromethanesulfonic acid, which is a sulfonic acid having fluorine, as compared with the case of using methanesulfonic acid having no fluorine. It was found that the selectivity at the time of addition of hexafluoroacetone to the para position of phenol was greatly improved.

本発明の方法により、レジスト膜とした際に基板との密着性よく、紫外線に対する感光性が高く、感度よいレジスト材料を与えるレジストモノマーとして使用されるパラ位に高極性基である含フッ素ケトンを導入した含フッ素重合性単量体である4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートが、選択性よく、収率よく得られた。4−(2−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル)シクロヘキシルメタクリレートは、レジスト液とする際の有機溶媒への溶解性、フォトリソグラフィーにおける露光後の現像液溶解性よく、フォトレジスト材料として好適に用いられる。   When the resist film is formed by the method of the present invention, a fluorine-containing ketone which is a highly polar group at the para position is used as a resist monomer which has good adhesion to the substrate, has high sensitivity to ultraviolet rays, and gives a sensitive resist material. The introduced fluorine-containing polymerizable monomer, 4- (2-hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl methacrylate, was obtained with good selectivity and high yield. 4- (2-Hydroxyhexafluoroisopropyl) cyclohexyl methacrylate is suitably used as a photoresist material because of its good solubility in an organic solvent when used as a resist solution and good developer solubility after exposure in photolithography.

Claims (2)

一般式(1):
Figure 0005652286
(式(1)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜25の直鎖状、炭素数3〜25の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であって、一部がフッ素原子または酸素原子と置換されていてもよい。Xは0〜2の整数、Yは0〜8の整数。)
で表されるヒドロキシアリール化合物と、
一般式(2):
Figure 0005652286
(式(2)中、RとRは、それぞれ独立に水素原子または、炭素数1〜20の直鎖状、炭素数3〜20の分岐鎖状もしくは環状のアルキル基を示し、炭素原子の一部が酸素原子に置換されていてもよく、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されてもよい。また、RとRが結合して、環状化合物を形成してもよい。さらにRとRのどちらかに少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する。)
で表される含フッ素ケトンをトリフルオロメタンスルホン酸存在下で反応させることを特徴とする
一般式(3):
Figure 0005652286
(式(3)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素化合物Aの製造方法。
General formula (1):
Figure 0005652286
(In the formula (1), each R 1 independently represents a hydrogen atom, a linear chain having 1 to 25 carbon atoms, a branched or cyclic alkyl group having 3 to 25 carbon atoms, an alkenyl group, or an aryl group, A part may be substituted with a fluorine atom or an oxygen atom, X is an integer of 0 to 2, and Y is an integer of 0 to 8.)
A hydroxyaryl compound represented by:
General formula (2):
Figure 0005652286
(In Formula (2), R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a branched or cyclic group having 3 to 20 carbon atoms, and a carbon atom. May be substituted with an oxygen atom, a part or all of a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom, or R 2 and R 3 may be bonded to form a cyclic compound. Furthermore, it has at least one fluorine atom in either R 2 or R 3. )
The fluorine-containing ketone represented by the general formula (3) is reacted in the presence of trifluoromethanesulfonic acid :
Figure 0005652286
(In formula (3), R 1 to R 3 , X and Y are the same as above.)
The manufacturing method of the fluorine-containing compound A represented by these.
請求項1に記載の方法で、一般式(3)で表される含フッ素化合物A製造する工程と
次いで、前記含フッ素化合物Aをルテニウム触媒存在下、水素による還元を行うことにより一般式(4):
Figure 0005652286
(式(4)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素化合物Bを合成する工程と、
次いで前記含フッ素化合物Bを、一般式(5):
Figure 0005652286
(式(5)中、R4は水素原子、C2m+1、またはC2 n + 1(m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数)。AはF、Clまたは
一般式(6):
Figure 0005652286
(式(6)中、R4は水素原子、C2m+1、またはC2 n + 1(m、nはそれぞれ独立に1〜4の整数。)で表される基の何れかを表す。)
で表されるアクリル酸誘導体化合物を反応させて、一般式(7):
Figure 0005652286
(式(7)中、R〜R、XおよびYは上記と同じ。)
で表される含フッ素重合性単量体を合成する工程と、
を含む、前記含フッ素重合性単量体の製造方法。
A step of producing a fluorine-containing compound A represented by the general formula (3) by the method according to claim 1 ;
Next , the fluorine-containing compound A is reduced with hydrogen in the presence of a ruthenium catalyst to thereby give a general formula (4):
Figure 0005652286
(In formula (4), R 1 to R 3 , X and Y are the same as above.)
A step of synthesizing a fluorine-containing compound B represented by:
Subsequently, the said fluorine-containing compound B is made into General formula (5):
Figure 0005652286
(In formula (5), R 4 is a hydrogen atom, C m H 2m + 1 , or C n F 2 n + 1 (m and n are each independently an integer of 1 to 4). A is F, Cl or a general formula ( 6):
Figure 0005652286
(In the formula (6), R 4 represents a hydrogen atom, C m H 2m + 1 , or C n F 2 n + 1 (m and n are each independently an integer of 1 to 4). Represents.)
Is reacted with an acrylic acid derivative compound represented by the general formula (7):
Figure 0005652286
(In formula (7), R 1 to R 4 , X and Y are the same as above.)
A step of synthesizing a fluorine-containing polymerizable monomer represented by:
The manufacturing method of the said fluorine-containing polymerizable monomer containing.
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