JPH093190A - ポリ−o−ヒドロキシアミドの製造方法 - Google Patents
ポリ−o−ヒドロキシアミドの製造方法Info
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Abstract
ノフェノールと反応させることによりアルカリに可溶性
でゲル化しない高モル質量のポリ−o−ヒドロキシアミ
ドを製造することのできる生産に有利な方法を提供す
る。 【解決手段】 ラクトンに入れたビス−o−アミノフェ
ノールの溶液に活性化ジカルボン酸誘導体の溶液を加
え、その際得られる混合物に第三アミンを加え、その際
ラクトンは以下の構造式: 【化1】 [式中A=−(CR1R2)m−又は−(CR3R4)n−N
R5−であり、その際基R1〜R5は(互いに無関係に)
以下を表す。R1、R2=水素、1〜7個の炭素原子を有
するアルキル、−CO(CH2)pCH3又は−COO
(CH2)pCH3を表し、その際p=0又は1を表し、
R3、R4=水素又は1〜3個の炭素原子を有するアルキ
ルを表し、R5=水素又はメチルを表し、m=2〜11
の整数を表し、n=1〜3の整数を表す。]を有する。
Description
酸誘導体をビス−o−アミノフェノールと反応させるこ
とによりポリ−o−ヒドロキシアミドを製造する方法に
関する。
は耐高熱性のポリマーを特に保護層及び絶縁層又は誘電
体として必要とする(これに関しては例えば「エスエイ
エムピーイー・ジャーナル(SAMPE Journa
l)」第25巻(1989年)第6号、第18〜23頁
及び「マルチチップモジュールに関する1992年国際
会議議事録(Proceedings of 1992
International Conference
of Multichip Modules)」第3
94〜400頁参照)。使用されたポリマーの幾つか、
例えば芳香族ポリエーテルのホモ及びコポリマー並びに
ポリイミド(PI)及びポリベンズオキサゾール(PB
O)の前駆体は有機溶剤中に良好に溶解し、良好な箔形
成性を示し、遠心分離法により電気デバイスに施すこと
ができる(これに関しては例えば「高性能ポリマー(H
igh Performance Polymer)」
第4巻(1992年)第2号、第73〜80頁及び「先
端技術用ポリマー(Polymers for Adv
anced Technologies)」第4巻(1
993年)第217〜233頁参照)。上記形式のポリ
マー前駆体は熱処理により環化され、即ち相応するポリ
マー(PI又はPBO)に置換される。その際最終特性
が生じる。
の種類のみならず、そのモル質量に左右される。上述の
使用にとって重要なポリマーの特性の幾つか、例えばガ
ラス遷移温度又は機械的耐性はモル質量の増加により高
めることができ、即ち改善することができる。もちろん
これらの使用に関してモル質量の上限は例えばその可溶
性により規定される。それというのも可溶性はモル質量
が増すにつれて減少するからである。従来公知の製造方
法はまず第1にモル質量を出発物質のモル比により調整
するが、しかしこれは欠点を伴うものである。
活性成分を添加して感光性によっても調整することがで
き、それにより直接、即ち補助レジストを使用せずにパ
ターン化可能である。アルカリに可溶性の前駆体を使用
する場合感光性のPBO前駆体は大抵の感光性PI前駆
体に比べてポジ法でのパターン化の利点及び水性アルカ
リ性現像剤を使用できる利点を有する(これに関しては
欧州特許第0023662号、欧州特許出願公開第02
64678号及び欧州特許第0291779号明細書参
照)。その際使用されるフォトリソグラフィによるプロ
セスは環化を除いて公知のノボラック及びキノンジアジ
ドをベースとするポジ型レジストのパターン化の際と同
様の世界的に多数の生産ラインで使用されているプロセ
スである(これに関してはソアネ(D.S.Soan
e)及びマルチネンコ(Z.Martynenko)に
よる「マイクロエレクトロニクスにおけるポリマーの基
礎及び応用(Polymers in Microel
ectronics−Fundamental and
Applications)」エルスヴィール(El
sevir)、アムステルダム、1989年、第77〜
124頁参照)。
−o−ヒドロキシアミドの製造に最もよく行われている
方法はジカルボン酸塩化物を適当なビス−o−アミノフ
ェノールと反応させることである。反応の際に生じる塩
化水素を遮断するために通常ピリジンのような可溶性塩
基を添加する(これに関しては欧州特許出願公開第02
64678号及び欧州特許第0291779号明細書参
照)。その際一般にビス−o−アミノフェノールは適当
な溶剤中の塩基と共に供され、酸塩化物は緩慢に滴下さ
れる。その際−15〜0℃の温度で操作すると有利であ
る。適当な溶剤としては例えばN,N−ジメチルアセト
アミド及びN−メチルピロリドン並びに構造の類似する
誘導体がある。
発物質間、即ちモノマー間に形成すべきポリマーのモル
質量が変換の他に、主としてそれらの両成分のモル比に
より調整される(これに関しては例えばフォルメルト
(B.Vollmert)による「ポリマー化学(Po
lymer Chemistry)」シュプリンガー出
版(Springer Verlag)ニューヨーク、
1973年、第213〜214頁参照)。従ってポリマ
ーの平均モル質量は1:1のモル比(即ち化学量論比
で)に近づくにつれて大きくなる。それに対して成分の
一方が多くなるにつれてモル質量は小さくなる。
1:1のモル比では大抵の場合ゲル形成を来すことにな
り、そのためこのポリマーは使用できなくなる。反応溶
液中のゲル形成は直接肉眼でか、又はその後の溶液の濾
過の困難性から、即ちこれはフォトリソグラフィでは一
般的であるように特に小さな気孔(例えば≦1μm)を
有するフィルタを使用した場合に認められる。これを回
避するために出発成分の一方を過剰に使用する。その際
モル質量の制御可能性の他にポリマーの末端基が等しく
なり、場合によっては例えば貯蔵安定性を改善し又は高
温で網状化し、形状安定性を高めさせる基の組み込みに
適当な試薬で遮断することができる利点が生じる。それ
らの成分の一方を過剰にすることは起こり得る計量誤差
又は不純物を考慮して常に1:1の割合に対して十分隔
たっているように配分されなければならない。従って約
≧10%の過剰が適当である(これに関しては欧州特許
出願公開第0264678号及び欧州特許第02917
79号明細書参照)。しかしこの方法は既に言及したよ
うに比較的モル質量の高いポリマーを製造できないとい
う欠点を有する。
化ジカルボン酸誘導体をビス−o−アミノフェノールと
反応させることによりアルカリに可溶性でゲル化しない
高モル質量のポリ−o−ヒドロキシアミドを製造するこ
とのできる生産に有利な方法を提供することにある。
り、ラクトンに入れたビス−o−アミノフェノールの溶
液に活性化ジカルボン酸誘導体の溶液を加え、その際得
られる混合物に第三アミンを加え、その際ラクトンが以
下の構造式:
R5−であり、その際基R1〜R5は(互いに無関係に)
以下を表す。R1、R2=水素、1〜7個の炭素原子を有
するアルキル(線状又は分枝状)、−CO(CH2)pC
H3又は−COO(CH2)pCH3であり、その際p=0
又は1を表し、R3、R4=水素又は1〜3個の炭素原子
を有するアルキル(線状又は分枝状)を表し、R5=水
素又はメチルを表し、m=2〜11の整数を表し、n=
1〜3の整数を表す。]を有することにより解決され
る。
れている。 −(CR1R2)m−[式中mは2〜5を表し、R1及びR
2は上記と同じものを表す。]
ン(式中A=−(CR1R2)m−)を使用し、その際m
は2〜5を表し、R1又はR2は水素又はメチルを表す。
の構造を有する)ラクトンの使用により及び特殊な反応
工程により解決する。即ち本発明によりラクトンに入れ
たビス−o−アミノフェノールの溶液が供され、更にこ
の溶液にまずジカルボン酸誘導体の溶液を(有利にはラ
クトンに入れて)、次いで塩基を希釈せずに又は(有利
には)溶液の形で、有利にはラクトンに入れて添加す
る。後に記載する例に示されるように特殊な溶剤と反応
添加物の一定の順序を組合せることによってのみ所望の
結果がもたらされる。
ドロキシアミドは出発成分の一方の過剰が同程度である
場合従来技術(欧州特許出願公開第0264678号又
は欧州特許第0291779号明細書)により製造され
るポリマーよりも何倍も高いモル質量を示す。これらの
ポリ−o−ヒドロキシアミドはアセトン、ジエチレング
リコールジエチルエーテル及びN−メチルピロリドンの
ような多くの溶剤に良好に溶解する。本発明方法のもう
1つの利点は一貫して室温(約21±4℃)で操作で
き、従って冷却のための付加的作業又は費用を必要とし
ないことである。但しこの反応は室温以下の温度でも実
施可能である。
少なくとも50容量%の別の溶剤と共に使用できると有
利である。この別の溶剤は有利にはN−メチルピロリド
ン又はN,N−ジメチルアセトアミドであると有利であ
り、その際溶剤混合物も使用できる。ラクトンとしては
γ−ブチロラクトン(A=−(CH2)3−であり、即ち
5員環である)が特に有利である。これは大量に有利な
価格で市販されており、引火点(104℃)及び点火温
度(455℃)が高いため極めて生産に有利な溶剤であ
る。
クトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン−γ
−カルボン酸エチルエステル、α−メチル−γ−ブチロ
ラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、
γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、ノナン酸−
γ−ラクトン、ウンデカン酸−γ−ラクトン、ウンデカ
ン酸−δ−ラクトン、ウンデカン酸−ω−ラクトン、4
−ヒドロキシデカン酸ラクトン、5−ヒドロキシデカン
酸ラクトン、5−ヒドロキシドデカン酸ラクトン及び1
2−ヒドロキシドデカン酸ラクトンを挙げておく。ラク
トン分類には次の化合物、即ち2−オキサゾリジノン
(A=−(CH2)2−NH−、その際NHはCOと結合
している)、3−メチル−2−オキサゾリジノン及び4
−イソプロピル−2−オキサゾリジノンもある。
の混合物及び/又はビス−o−アミノフェノールの混合
物も使用可能である。この活性化ジカルボン酸誘導体は
ジカルボン酸ハンロゲン化物、特に酸塩化物、又はジカ
ルボン酸エステルであると有利である。第三アミン、即
ち塩基はピリジン又はトリエチルアミンであると有利で
ある。他の可能な塩基としてはキノリンのような複素環
式の第三窒素化合物及びメチルジエチルアミンのような
脂肪族の第三アミン並びにN,N−ジメチルアニリンの
ような脂肪族−芳香族の第三アミンがある。
ールが過剰のもを使用すると、製造されたポリ−o−ヒ
ドロキシアミドのアミノ末端基はジカルボン酸無水物で
マスキング、即ち遮断可能である。それには特にシス−
5−ノルボルネン−エンド−2,3−ジカルボン酸無水
物が適している。
−2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−アミノフェニ
ル)−プロパン14.64g(0.04モル)の溶液に
室温で攪拌下にγ−ブチロラクトン85mlに入れたジ
フェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸塩化物9.
44g(0.032モル)の溶液を滴下する。その際得
られる混合物に更にγ−ブチロラクトン10mlに入れ
たピリジン10.12g(0.128モル)の溶液を室
温で緩慢に滴下し、生じた反応溶液を更に20時間室温
で攪拌する。引続きこの末端基を遮断し、それには室温
でγ−ブチロラクトン25mlに入れたシス−5−ノル
ボルネン−エンド−2,3−ジカルボン酸無水物2.6
2g(0.016モル)を加え、更に24時間攪拌す
る。その後この反応溶液をイソプロパノール及び水から
なる混合物と共に沈澱、洗浄及び乾燥する。
アミドに対してゲル浸透クロマトグラフィにより320
00g/モル(重量平均分子量)のモル質量が検出され
る。ポリ−o−ヒドロキシアミドは市販の水性アルカリ
性現像剤に順調に溶解する。例えばジエチレングリコー
ルジエチルエーテルに入れたポリマー30質量%の溶液
は孔径1μmの膜フィルタを備えているプラスチック噴
霧器を介して問題なく濾過可能である。
州特許第0291779号明細書)によりヘキサフルオ
ル−2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−アミノフェニ
ル)−プロパン14.64g(0.04モル)をN,N
−ジメチルアセトアミド132mlに入れたピリジン1
0.12g(0.128モル)と共に攪拌下に溶解し、
得られた混合物を更に温度−10℃に冷却する。この混
合物にN,N−ジメチルアセトアミド85mlに入れた
ジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸9.44
g(0.032モル)の溶液を緩慢に滴下する。その際
得られた反応溶液をまず更に60分間−10℃で、次い
で20時間室温で攪拌する。この末端基を遮断するため
引続き室温でN,N−ジメチルアセトアミド25mlに
入れたシス−5−ノルボルネン−エンド−2,3−ジカ
ルボン酸無水物2.62g(0.016モル)の溶液を
加え、更に24時間攪拌する。その後この反応溶液をイ
ソプロパノール及び水からなる混合物と共に沈澱、洗浄
及び乾燥する。
ラフィにより検出されたポリマーのモル質量は6500
g/モル(重量平均分子量)に過ぎない。N,N−ジメ
チルアセトアミドの代わりに酸塩化物をシクロヘキサノ
ンに溶解した場合にも同様の結果が得られる。
ブチロラクトンの代わりにN,N−ジメチルアセトアミ
ドを使用する点が相違する。例1と同じ条件下にゲル浸
透クロマトグラフィにより検出されたポリマーのモル質
量は4500g/モル(重量平均分子量)に過ぎない。
N−ジメチルアセトアミドの代わりにγ−ブチロラクト
ンを使用する点が相違する。20時間室温で攪拌後、即
ち末端基を遮断する前に反応溶液中に肉眼で多数のゲル
状粒子が確認される。従ってこの反応溶液又は生じたポ
リマーは所望の目的には使用できるものではない。
Claims (10)
- 【請求項1】 ポリ−o−ヒドロキシアミドを活性化ジ
カルボン酸誘導体と反応させることによりビス−o−ア
ミノフェノールを製造する方法において、ラクトンに入
れたビス−o−アミノフェノールの溶液に活性化ジカル
ボン酸誘導体の溶液を加え、その際得られた混合物に第
三アミンを加え、その際ラクトンが以下の構造式: 【化1】 [式中A=−(CR1R2)m−又は−(CR3R4)n−N
R5−であり、その際基R1〜R5は互いに無関係に以下
を表す。R1、R2=水素、1〜7個の炭素原子を有する
アルキル、−CO(CH2)pCH3又は−COO(C
H2)pCH3であり、その際p=0又は1を表し、R3、
R4=水素又は1〜3個の炭素原子を有するアルキルを
表し、R5=水素又はメチルを表し、m=2〜11の整
数を表し、n=1〜3の整数を表す。]を有することを
特徴とするポリ−o−ヒドロキシアミドの製造方法。 - 【請求項2】 構造式(1)のラクトン[式中A=−
(CR1R2)m−を表し、その際R1、R2=水素又はメ
チルをまたm=2〜5を表す。]を使用することを特徴
とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 活性化ジカルボン酸誘導体が酸ハロゲン
化物又は酸エステルであることを特徴とする請求項1又
は2記載の方法。 - 【請求項4】 第三アミンの溶液を使用することを特徴
とする請求項1ないし3の1つに記載の方法。 - 【請求項5】 第三アミンがピリジン又はトリエチルア
ミンであることを特徴とする請求項1ないし4の1つに
記載の方法。 - 【請求項6】 活性化ジカルボン酸誘導体の混合物及び
/又はビス−o−アミノフェノールの混合物を使用する
ことを特徴とする請求項1ないし5の1つに記載の方
法。 - 【請求項7】 ラクトンを別の溶剤と共に使用し、その
際ラクトンの分量が≧50容量%であることを特徴とす
る請求項1ないし6の1つに記載の方法。 - 【請求項8】 別の溶剤がN−メチルピロリドン又は
N,N−ジメチルアセトアミドであることを特徴とする
請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 ラクトンがγ−ブチロラクトンであるこ
とを特徴とする請求項1ないし8の1つに記載の方法。 - 【請求項10】 アミノ末端基をジカルボン酸無水物で
マスキングすることを特徴とする請求項1ないし9の1
つに記載の方法。
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