JP6240494B2 - 第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法 - Google Patents

第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6240494B2
JP6240494B2 JP2013268109A JP2013268109A JP6240494B2 JP 6240494 B2 JP6240494 B2 JP 6240494B2 JP 2013268109 A JP2013268109 A JP 2013268109A JP 2013268109 A JP2013268109 A JP 2013268109A JP 6240494 B2 JP6240494 B2 JP 6240494B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
tert
butyloxo
niobium
oxo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013268109A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014141473A (ja
Inventor
祥生 浅野
祥生 浅野
木下 智之
智之 木下
原 大治
大治 原
陵二 田中
陵二 田中
賢一 多田
賢一 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI)
Tosoh Corp
Original Assignee
Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI)
Tosoh Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI), Tosoh Corp filed Critical Sagami Chemical Research Institute (Sagami CRI)
Priority to JP2013268109A priority Critical patent/JP6240494B2/ja
Publication of JP2014141473A publication Critical patent/JP2014141473A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6240494B2 publication Critical patent/JP6240494B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/005Compounds of elements of Group 5 of the Periodic Table without metal-carbon linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/68Preparation of metal alcoholates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/28Metal alcoholates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C33/00Unsaturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C33/26Polyhydroxylic alcohols containing only six-membered aromatic rings as cyclic part
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02118Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02183Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing tantalum, e.g. Ta2O5
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02194Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing more than one metal element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

本発明は、ニオブ酸化物膜又はタンタル酸化物膜を製造するための材料として有用な第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び該第5族金属オキソ−アルコキソ錯体を用いた第5族金属酸化物膜の作製方法に関する。
ニオブ酸化物及びタンタル酸化物などの第5族金属酸化物膜は、高屈折率で高い光透過性を示す膜として、半導体素子や光学素子などのデバイス用材料として注目されている。第5族金属酸化物膜を作製する手法としては、大別すると乾式法と湿式法の二つが挙げられる。乾式法には、スパッタリング法、イオンプレーティング法、原子層蒸着法(ALD法)、化学気相蒸着法(CVD法)などがある。湿式法にはゾル−ゲル法、有機金属塗布分解法(Metal Organic Deposition;MOD法)などがある。乾式法が大型の真空装置など特殊な製造設備を要するのに対し、湿式法は簡易な製造設備だけで実施出来る点でコストメリットがある。湿式法によって膜を作製する場合、得られる膜の品質は、製膜用材料の種類、製膜温度に大きな影響を受ける。非特許文献1及び2にはオキソ配位子とアルコキソ配位子を持つ複核ニオブ錯体が記載されている。また非特許文献3及び4にはオキソ配位子とアルコキソ配位子を持つ複核タンタル錯体が記載されている。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体は、該文献記載の錯体とは中心金属の数や配位子の数の点で異なる。また該文献には、該文献中に記載の錯体を製膜材料として用いることに関する記述は一切無い。
Russian Journal of Inorganic Chemistry、第36巻、第7号、938ページ(1991年) Inorganica Chimica Acta、第357巻、第2号、468ページ(2004年) Russian Chemical Bulletin、第45巻、第1号、115ページ(1996年) Journal of the Chemical Society,Dalton Transactions、第16号、2685ページ(2000年)
第5族酸化物膜、具体的にはニオブ酸化物膜又はタンタル酸化物膜を湿式法によってなるべく低い温度で、具体的には200℃程度以下のでも作製可能な材料として有用な、ニオブ錯体とタンタル錯体、及びその製造方法を開発することが本発明の課題である。
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、一般式(1)で示される第5属金属オキソ−アルコキソ錯体が上記課題を解決する優れた材料であることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、一般式(1)
(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu) (1)
(式中、Mはニオブ原子又はタンタル原子を表す。A、B、C、D、E、Fはそれぞれ10、1、8、8、0、16または9、1、5、9、1、14の数値を表す。)で示されることを特徴とする第5族金属オキソ−アルコキソ錯体に関する。
また本発明は、一般式(2)
Figure 0006240494
(式中、Mは前記と同義である。RはC〜C12の第三級アルキル基または一般式(2Ar)
Figure 0006240494
(式中、R,R,R,R及びRは各々独立に水素原子またはC〜Cのアルキル基を表す。)で示される置換されていてもよいフェニル基を表す。)で示される金属イミド−トリアルコキソ錯体と、酸素、空気、オゾンからなる群から選択される一種類以上の酸化剤とを反応させることを特徴とする一般式(1)
(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu) (1)
(式中、M、A、B、C、D、E、Fは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法に関する。
さらに本発明は、一般式(2a)
Figure 0006240494
(式中、Mは前記と同義である。R1aはC〜C12のアルキル基を表す。)で示される金属イミド−トリアルコキソ錯体と一般式(5)
Figure 0006240494
(式中、R,R,R,R及びRは前記と同義である。)で示されるアニリン誘導体とを含有してなる溶液と、酸素、空気、オゾンからなる群から選択される一種類以上の酸化剤とを反応させることを特徴とする一般式(1)
(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu) (1)
(式中、M、A、B、C、D、E、Fは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法に関する。
さらに本発明は、化学式(3)
Figure 0006240494
で示されるニオブオキソ−アルコキソ錯体を加熱することを特徴とする一般式(1)
(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu) (1)
(式中、M、A、B、C、D、E、Fは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法に関する。
さらに本発明は、化学式(4)
Figure 0006240494
で示されるニオブオキソ−アルコキソ錯体を加熱することを特徴とする一般式(1)
(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu) (1)
(式中、M、A、B、C、D、E、Fは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法に関する。
さらに本発明は、ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(OBu))とジアセトンアルコールとを、該ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ1モルに対しジアセトンアルコールを1.3モル以上2.0モル以下のモル比で反応させることを特徴とする、一般式(1)
(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu) (1)
(式中、M、A、B、C、D、E、Fは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法に関する。
さらに本発明は、該第5族金属オキソ−アルコキソ錯体と有機溶媒とを、重量比1:0.1〜1:1000000で含有することを特徴とする製膜用材料に関する。
さらに本発明は、該製膜用材料を基板表面に塗布し、該基板を熱処理することを特徴とする第5族金属酸化物膜の作製方法に関する。
さらに本発明は、該作製方法により作製した第5族金属酸化物膜に関する。
さらに本発明は、該第5族金属酸化物膜を、透明導電膜、高誘電率膜又は絶縁膜として用いた半導体デバイス、及び該第5族金属酸化物膜を、反射防止膜、ハードコート材、ガラスの傷補修材、ガスバリア材又は光触媒性部材として用いた光学製品に関する。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。なお本明細書中では、Me、Et、Pr、Pr、Pr、Bu、Bu、Bu、Bu、Bu、Pe、Pe、Np、Pe、Pe、Hx、Hx、Hx、Hp、Oct、Non、Ph及びOctは、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、フェニル基及び1,1,3,3−テトラメチルブチル基を示す。
本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)としては、ヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)、ヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカタンタル(Ta10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)、(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)及び(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナタンタル(Ta(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)を挙げることが出来る。なお本明細書中では、Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16及びTa10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16は一般式(1A)
Figure 0006240494
(式中、Mは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体を表し、Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14及びTa(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14は一般式(1B)
Figure 0006240494
(式中、Mは前記と同義である。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体を表すものとする。
次に、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の製造方法について説明する。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)は、下記の製造方法1〜5に従って製造することが出来る。
本発明の製造方法1は金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)と、酸素、空気、オゾンからなる群から選択される一種類以上の酸化剤とを反応させることにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)を製造する方法である。
製造方法1
Figure 0006240494
(式中、M、R、A、B、C、D、E及びFは前記と同義である。)
最初に、本発明の製造方法1において、合成原料として用いられる金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)の入手方法について説明する。金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)のRがC〜C12の第三級アルキル基の場合には、特開2008−266280に記載の方法に従って製造することが出来る。また、Rが置換されていてもよいフェニル基(2Ar)の場合には、下記の製造方法Arに従って製造することが出来る。製造方法Arは、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2a)とアニリン誘導体(5)とを反応させることにより、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2b)を製造する方法である。
製造方法Ar
Figure 0006240494
(式中、M、R1a、R、R 及びRは前記と同義である。)
製造方法Arにおいて、合成原料として用いられる金属イミド−トリアルコキソ錯体(2a)は、特開2008−266280号公報に記載の方法に従って製造することが出来る。
次にR、R1a、R、R、R、R及びRの定義について詳しく説明する。Rで表されるC〜C12の第三級アルキル基の具体例としては、tert−ブチル基、tert−ペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1−エチルー1−メチルプロピル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1,1−ジメチルペンチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチルー1−メチルブチル基、1,1,2−トリメチルブチル基、1,1,3−トリメチルブチル基、1,1,2,2−テトラメチルプロピル基、1,1−ジメチルヘキシル基、1,1−ジエチルブチル基、1−メチルー1−プロピルブチル基、1−エチルー1−メチルペンチル基、1,1,3,3−テトラメチルブチル基、1,1−ジメチルヘプチル基、1,1−ジエチルペンチル基、1,1,3,3−テトラメチルペンチル基、1,1,2、3,3−ペンタメチルブチル基、1,1−ジメチルオクチル基、1,1−ジエチルヘキシル基、1,1−ジメチルノニル基、1,1−ジエチルヘプチル基、1,1−ジメチルデシル基、1,1−ジエチルオクチル基などを例示することが出来る。
1aで表されるC〜C12アルキル基としては、直鎖状、分岐状または環状のいずれのものでも良い。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1,2,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロプロピルメチル基、シクロプロピルエチル基、シクロブチルメチル基、ヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、1,1−ジエチル−プロピル基、2−メチルシクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、オクチル基、2,5−ジメチルシクロヘキシル基、3,5−ジメチルシクロヘキシル基、1,1,3,3−テトラメチルブチル基、ノニル基、1,1,2,3,3−ペンタメチルブチル基、デシル基、1,1―ジエチル―3,3−ジメチルブチル基、アダマンチル基、1,1−ジメチルオクチル基、1,1−ジプロピルブチル基、ウンデシル基、ドデシル基、1,1−ジメチルデシル基、1,1−ジエチルオクチル基などを例示することができる。
,R,R,R及びRで表されるC〜Cのアルキル基としては、直鎖状、分岐状または環状のいずれのものでも良く、具体的には、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、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、シクロプロピルメチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、シクロプロピルエチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1,2,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、シクロヘキシル基などを例示することができる。置換されていてもよいフェニル基(2Ar)の具体的な例を表1〜18に示した。
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
Figure 0006240494
本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法1の原料として用いることが出来る金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)としては、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体を収率よく製造できる点で、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(tert−ペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−エチルー1−メチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2−トリメチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジメチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジエチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−エチルー1−メチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2−トリメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,3−トリメチルブチル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2,2−テトラメチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジエチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−メチルー1−プロピルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−エチルー1−メチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジメチルヘプチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジエチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,3,3−テトラメチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2、3,3−ペンタメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジメチルオクチル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジエチルヘキシルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2−メチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2−エチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2−イソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3−メチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3−エチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3−イソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(4−メチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(4−エチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(4−イソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(4−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,4−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,5−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,6−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,6−ジエチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,6−ジイソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,6−ジ−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3,4−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3,5−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3,5−ジエチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3,5−ジイソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3,5−ジ−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,4−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,5−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,6−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,4,5−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,4,6−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,4,6−トリエチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,4,6−トリイソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,4,6−トリ−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(3,4,5−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,4,5−テトラメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,4,6−テトラメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,5,6−テトラメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(2,3,4,5,6−ペンタメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(tert−ペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−エチルー1−メチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2−トリメチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジメチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジエチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−エチルー1−メチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2−トリメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,3−トリメチルブチル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2,2−テトラメチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジエチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−メチルー1−プロピルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−エチルー1−メチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジメチルヘプチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジエチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,3,3−テトラメチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2、3,3−ペンタメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジメチルオクチル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジエチルヘキシルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2−メチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2−エチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2−イソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3−メチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3−エチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3−イソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(4−メチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(4−エチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(4−イソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(4−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,4−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,5−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,6−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,6−ジエチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,6−ジイソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,6−ジ−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3,4−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3,5−ジメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3,5−ジエチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3,5−ジイソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3,5−ジ−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3,4−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3,5−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3,6−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,4,5−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,4,6−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,4,6−トリエチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,4,6−トリイソプロピルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,4,6−トリ−tert−ブチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(3,4,5−トリメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3,4,5−テトラメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3,4,6−テトラメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(2,3,5,6−テトラメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル及び(2,3,4,5,6−ペンタメチルフェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタルが好ましく、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(tert−ペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−エチルー1−メチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2−トリメチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジメチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジエチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−エチルー1−メチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2−トリメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,3−トリメチルブチル)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,2,2−テトラメチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1−ジエチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−メチルー1−プロピルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1−エチルー1−メチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニ
オブ、(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(tert−ペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−エチルー1−メチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2−トリメチルプロピル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジメチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジエチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−エチルー1−メチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2−トリメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,3−トリメチルブチル)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,2,2−テトラメチルプロピルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1−ジエチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−メチルー1−プロピルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1−エチルー1−メチルペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル及び(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタルが更に好ましく、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(tert−ペンチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル、(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル及び(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタルが殊更好ましい。
次に、酸化剤の種類について説明する。本発明の製造方法1において用いることが出来る酸化剤は、酸素、空気及びオゾンである。これらのうち一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を任意の比率で混合して用いてもよい。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の収率が良い点で、酸素、空気を用いるのが好ましく、酸素が更に好ましい。
本発明の製造方法1における金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)と酸化剤のモル比については、収率が良い点で、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)1モルに対して等モル以上の酸化剤を反応させるのが好ましい。酸化剤が酸素又は空気であり、かつ反応容器内部の圧力が0.1MPaから0.2MPaの範囲である場合には、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)1モルに対して5倍モル以上の酸化剤を反応させることが更に好ましい。酸化剤が酸素又は空気であり、かつ反応容器内部の圧力が0.2MPa以上の場合には、金属イミド−アルコキソ錯体(2)1モルに対して等モル以上5倍モル未満の酸化剤を反応させることが更に好ましい。これらの酸化剤は、必要に応じてヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素などの不活性ガスで希釈されていても良い。本発明の製造方法1を安全に実施できる点で、酸化剤を不活性ガスで希釈して用いることが好ましい。酸化剤を希釈して用いる場合、酸化剤と不活性ガスの混合比には特に制限はなく、任意の比率で混合して用いてよい。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の収率が良い点で、酸化剤:不活性ガスの体積比が1:99から99:1の範囲が好ましく、20:80から80:20の範囲が更に好ましい。
本発明の製造方法1における反応容器内部の圧力には特に限定はなく、好ましくは0.1MPaから1MPaの範囲の中から、更に好ましくは0.1MPaから0.7MPaの範囲の中から適宜選択することによって、収率よく本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体を製造することが出来る。
なお本発明の製造方法1においては、反応温度及び金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)と酸化剤のモル比を適切に選択することよって、第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1A)または第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B)のいずれかを優先的に製造することができる。
具体的には、好ましくは反応温度が140℃から160℃の範囲であり、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)と酸化剤のモル比については金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)1モルに対して等モル以上1.5モル未満の酸化剤を反応させることにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1A)を優先的に製造することができる。
また、好ましくは反応温度が100℃から120℃の範囲であり、かつ金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)と酸化剤のモル比については金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)1モルに対して等モル以上3モル未満の酸化剤を反応させることにより、または好ましくは反応温度が140℃から160℃の範囲であり、かつ金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)と酸化剤のモル比については金属イミド−トリアルコキソ錯体(2)1モルに対して3モル以上5モル未満の酸化剤を反応させることにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B)を優先的に製造することができる。
製造方法1は有機溶媒中又は無溶媒のいずれの条件下でも実施することが出来る。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の収率が良い点で、有機溶媒中で実施するのが好ましい。用いることが出来る有機溶媒としては、反応を阻害することがない有機溶媒であれば制限はない。用いることが出来る有機溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、トリフルオロメチルベンゼン、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−プロパンジオールジメチルエーテル、1,2−ブタンジオールジメチルエーテル、1,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ブタンジオールジメチルエーテル、2,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロアルカン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのカルボン酸アミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシドなどを例示することができ、これらのうち一種類を単独で用いても良く、二種類以上の有機溶媒を任意の比率で混合して用いても良い。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の収率が良い点で、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素又はトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素が好ましい。製造方法1において有機溶媒を用いる場合、その使用量に特に制限はなく、適宜選択された量の有機溶媒を用いることにより収率良く本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)を製造することが出来る。
本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の収率が良い点で、本発明の製造方法1における反応温度は80℃から350℃の範囲が更に好ましく、80℃から200℃の範囲が殊更好ましい。
反応時間には特に限定はなく、反応容器内部の圧力が0.2MPa未満の場合は好ましくは1日から30日の範囲の中から、更に好ましくは5日から20日の範囲の中から適宜選択することによって、また反応容器内部の圧力が0.2MPa以上の場合は好ましくは1時間から48時間の範囲の中から、更に好ましくは1時間から32時間の範囲の中から適宜選択することによって、収率よく本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)を製造することが出来る。
製造方法1によって製造した本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)は、必要に応じてろ過、抽出、蒸留、昇華、沈殿、結晶化などの一般的な精製方法を適宜用いることにより精製することが出来る。
次に本発明の製造方法2について説明する。本発明の製造方法2は金属イミド−トリアルコキソ錯体(2a)、アニリン誘導体(5)及び酸化剤とを反応させることにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)を製造する方法である。
製造方法2
Figure 0006240494
(式中、M、R1a、R、R 、R、A、B、C、D、E及びFは前記と同義である。)
本発明の製造方法2は、前記の製造方法1及び製造方法Arを組み合わせて同時に実施することと同義であり、製造方法1及び製造方法Arと同様の条件に従って実施することにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)を製造することができる。
具体的なアニリン誘導体(5)としては、例えばアニリン、o−トルイジン、4−tert−ブチルアニリン等が挙げられる。
次に本発明の製造方法3について説明する。本発明の製造方法3はニオブオキソ−アルコキソ錯体(3)を加熱することにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)を製造する方法である。
製造方法3
Figure 0006240494
(式中、A、B、C、D、E及びFは前記と同義である。)
本発明の製造方法3において、合成原料として用いられるニオブオキソ−アルコキソ錯体(3)は、下記の製造方法Nb1に従って製造することが出来る。製造方法Nb1は、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2a−Nb)とベンズアルデヒドとを反応させることにより、ニオブオキソ−アルコキソ錯体(3)を製造する方法である。
製造方法Nb1
Figure 0006240494
(式中、R1aは前記と同義である。)
本発明のニオブオキソ−アルコキソ錯体(1)の製造方法3における反応温度は、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)の収率が良い点で、50℃から350℃の範囲が好ましく、80℃から200℃の範囲が更に好ましく、100℃から180℃の範囲が殊更好ましい。なお、120℃から145℃の範囲においては第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1A−Nb)を、145℃から160℃の範囲においては第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)を優先して合成することができる。
反応時間には特に限定はなく、好ましくは1時間から48時間の範囲の中から、更に好ましくは6時間から24時間の範囲の中から適宜選択することによって、収率よく本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)を製造することが出来る。
製造方法3は有機溶媒中又は無溶媒のいずれの条件下でも実施することが出来る。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)の収率が良い点で、有機溶媒中で実施するのが好ましい。用いることが出来る有機溶媒としては、反応を阻害することがない有機溶媒であれば制限はない。用いることが出来る有機溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、トリフルオロメチルベンゼン、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−プロパンジオールジメチルエーテル、1,2−ブタンジオールジメチルエーテル、1,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ブタンジオールジメチルエーテル、2,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロアルカン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのカルボン酸アミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシドなどを例示することができ、これらのうち一種類を単独で用いても良く、二種類以上の有機溶媒を任意の比率で混合して用いても良い。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)の収率が良い点で、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン及びメシチレンが好ましい。製造方法3において有機溶媒を用いる場合、その使用量に特に制限はなく、適宜選択された量の有機溶媒を用いることにより収率良く本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)を製造することが出来る。
製造方法3によって製造した本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)は、必要に応じてろ過、抽出、蒸留、昇華、沈殿、結晶化などの一般的な精製方法を適宜用いることにより精製することが出来る。
次に本発明の製造方法4について説明する。本発明の製造方法4はニオブオキソ−アルコキソ錯体(4)を加熱することにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)を製造する方法である。
製造方法4
Figure 0006240494
(式中、A、B、C、D、E及びFは前記と同義である。)
本発明の製造方法4において、合成原料として用いられるニオブオキソ−アルコキソ錯体(4)は、下記の製造方法Nb2に従って製造することが出来る。製造方法Nb2は、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2a−Nb)とアルデヒド誘導体(6)とを反応させることにより、ニオブオキソ−アルコキソ錯体(4)を製造する方法である。
製造方法Nb2
Figure 0006240494
(式中、Rはフェニル基またはC〜Cの第三級アルキル基を表す。R1aは前記と同義である。)
の定義について詳しく説明する。Rで表されるC〜Cの第三級アルキル基としては、具体的には、tert−ブチル基、tert−ペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1−エチルー1−メチルプロピル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1,1−ジメチルペンチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチルー1−メチルブチル基、1,1,2−トリメチルブチル基、1,1,3−トリメチルブチル基、1,1,2,2−テトラメチルプロピル基、1,1−ジメチルヘキシル基、1,1−ジエチルブチル基、1−メチルー1−プロピルブチル基、1−エチルー1−メチルペンチル基及び1,1,3,3−テトラメチルブチル基を例示することができる。
具体的なアルデヒド誘導体(6)としては、ピバルアルデヒド、2,2−ジメチルブタナール、2,2−ジメチルペンタナール、2−エチル―2−メチルブタナール、2,2,3−トリメチルブタナール、1,1−ジメチルヘキサナール、1,1−ジエチルブタナール、2−エチルー2−メチルペンタナール、2,2,3−トリメチルペンタナール、2,2,4−トリメチルペンタナール、2,2,3,3−テトラメチルブタナール、2,2−ジメチルヘプタナール、2,2−ジエチルペンタナール、2−メチル―2−プロピルペンタナール、2−メチル―2−エチルヘキサナール、2,2,4,4−テトラメチルペンタナール及びベンズアルデヒドを挙げることができる。ニオブオキソ−アルコキソ錯体(4)の収率が良い点で、ピバルアルデヒド、2,2−ジメチルブタナール、ベンズアルデヒドが好ましく、ピバルアルデヒド、ベンズアルデヒドが更に好ましい。
製造方法Nb2において、反応温度については特に限定はなく、RがC〜Cの第三級アルキル基である場合、好ましくは−80℃から60℃の範囲の中から、Rがフェニル基である場合、好ましくは−80℃から10℃の範囲の中から適宜選択することにより、ニオブオキソ−アルコキソ錯体(4)を収率よく製造することができる。
本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)の製造方法4における反応温度は、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)の収率が良い点で、50℃から350℃の範囲が好ましく、80℃から200℃の範囲が更に好ましく、100℃から180℃の範囲が殊更好ましい。
反応時間には特に限定はなく、好ましくは1時間から48時間の範囲の中から、更に好ましくは1時間から24時間の範囲の中から適宜選択することによって、収率よく本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)を製造することが出来る。
製造方法4は有機溶媒中又は無溶媒のいずれの条件下でも実施することが出来る。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)の収率が良い点で、有機溶媒中で実施するのが好ましい。用いることが出来る有機溶媒としては、反応を阻害することがない有機溶媒であれば制限はない。用いることが出来る有機溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、トリフルオロメチルベンゼン、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−プロパンジオールジメチルエーテル、1,2−ブタンジオールジメチルエーテル、1,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ブタンジオールジメチルエーテル、2,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロアルカン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのカルボン酸アミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシドなどを例示することができ、これらのうち一種類を単独で用いても良く、二種類以上の有機溶媒を任意の比率で混合して用いても良い。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)の収率が良い点で、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン及びメシチレンが好ましい。製造方法4において有機溶媒を用いる場合、その使用量に特に制限はなく、適宜選択された量の有機溶媒を用いることにより収率良く本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)を製造することが出来る。
製造方法4によって製造した本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1−Nb)は、必要に応じてろ過、抽出、蒸留、昇華、沈殿、結晶化などの一般的な精製方法を適宜用いることにより精製することが出来る。
次に本発明の製造方法5について説明する。本発明の製造方法5は、ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(OBu))とジアセトンアルコールとを、該ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ1モルに対しジアセトンアルコール1.3モル以上2.0モル以下のモル比で反応させることにより、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)を製造する方法である。
製造方法5
Figure 0006240494
(式中、xは1.3以上2.0以下の数値を示す。)
本発明の製造方法5において、合成原料として用いられるペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブは、下記の製造方法Nb3に従って製造することが出来る。製造方法Nb3は、金属イミド−トリアルコキソ錯体(2a−Nb)とtert−ブチルアルコールとを反応させることにより、ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブを製造する方法である。
製造方法Nb3
Figure 0006240494
(式中、R1aは前記と同義である。)
本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)の製造方法5におけるペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブとジアセトンアルコールのモル比については、ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ1モルに対して1.3モル以上2.0モル以下の範囲に限定され、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)の収率が良い点で、ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ1モルに対して1.6モル〜1.8モルのジアセトンアルコールを反応させることが好ましい。
本発明の製造方法5における反応温度には特に限定はなく、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)の収率が良い点で、−80℃から350℃の範囲が好ましく、−20℃から200℃の範囲が更に好ましく、0℃から100℃の範囲が殊更好ましい。
反応時間には特に限定はなく、好ましくは1分から10日の範囲の中から、更に好ましくは1時間から24時間の範囲の中から適宜選択することによって、収率よく本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)を製造することが出来る。
製造方法5は有機溶媒中又は無溶媒のいずれの条件下でも実施することが出来る。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)の収率が良い点で、有機溶媒中で実施するのが好ましい。用いることが出来る有機溶媒としては、反応を阻害することがない有機溶媒であれば制限はない。用いることが出来る有機溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、トリフルオロメチルベンゼン、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−プロパンジオールジメチルエーテル、1,2−ブタンジオールジメチルエーテル、1,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ブタンジオールジメチルエーテル、2,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル、ジクロロメタン、クロロホルム、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロアルカン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのカルボン酸アミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシドなどを例示することができ、これらのうち一種類を単独で用いても良く、二種類以上の有機溶媒を任意の比率で混合して用いても良い。本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)の収率が良い点で、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン及びメシチレンが好ましい。製造方法5において有機溶媒を用いる場合、その使用量に特に制限はなく、適宜選択された量の有機溶媒を用いることにより収率良く本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)を製造することが出来る。
製造方法5によって製造した本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1B−Nb)は、必要に応じてろ過、抽出、蒸留、昇華、沈殿、結晶化などの一般的な精製方法を適宜用いることにより精製することが出来る。
次に、本発明の製膜用材料について説明する。本発明の製膜用材料は、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)と有機溶媒とを、1:0.1〜1:1000000の重量比で含有してなることを特徴とする。第5族金属酸化物膜の厚みを制御しやすい点で、本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)と有機溶媒との重量比が1:1.5〜1:1000であることが好ましい。用いることが出来る有機溶媒としては、アルコール、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル、ケトン、カルボン酸及びエステルを例示することが出来る。
用いることが出来るアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、sec−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、tert−ペンンチルアルコール、シクロペンチルアルコール、ヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノールなどのモノオールや、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノールなどのセルソルブ、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、ピナコール、1,7−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,3−ノナンジオール、1,9−ノナンジオール、1,2−デカンジオール、1,10−デカンジオール、2,7−ジメチル−3,6−オクタンジオール、2,2−ジブチル−1,3−プロパンジオール、1,2−ドデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,2−テトラデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1−ヒドロキシメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、1−ヒドロキシ−2−(3−ヒドロキシプロピル)シクロヘキサン、1−ヒドロキシ−2−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、1−ヒドロキシメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン、1−ヒドロキシメチル−2−(3−ヒドロキシプロピル)ベンゼン、1−ヒドロキシ−2−(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン、1,2−ベンジルジメチロール、1,3−ベンジルジメチロール、1,2−シクロヘキサンジオール,1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、カテコールなどのジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、3−メチル−1,3,5−ペンタントリオールなどのトリオール、及び1,3,5,7−シクロオクタンテトラオールなどのテトラオールなどを例示することが出来る。
用いることが出来る脂肪族炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどを例示することが出来る。
用いることが出来る芳香族炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどを例示することが出来る。
用いることが出来るエーテルとしては、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−プロパンジオールジメチルエーテル、1,2−ブタンジオールジメチルエーテル、1,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ブタンジオールジメチルエーテル、2,3−ブタンジオールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸2−メトキシエチル、酢酸3−メトキシプロピルなどを例示することが出来る。
用いることが出来るケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、イソプロピルメチルケトン、tert−ブチルメチルケトン、アセチルアセトン、ジアセチル、シクロヘキサノンなどを例示することが出来る。
用いることが出来るカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、マロン酸、シュウ酸などを例示することが出来る。
用いることが出来るエステルとしては、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピルなどのギ酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピルなどの酢酸エステル、γ−ブチロラクトンなどの環状エステルなどを例示することが出来る。
良好な第5族金属酸化物膜を作製することが出来る点で、有機溶媒としては脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素が好ましく、芳香族炭化水素が更に好ましく、ベンゼン、トルエン又はキシレンが殊更好ましい。
また、これらの有機溶媒のうち、任意の二種類以上を任意の割合で混合して用いても良い。
本発明の製膜用材料には、必要に応じてレベリング剤、消泡剤、増粘剤、レオロジー調整剤などが含まれていても良い。
該レベリング剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン、有機変性ポリシロキサン、アクリル樹脂、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシルなどを例示することが出来る。
該消泡剤としては、シリコーン、界面活性剤、ポリエーテル、高級アルコール、グリセリン高級脂肪酸エステル、グリセリン酢酸高級脂肪酸エステル、グリセリン乳酸高級脂肪酸エステル、グリセリンクエン酸高級脂肪酸エステル、グリセリンコハク酸高級脂肪酸エステル、グリセリンジアセチル酒石酸高級脂肪酸エステル、グリセリン酢酸エステル、ポリグリセリン高級脂肪酸エステル、ポリグリセリン縮合リシノール酸エステルなどを例示することが出来る。
該増粘剤としては、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、ポリエチレングリコール、ポリウレタン、水添加ヒマシ油、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、オクチル酸アルミニウム、脂肪酸アマイド、酸化ポリエチレン、デキストリン脂肪酸エステル、ジベンジリデンソルビトール、植物油系重合油、表面処理炭酸カルシウム、有機ベントナイト、シリカ、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、カゼイン、カゼイン酸ソーダ、キサンタンゴム、ポリエーテルウレタン変性物、ポリ(アクリル酸−アクリル酸エステル)、モンモリロナイトなどを例示することが出来る。
該レオロジー調整剤としては、酸化ポリオレフィンアマイト、脂肪酸アマイド系、酸化ポリオレフィン系、ウレア変性ウレタン、メチレンジイソシアナト、トリメチレンジイソシアナト、テトラメチレンジイソシアナト、ヘキサメチレンジイソシアナト、ω,ω’−ジプロピルエーテルジイソシアナト、チオジプロピルジイソシアナト、シクロヘキシル−1,4−ジイソシアナト、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアナト、1,5−ジメチル−2,4−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、1,5−ジメチル−2,4−ビス(ω−イソシアナトエチル)ベンゼン、1,3,5−トリメチル−2,4−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、1,3,5−トリエチル−2,4−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼンなどを例示することが出来る。
また本発明の製膜用材料を他の製膜用材料と共に用いることにより、複合酸化物膜を作製することも出来る。該複合酸化物としては、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウム、ニオブ酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウムなどのニオブ酸系複合酸化物、タンタル酸リチウム、タンタル酸ナトリウム、タンタル酸カリウム、タンタル酸バリウム、タンタル酸ストロンチウム、タンタル酸バリウム、タンタル酸ストロンチウムバリウムなどのタンタル酸系複合酸化物、ニオブ又はタンタルをドープしたチタニア、ジルコニアやチタン酸ストロンチウムのドープ酸化物などを例示することが出来る。
次に、本発明の製膜用材料を用いた第5族金属酸化物膜の作製方法(以下、本発明の作製方法と称する)について説明する。本発明の作製方法は、本発明の製膜用材料を基板表面に塗布し、該基板を熱処理することにより第5族金属酸化物膜を作製する方法である。
製膜用材料を基板の表面に塗布する方法としては、湿式法による膜作製プロセスにおいて当業者が用いる一般的な方法を例示することが出来る。具体的には、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、フローコーティング法、ロールコーティング法、カーテンコーティング法、バーコーティング法、超音波コーティング法、スクリーン印刷法、刷毛塗り、スポンジ塗りなどを例示することが出来る。コストメリットが高く、良好な第5族金属酸化物膜を作製出来る点で、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、バーコーティング法が好ましい。
本発明の作製方法で用いることが出来る基板の種類には特に限定はなく、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、AAS樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリエチレンナフタレートなどの樹脂基板、及びこれらを複合した複合樹脂基板を用いることが出来る。また、ガラス、石英、陶器等のセラミックス、ケイ素、各種金属、各種金属酸化物膜、及びこれらの複合材などの無機基板も用いることが出来る。樹脂基板と無機基板を組み合わせた複合基板を用いることも出来る。
本発明の作製方法における熱処理の温度には特に限定はなく、使用する基板の熱変形温度以下が好ましい。また本発明の作製方法を用いることによって、低い温度の熱処理でも第5族金属酸化物膜を作製することが可能である。温度として具体的には20℃以上1000℃以下の範囲が好ましく、20℃以上700℃以下の範囲がとりわけ好ましく、20℃以上400℃以下の範囲が更に好ましく、20℃以上200℃以下の範囲が殊更好ましい。
熱処理時間には特に限定はなく、必要十分な熱処理を施すことが出来る点で1分から5時間の範囲内が好ましく、1分から30分の範囲内が更に好ましい。
本発明の作製方法によって、一層膜だけでなく二層以上の多層膜の作製も可能である。多層膜を作製するには、一層ずつ塗布して熱処理する方法を繰り返す順次積層方法、及び塗布を繰り返して多層を形成した後、一度に熱処理する積層方法とも可能である。
本発明の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)を用いて作製した第5族金属酸化物膜は、例えば太陽電池などの透明導電膜、半導体デバイスなどの高誘電率膜、絶縁膜、タッチパネルなどの反射防止膜、ハードコート材、ガラス等の傷補修材、ガスバリア材、光触媒性部材などとして用いることが出来る。具体的な工業製品の例としては、テレビ、ラジオ、コンピュータ、又は携帯電話等の電化製品、建築用内外装材、車両、船舶、航空機等の内外装材、ガラス繊維、ガラス粉、板ガラス等の各種ガラス、車両、船舶、航空機などの窓部材、鏡、照明器具、タイル、医療機器、医療器具、医療用材料、衛星用品、半導体等の製造における製膜装置、プラズマ処理装置(プラズマエッチング装置、プラズマクリーニング装置、アッシング装置)、光学セル、マイクロ流体チップ等に用いられる。
本発明の新規な第5族金属オキソ−アルコキソ錯体(1)と有機溶媒とを含有させることにより製膜用材料を調製し、該製膜用材料を用いることにより200℃程度の低温においても第5族金属酸化物膜を作製することが出来る。
実施例1で得られた結晶の、単結晶X線構造解析の結果の分子構造を示す図である。なお、図中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基、結晶溶媒であるジイソプロピルエーテル分子及びすべての水素原子の図示は省略している。 実施例2で得られた結晶の、単結晶X線構造解析の結果の分子構造を示す図である。なお、図中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基、結晶溶媒であるジイソプロピルエーテル分子及びすべての水素原子の図示は省略している。 実施例16で得られた結晶の、単結晶X線構造解析の結果の分子構造を示す図である。なお、図中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基、結晶溶媒であるトルエン分子及びすべての水素原子の図示は省略している。 参考例4で得られた結晶の、単結晶X線構造解析の結果の分子構造を示す図である。なお、図中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基及びすべての水素原子の図示は省略している。 参考例5で得られた結晶の、単結晶X線構造解析の結果の分子構造を示す図である。なお、図中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基及びすべての水素原子の図示は省略している。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお別途記載が無い限り、全ての反応操作はアルゴンガス雰囲気下で実施した。
参考例−1
Figure 0006240494
ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.65M)62.4mLにtert−ブチルアルコール4.58gおよびtert−ブチルアミン3.02gを加えて室温で11時間撹拌した。この溶液を五塩化ニオブ5.56g(20.6mmol)のヘキサン(20mL)懸濁液に加え、室温で24時間撹拌した。不溶物をろ過し、ろ液から溶媒を減圧留去した。得られた残渣を減圧蒸留することにより、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))を無色の液体として得た。収量6.04g(収率77%)。
H NMR(500MHz,C)δ1.38(s,27H),1.37(s,9H)。
13C NMR(125MHz,C)δ77.5(br),66.2(br),33.8,32.9。
参考例−2
Figure 0006240494
ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.65M)36.7mLにtert−ブチルアルコール2.70gおよびtert−ブチルアミン1.77gを加えて室温で12時間撹拌した。この溶液を五塩化タンタル4.34g(12.1mmol)のヘキサン(10mL)懸濁液に加え、室温で8時間撹拌した。不溶物をろ過し、ろ液から溶媒を減圧留去した。得られた残渣を減圧蒸留することにより、(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル(Ta(NBu)(OBu))を無色の液体として得た。収量4.48g(収率78%)。
H NMR(500MHz,C)δ1.43(s,9H),1.38(s,27H)。
13C NMR(125MHz,C)δ77.9,64.4,35.3,33.0。
実施例−1
Figure 0006240494
反応容器に(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))2.03g(5.30mmol)とトルエン7.5mLを混合して調製した溶液を入れて凍結脱気した後、内容積5リットルの風船に満たした酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)を反応容器内に導入した。該溶液を379時間還流した後、反応溶液から減圧下で揮発成分を除去した。残った固体にトルエン10mLを加えて可溶成分を抽出した。抽出液にアセトニトリル40mLを加えて粗生成物を析出させた後、該粗生成物をアセトニトリル5mLで3回洗浄した。該粗生成物を再度トルエン2mLに溶かして均一溶液とした後、アセトニトリル40mLを加えて白色固体を析出させた。該白色固体をアセトニトリル5mLで3回洗浄した後、減圧下乾燥させることにより、ヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)を白色固体として得た。収量0.55g(収率44%)。
H NMR(500MHz,C)δ1.71(s,36H),1.68(s,36H),1.67(s,36H),1.58(s,36H)。
13C NMR(125MHz,C)δ83.1,83.0,82.6,82.1,32.5,31.7,31.5,31.2。
上記で得たNb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)1633.3mgをジイソプロピルエーテル2.0mLに溶かして調製した溶液を2mLバイアル管に入れ、該バイアル管をアセトニトリル1.2mLを入れた20mLバイアル管内に設置し、20mLバイアル管を密閉して6日間静置することにより、無色の平板状単結晶を得た。
得られたNb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16の結晶を、単結晶X線構造解析装置(Rigakuイメージングプレート単結晶自動X線構造解析装置R−AXIS RAPID II)を用いて解析し、その分子構造及び結晶構造を決定した。解析結果のORTEP(Oak Ridge Thermal Ellipsoid Program)図を図1に示す。構造解析精密化における最終のR値は0.06であった。最終のRw値は0.12であった。なお、図1中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基、結晶溶媒であるジイソプロピルエーテル分子及びすべての水素原子の図示を省略している。
組成式:C6414433Nb10・C14
結晶系:斜方晶
空間群:Pnnn(#48)
Z:2
計算密度:1.498 g/cm
格子定数:a=14.07Å、b=14.80Å、c=26.33Å、α=β=γ=90°
上記測定の結果より、上記反応で得た生成物Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16は、10個のニオブ原子が17個の酸素原子により架橋され、16個のtert−ブチルオキシ基が周囲に結合した構造であることが分かった。またNb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16とジイソプロピルエーテルが1:1のモル比で結晶中に含まれていることが分かった。
実施例−2
Figure 0006240494
反応容器に(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル(Ta(NBu)(OBu))2.48g(5.26mmol)とトルエン3mLを混合して調製した溶液を入れて凍結脱気した後、内容積5リットルの風船に満たした酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)を反応容器内に導入した。該溶液を187時間還流した後、反応溶液から減圧下で揮発成分を除去した。残った固体にトルエン3mLを加えて可溶成分を抽出した。抽出液にアセトニトリル24mLを加えて粗生成物を析出させた後、該粗生成物をアセトニトリル8mLで3回洗浄した。該粗生成物を再度トルエン5mLに溶かして均一溶液とした後、アセトニトリル40mLを加えて白色固体を析出させた。該白色固体をアセトニトリル3mLで3回洗浄した後、減圧下乾燥させることにより、ヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカタンタル(Ta10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)を白色固体として得た。収量0.90g(収率53%)。
H NMR(500MHz,C)δ1.69(s,36H),1.66(s,36H),1.65(s,36H),1.59(s,36H)。
13C NMR(125MHz,C)δ82.2,81.3,81.2,79.9,32.6,32.0,31.9,31.6。
上記で得たTa10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)1634.0mgをジイソプロピルエーテル0.7mLに溶かし、該溶液を2mLバイアル管に入れ、該バイアル管をアセトニトリル0.7mLを入れた20mLバイアル管内に設置し、20mLバイアル管を密閉して3日間静置することにより、無色の針状単結晶を得た。
得られたTa10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16の結晶を、単結晶X線構造解析装置(Rigakuイメージングプレート単結晶自動X線構造解析装置R−AXIS RAPID)を用いて解析し、その分子構造及び結晶構造を決定した。解析結果のORTEP図を図2に示す。構造解析精密化における最終のR値は0.11であった。最終のRw値は0.24であった。なお、図2中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基、結晶溶媒であるジイソプロピルエーテル分子及びすべての水素原子の図示は省略している。
組成式:C6414433Ta10・C14
結晶系:斜方晶
空間群:Pnnn(#48)
Z:2
計算密度:2.044 g/cm
格子定数:a=14.00Å、b=14.80Å、c=26.29Å、α=β=γ=90°
上記測定の結果より、上記反応で得た生成物Ta10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16は、10個のタンタル原子が17個の酸素原子により架橋され、16個のtert−ブチルオキシ基が周囲に結合した構造であることが分かった。またTa10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16とジイソプロピルエーテルが1:1のモル比で結晶中に含まれていることが分かった。
実施例−3
アルゴン雰囲気下で、実施例1で得たNb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)160.04gをトルエン0.8mLに溶かし、シリンジフィルター(Millipore社製SLLGM25NS孔径0.20μm)を通して不溶物をろ別することにより、製膜用材料Nb−01を得た。
実施例−4
アルゴン雰囲気下で、実施例2で得たTa10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)160.10gをトルエン2.0mLに溶かし、シリンジフィルター(Millipore社製SLLGM25NS孔径0.20μm)を通して不溶物をろ別することにより、製膜用材料Ta−01を得た。
実施例5〜実施例10
実施例3及び実施例4に示した方法で作製した製膜用材料を、スピンコーティング法によりコーニングガラス1737基板の表面にそれぞれ塗布し、該基板を室温から110℃まで20℃/分の速度で昇温しながら加熱し、さらに110℃に保って30分間熱処理した(表19中、熱処理温度1)。その後室温まで冷却した後、該基板を再び200℃まで100℃/分の速度で昇温しながら加熱し、さらに200、400℃又は700℃で30分間熱処理(表19中、熱処理温度2)することによって第5族金属酸化物膜を作製した。得られた第5族金属酸化物膜の評価結果を表19に表す。なお、本実施例におけるスピンコーティング法の回転条件は回転数2000rpmであり、処理時間は30秒間である。膜厚及び屈折率は、エリプソメーター(日本分光製MEL−30S)を用いて測定した波長300〜800nmのスペクトルの多層膜解析をすることにより決定した。表19に記載の屈折率は、波長634nmの可視光を入射して測定した値である。
実施例で得られたニオブ又はタンタルの第5族金属酸化物膜は、屈折率が大きいことから、透明導電膜、高誘電率膜、絶縁膜、反射防止膜、ハードコート材、ガラス等の傷補修材、ガスバリア材、光触媒性部材などに好適である。
Figure 0006240494
実施例−11
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積65mLのオートクレーブに(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))1.05g(2.74mmol)とキシレン5mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を150℃で19時間加熱した後、トルエン10mLを加えて反応溶液を希釈しアセトニトリル50mLを加えて粗生成物を析出させ、上澄み液を除去した。該粗生成物をアセトニトリル5mLで洗浄した後、減圧下乾燥させた。残渣をTHF5mLに溶解させた溶液にアセトニトリル15mLを加えて沈殿を生成させ、上澄み液を除去した。残渣をアセトニトリル10mLで洗浄した後、減圧下乾燥させることにより、白色固体を得た。収量0.24g(収率37%)。該白色固体をCに溶解させH NMRおよび13C NMRを測定し、該白色固体がヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)であることを確認した。
参考例−3
Figure 0006240494
(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))10.52g(27.44mmol)とトルエン5mLを混合して調製した溶液にアニリン13.00g(139.6mmol)を加え、室温で26時間撹拌した。黄色の反応液を減圧濃縮した後、蒸留(留出温度118℃、背圧3.7×10Pa)することにより、(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NPh)(OBu))を黄色の固体として得た。収量10.50g(収率95%)。
H NMR(500MHz,C)δ7.28(d,J=8.2Hz,2H),7.15(t,J=8.2Hz,2H)、6.84(t,J=7.8Hz,1H),1.37(s,27H)。
13C NMR(125MHz,C)δ129.3、128.9、124.6、122.5、79.7、32.5。
実施例−12
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積65mLのオートクレーブに(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NPh)(OBu))1.09g(2.71mmol)とキシレン5mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を150℃で8時間45分加熱した後、トルエン10mLを加えて反応溶液を希釈し、アセトニトリル30mLを加えて粗生成物を析出させ、上澄み液を除去した。該粗生成物をトルエン10mLに溶解させた溶液の上部にアセトニトリル15mLを加えて堆積させ静置し、無色のブロック状結晶を析出させた。上澄み液を除去し、該結晶をアセトニトリル5mLで洗浄した後、減圧下乾燥させることにより、白色固体を得た。収量0.28g(収率43%)。該白色固体をCに溶解させH NMRおよび13C NMRを測定し、該白色固体がヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)であることを確認した。
実施例−13
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積65mLのオートクレーブに(1,1,3,3−テトラメチルブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NOct)(OBu))1.00g(2.27mmol)とキシレン5mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を150℃で15時間加熱した後、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をトルエン5mLに溶解させた溶液にアセトニトリル30mLを加えて粗生成物を析出させ、上澄み液を除去し減圧下乾燥させた。得られた残渣をトルエン7.5mLに溶解させた溶液の上部にアセトニトリル15mLを加えて堆積させ静置し、無色のブロック状結晶を析出させた。上澄み液を除去し、減圧下乾燥させることにより、白色固体を得た。収量0.114g(収率21%)。該白色固体をCに溶解させH NMRおよび13C NMRを測定し、該白色固体がヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)であることを確認した。
実施例−14
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積65mLのオートクレーブに(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル(Ta(NBu)(OBu))1.28g(2.72mmol)とキシレン5mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を150℃で12時間加熱した後、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をトルエン1.5mLに溶解させた溶液にアセトニトリル25mLを加えて粗生成物を析出させ、上澄み液を除去した。残渣をアセトニトリル5mLで2回洗浄した後、減圧下乾燥させた。得られた残渣をTHF7mLに溶解させた溶液の上部にアセトニトリル10mLを加えて堆積させ静置し、無色のブロック状結晶を析出させた。上澄み液を除去し、減圧下乾燥させることにより、白色固体を得た。収量0.68g(収率77%)。該白色固体をCに溶解させH NMRおよび13C NMRを測定し、該白色固体がヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカタンタル(Ta10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)であることを確認した。
実施例−15
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積120mLのオートクレーブに(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)タンタル(Ta(NBu)(OBu))1.31g(2.78mmol)とベンゾトリフルオリド10mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を110℃で24時間加熱した後、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をトルエン7.5mLに溶解させた溶液にアセトニトリル20mLを加えて粗生成物を析出させ、上澄み液を除去した。該粗生成物をアセトニトリル5mLで3回洗浄した後、減圧下乾燥させることにより、白色固体を得た。収量0.21g(収率23%)。該白色固体をCに溶解させH NMRおよび13C NMRを測定し、該白色固体がヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカタンタル(Ta10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)であることを確認した。
実施例−16
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積65mLのオートクレーブに(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))0.966g(2.52mmol)とトルエン5mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を110℃で17時間加熱した後、脱圧し再度酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧して110℃で14.5時間加熱した。反応溶液から減圧下で揮発成分を除去した後、残渣をトルエン5mLに溶解させた溶液にアセトニトリル25mLを加えて粗生成物を析出させ、上澄み液を除去した。該粗生成物をアセトニトリル10mLで3回洗浄した後、減圧下乾燥させた。残渣にトルエン12mLを加えて可溶成分を抽出し、該抽出液の上部にアセトニトリル7.5mLを堆積させて静置することで副生成物を無色の結晶として析出させた。上澄み液を採取して減圧下で揮発成分を除去し、得られた残渣をトルエン7.5mLに溶解させた溶液の上部にアセトニトリル6mLを堆積させて静置することで無色のブロック状単結晶を得た。上澄み液を除き、減圧下乾燥させることにより、(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)を白色固体として得た。収量0.112g(収率18%)。
H NMR(500MHz,C)δ1.84(s,9H),1.79(s,9H),1.75(s,9H),1.75(s,9H),1.74(s,9H),1.70(s,9H),1.69(s,9H),1.64(s,9H),1.63(s,9H),1.63(s,9H),1.61(s,9H),1.61(s,9H),1.58(s,9H),1.50(s,9H),1.44(s,9H)。
上記で得たNb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14の無色のブロック状単結晶を、単結晶X線構造解析装置(Rigakuイメージングプレート単結晶自動X線構造解析装置R−AXIS RAPID II)を用いて解析し、その分子構造及び結晶構造を決定した。解析結果のORTEP(Oak Ridge Thermal Ellipsoid Program)図を図3に示す。構造解析精密化における最終のR値は0.08であった。最終のRw値は0.09であった。なお、図3中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基、結晶溶媒であるトルエン分子及びすべての水素原子の図示を省略している。
組成式:C6013530Nb・C1416
結晶系:単斜晶
空間群:P2/c(#14)
Z:4
計算密度:1.501 g/cm
格子定数:a=23.61Å、b=16.78Å、c=25.41Å、α=γ=90°、β=95.22°
上記測定の結果より、上記反応で得た生成物Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14は、9個のニオブ原子が15個の酸素原子により架橋され、15個のtert−ブチルオキシ基が周囲に結合した構造であることが分かった。またNb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14とトルエンが1:2のモル比で結晶中に含まれていることが分かった。
実施例−17
Figure 0006240494
酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で置換した内容積150mLのオートクレーブに(フェニルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NPh)(OBu))0.609g(1.51mmol)とキシレン5mLを混合して調製した溶液を入れた後、酸素−アルゴン混合ガス(酸素:アルゴン=20モル%:80モル%)で0.50MPaに加圧した。該溶液を150℃で2時間加熱し、反応溶液から減圧下で揮発成分を除去した後、残渣をCに溶解させH NMRを測定し、(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)が生成していることを確認した。
参考例−4
Figure 0006240494
(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))5.17g(13.5mmol)とトルエン25mLを混合して調製した溶液にベンズアルデヒド1.50g(14.1mmol)を加え室温で3時間20分撹拌した後、さらにベンズアルデヒド1.54g(14.5mmol)を加え室温で2時間撹拌し、アセトニトリル75mLを加えて白色の沈殿を生成させた。上澄み液を除去し、得られた残渣をアセトニトリル25mLで洗浄した後、減圧下乾燥させることにより、(μ−tert−ブチルオキソ)ノナキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)トリス(μ−オキソ)(μ−ベンジリデンジオキソ)テトラニオブ(Nb(μ−OCHPh)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu))を白色固体として得た。収量3.00g(収率69%)。
H NMR(500MHz,C)δ8.01(d,J=7.8Hz,2H),7.77(s,1H),7.36(dd,J=7.8,7.3Hz,2H),7.20(t,J=7.3Hz,1H),1.76(s,9H),1.75(s,9H),1.70(s,9H),1.67(s,9H),1.65(s,9H),1.58(s,9H),1.52(s,9H),1.48(s,9H),1.27(s,9H),1.11(s,9H)。
上記で得たNb(μ−OCHPh)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)0.70gをトルエン10mLに溶かして調製した溶液の上部にアセトニトリル20mLを注いで堆積させ25℃で静置することにより、無色のブロック状単結晶を得た。
得られたNb(μ−OCHPh)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)の結晶を、単結晶X線構造解析装置(Rigakuイメージングプレート単結晶自動X線構造解析装置R−AXIS RAPID II)を用いて解析し、その分子構造及び結晶構造を決定した。解析結果のORTEP(Oak Ridge Thermal Ellipsoid Program)図を図4に示す。構造解析精密化における最終のR値は0.064であった。最終のRw値は0.178であった。なお、図5中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基及びすべての水素原子の図示を省略している。
組成式:C479616Nb
結晶系:単斜晶
空間群:P2/c(#14)
Z:4
計算密度:1.386 g/cm
格子定数:a=16.67Å、b=19.34Å、c=19.16Å、α=γ=90°、β=91.58°
上記測定の結果より、上記反応で得た生成物Nb(μ−OCHPh)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)は、4個のニオブ原子が4個の酸素原子、1個のtert−ブチルオキシ基及び1個のベンジリデンジオキシ基により架橋され、9個のtert−ブチルオキシ基が周囲に結合した構造であることが分かった。
実施例−18
Figure 0006240494
(μ−tert−ブチルオキソ)ノナキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)トリス(μ−オキソ)(μ−ベンジリデンジオキソ)テトラニオブ(Nb(μ−OCHPh)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu))0.161g(0.125mmol)をキシレン15mLに溶解させて調製した溶液を12時間30分還流した後、溶液の一部を採取して減圧下で揮発成分を除去し、残渣をCに溶解させた。該溶液のH NMRを測定したところ、ヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)が生成していることを確認した。
実施例−19
Figure 0006240494
内容積65mLのオートクレーブに(μ−tert−ブチルオキソ)ノナキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)トリス(μ−オキソ)(μ−ベンジリデンジオキソ)テトラニオブ(Nb(μ−OCHPh)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu))0.393g(0.305mmol)をトルエン10mLに溶解させて調製した溶液を150℃で9時間加熱した後、溶液の一部を採取して減圧下で揮発成分を除去し、残渣をCに溶解させた。該溶液のH NMRを測定したところ、(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)が生成していることを確認した。
参考例−5
Figure 0006240494
(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))5.086g(13.27mmol)とトルエン20mLを混合して調製した溶液に、ピバルアルデヒド1.120g(13.01mmol)とトルエン10mLを混合して調製した溶液を氷浴下で10分間で滴下した。氷浴下で2時間撹拌した後、減圧下で揮発成分を除去した。得られた残渣をアセトニトリル40mLで洗浄し、残渣を減圧下乾燥した。得られた残渣からトルエン15mLで可溶成分を抽出し、該抽出液の上部にアセトニトリル35mLを堆積させて25℃で静置することで無色の結晶を析出させた。上澄み液を除去し、残渣を減圧下で乾燥させることにより、(μ−tert−ブチルオキソ)デカキス(tert−ブチルオキソ)トリス(μ−オキソ)テトラキス(μ−オキソ)ペンタニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)10)を白色固体として得た。収量1.86g(収率51%)。
H NMR(500MHz,C,30℃)δ1.61(br),1.58(br),1.51(br)。
H NMR(500MHz,C,−40℃)δ1.73(s,9H),1.71(s,9H),1.65(s,9H),1.64(s,9H),1.63(s,9H),1.61(s,27H),1.56(s,9H),1.55(s,9H),1.49(s,9H)。
上記で得たNb(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)1041.1mgをトルエン2.5mLに溶かして調製した溶液の上部にアセトニトリル10mLを注いで堆積させ25℃で静置することにより、無色のブロック状単結晶を得た。
得られたNb(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)10の結晶を、単結晶X線構造解析装置(Rigakuイメージングプレート単結晶自動X線構造解析装置R−AXIS RAPID II)を用いて解析し、その分子構造及び結晶構造を決定した。解析結果のORTEP(Oak Ridge Thermal Ellipsoid Program)図を図5に示す。構造解析精密化における最終のR値は0.068であった。最終のRw値は0.114であった。なお、図4中では、tert−ブチルオキシ基の末端メチル基及びすべての水素原子の図示を省略している。
組成式:C449918Nb
結晶系:単斜晶
空間群:P2/n(#14)
Z:4
計算密度:1.498 g/cm
格子定数:a=16.90Å、b=18.63Å、c=19.46Å、α=γ=90°、β=91.98°
上記測定の結果より、上記反応で得た生成物Nb(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)10は、5個のニオブ原子が7個の酸素原子及び1個のtert−ブチルオキシ基により架橋され、10個のtert−ブチルオキシ基が周囲に結合した構造であることが分かった。
実施例−20
Figure 0006240494
(μ−tert−ブチルオキソ)デカキス(tert−ブチルオキソ)トリス(μ−オキソ)テトラキス(μ−オキソ)ペンタニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)10)0.307g(0.225mmol)をキシレン6mLに溶解させて調製した溶液を3時間20分還流し、溶液の一部を採取して減圧下で揮発成分を除去し、得られた残渣をCに溶解させた。該溶液のH NMRを測定したところ、ヘキサデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)オクタキス(μ−オキソ)デカニオブ(Nb10(μ−O)(μ−O)(μ−O)(OBu)16)と(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)が1:3のモル比で生成していることを確認した。
参考例−6
Figure 0006240494
(tert−ブチルイミド)トリ(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(NBu)(OBu))10.51g(27.42mmol)とヘキサン25mLを混合して調製した溶液にtert−ブチルアルコール4.17g(56.26mmol)を加え室温で1時間撹拌した後、減圧下で揮発成分を除去することにより、ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブを白色固体として得た。収量12.28g(収率98%)。
H NMR(500MHz,C)δ1.48(br s,半値幅15.93Hz,45H)
13C NMR(125MHz,C)δ79.8、31.6
元素分析(C、H、N)
Figure 0006240494
実施例−21
Figure 0006240494
ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ0.249g(0.543mmol)をトルエン5mLに溶解させて調製した溶液に7.65重量%のジアセトンアルコールートルエン溶液1.438g(0.947mmol)を加えて室温で22時間撹拌した後、溶液の一部を採取して減圧下で揮発成分を除去し、得られた残渣をCに溶解させた。該溶液のH NMRを測定したところ、(μ−tert−ブチルオキソ)テトラデカキス(tert−ブチルオキソ)(μ−オキソ)ペンタキス(μ−オキソ)ノナキス(μ−オキソ)ノナニオブ(Nb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)14)が生成していることを確認した。
実施例−22
アルゴン雰囲気下で、実施例16で得たNb(μ−O)(μ−O)(μ−O)(μ−OBu)(OBu)140.04gをトルエン0.8mLに溶かし、シリンジフィルター(Millipore社製SLLGM25NS孔径0.20μm)を通して不溶物をろ別することにより、製膜用材料Nb−02を得た。
実施例−23〜25
実施例22に示した方法で作製した製膜用材料Nb−02を、スピンコーティング法によりコーニングガラス1737基板の表面にそれぞれ塗布し、該基板を室温から110℃まで20℃/分の速度で昇温しながら加熱し、さらに110℃に保って30分間熱処理した(表21中、熱処理温度1)。その後室温まで冷却した後、該基板を再び200℃まで100℃/分の速度で昇温しながら加熱し、さらに200℃、400℃又は700℃で30分間熱処理(表21中、熱処理温度2)することによって作製した膜をそれぞれX線光電子分光法により分析した。得られた第5族金属酸化物膜の評価結果を表21に表す。なお、本実施例におけるスピンコーティング法の回転条件は回転数2000rpmであり、処理時間は30秒間である。
Figure 0006240494
実施例−23〜25で得られたニオブ酸化物膜は、透明導電膜、高誘電率膜、絶縁膜、反射防止膜、ハードコート材、ガラス等の傷補修材、ガスバリア材、光触媒性部材などに好適である。

Claims (13)

  1. 一般式(1A)
    Figure 0006240494
    (式中、Mはニオブ原子又はタンタル原子を表す。)または一般式(1B)
    Figure 0006240494
    (式中、Mはニオブ原子を表す。)で示される第5族金属オキソ−アルコキソ錯体。
  2. 一般式(2)
    Figure 0006240494
    (式中、Mはニオブ原子又はタンタル原子を表す。RはC〜C12の第三級アルキル基または一般式(2Ar)
    Figure 0006240494
    (式中、R,R,R,R及びRは各々独立に水素原子またはC〜Cのアルキル基を表す。)で示される置換されていてもよいフェニル基を表す。)で示される金属イミド−トリアルコキソ錯体と、酸素、空気、オゾンからなる群から選択される一種類以上の酸化剤とを反応させることを特徴とする請求項に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  3. 一般式(2a)
    Figure 0006240494
    (式中、Mはニオブ原子又はタンタル原子を表す。R1aはC〜C12のアルキル基を表す。)で示される金属イミド−トリアルコキソ錯体と一般式(5)
    Figure 0006240494
    (式中、R,R,R,R及びRは各々独立に水素原子またはC〜Cのアルキル基を表す。)で示されるアニリン誘導体及び酸素、空気、オゾンからなる群から選択される一種類以上の酸化剤とを反応させることを特徴とする請求項に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  4. 酸化剤が酸素又は空気であることを特徴とする請求項2又は3に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  5. 酸化剤が酸素であることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  6. 化学式(3)
    Figure 0006240494
    で示されるニオブオキソ−アルコキソ錯体を加熱することを特徴とする請求項に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  7. 化学式(4)
    Figure 0006240494
    で示されるニオブオキソ−アルコキソ錯体を加熱することを特徴とする請求項に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  8. ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ(Nb(OBu))とジアセトンアルコールとを、該ペンタキス(tert−ブチルオキソ)ニオブ1モルに対しジアセトンアルコールを1.3モル以上2.0モル以下のモル比で反応させることを特徴とする、請求項に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体の製造方法。
  9. 請求項に記載の第5族金属オキソ−アルコキソ錯体と有機溶媒とを、重量比1:0.1〜1:1000000で含有することを特徴とする製膜用材料。
  10. 有機溶媒が脂肪族炭化水素又は芳香族炭化水素であることを特徴とする請求項に記載の製膜用材料。
  11. 請求項9又は10に記載の製膜用材料を基板表面に塗布し、該基板を熱処理することを特徴とする第5族金属酸化物膜の作製方法。
  12. 熱処理温度が20℃以上400℃以下であることを特徴とする、請求項11に記載の作製方法。
  13. 熱処理温度が20℃以上200℃以下であることを特徴とする、請求項11又は12に記載の作製方法。
JP2013268109A 2012-12-28 2013-12-25 第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法 Active JP6240494B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013268109A JP6240494B2 (ja) 2012-12-28 2013-12-25 第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012286956 2012-12-28
JP2012286956 2012-12-28
JP2013268109A JP6240494B2 (ja) 2012-12-28 2013-12-25 第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014141473A JP2014141473A (ja) 2014-08-07
JP6240494B2 true JP6240494B2 (ja) 2017-11-29

Family

ID=51021419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013268109A Active JP6240494B2 (ja) 2012-12-28 2013-12-25 第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9663541B2 (ja)
EP (1) EP2939996B1 (ja)
JP (1) JP6240494B2 (ja)
KR (1) KR102064728B1 (ja)
CN (1) CN104884417B (ja)
TW (1) TWI618712B (ja)
WO (1) WO2014104358A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6833281B2 (ja) * 2017-03-29 2021-02-24 東ソー株式会社 酸化ニオブ被覆メソポーラスシリカ及びその製造方法
US20210189145A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-24 L'Air Liquide, Société Anonyme pour I'Etude et I'Exploitation des Procédés Georges Claude Group v element-containing film forming compositions and vapor deposition of group v element-containing film

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5895615A (ja) * 1981-11-30 1983-06-07 Nippon Soda Co Ltd 酸化ニオブ薄膜形成用組成物
JPS5978929A (ja) * 1982-10-28 1984-05-08 Nippon Soda Co Ltd 酸化ニオブの薄膜形成用組成物
JPH08333672A (ja) * 1995-06-06 1996-12-17 Nissin Electric Co Ltd 光学部品の製造方法
US6002031A (en) * 1998-09-04 1999-12-14 International Business Machines Corporation Metal alkoxyalkoxidecarboxylates and use to form films
JP2004104080A (ja) * 2002-07-19 2004-04-02 Jsr Corp タンタル酸化物膜、その製造法および用途
JP2004221239A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜形成方法
JP2004359532A (ja) * 2003-04-09 2004-12-24 Jsr Corp タンタル酸化物膜形成用組成物、タンタル酸化物膜およびその製造方法
JP2006195301A (ja) * 2005-01-17 2006-07-27 Konica Minolta Opto Inc 光学素子
JP2007182605A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Konica Minolta Holdings Inc 薄膜形成方法及び薄膜
JP5148186B2 (ja) 2006-08-28 2013-02-20 東ソー株式会社 イミド錯体、その製造方法、金属含有薄膜及びその製造方法
MY145938A (en) 2007-02-14 2012-05-31 Avantor Performance Mat Inc Peroxide activated oxometalate based formulations for removal of etch residue
JP2011066262A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150100700A (ko) 2015-09-02
CN104884417B (zh) 2017-03-15
EP2939996B1 (en) 2018-03-21
TWI618712B (zh) 2018-03-21
US9663541B2 (en) 2017-05-30
EP2939996A1 (en) 2015-11-04
KR102064728B1 (ko) 2020-01-10
WO2014104358A1 (ja) 2014-07-03
US20150353588A1 (en) 2015-12-10
JP2014141473A (ja) 2014-08-07
EP2939996A4 (en) 2016-08-10
CN104884417A (zh) 2015-09-02
TW201431869A (zh) 2014-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5877832B2 (ja) 酸化インジウム含有層を製造するためのインジウムオキソアルコキシド、その製造方法及びその使用
KR101371995B1 (ko) 도포액 및 이 도포액을 이용한 티탄산계 세라믹스막의제조방법
KR101289950B1 (ko) 니오브 2-에틸헥사노에이트 유도체, 그 유도체의 제조방법, 그 유도체를 함유하는 유기산 금속염 조성물, 및 그조성물을 이용한 박막의 제조 방법
JP5823141B2 (ja) 酸化亜鉛系膜の製造方法
JP6240494B2 (ja) 第5族金属オキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及び第5族金属酸化物膜の作製方法
JP6213173B2 (ja) チタン酸化物膜の製造方法及びチタン酸化物膜
EP2754638B1 (en) Film-forming material, group iv metal oxide film and vinylene diamide complex
JP6240496B2 (ja) タンタルオキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及びタンタル酸化物膜の作製方法
JP6240495B2 (ja) ニオブオキソ−アルコキソ錯体、その製造方法及びニオブ酸化物膜の作製方法
Woods et al. CVD of Titanium Oxide Thin Films from the Reaction of Tetrakis (dimethylamido)‐titanium with Oxygen
JP5080816B2 (ja) 塗布液組成物および該塗布液組成物を用いる金属酸化物膜の製造方法
KR20020062174A (ko) 화학증착용 유기티탄 전구체 및 그의 제조 방법
JP2014047198A (ja) ビニレンジアミド錯体とその製造方法及び酸化物膜の作製方法
JP2013067609A (ja) ビニレンジアミド錯体、その製造方法、チタン酸化物膜及びケイ素酸化物膜の作製方法
JP2013216560A (ja) Iv族金属酸化物膜の作製方法
JP4932183B2 (ja) 有機酸金属塩組成物及び該組成物を用いた薄膜の製造方法
JP2008174392A (ja) セラミックス膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170808

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170929

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6240494

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150