JPS6336602B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、フエノール性残基の水酸基が飽和脂
肪族系保護基によつて保護されたモノマーをリビ
ングアニオン重合法により重合した後、保護基を
脱離させることを特徴とするフエノール残基を有
する狭分散高分子の製造方法に関する。 分子量分布の狭いフエノール残基を有する高分
子は、超LSIの製造に必要なレジスト材や高解像
のリソグラフイー用材料として利用することがで
きるが、これまでその実用的な合成方法が見出さ
れていない。分子量分布の狭い高分子を製造する
方法として、一般に、リビングアニオン重合法が
用いられるが、実際に、これによつて得られた分
子量分布の狭いポリイソプレン、ポリスチレン、
ポリ（α―メチルスチレン）等は高分子標準試料
やLSI製造用のレジスト材として利用されてい
る。ところが、フエノール残基を有するモノマー
の場合、プロトンがカルバニオンによつて容易に
引抜かれるため、それらの重合はリビングアニオ
ン重合法によつて行うことはできない。 一方、分子量分布の狭いポリスチレンを原料と
して、その分子量分布を広げないで、芳香族環に
水酸基を導入することは極めて困難である。最
近、tert―ブチルジメチルシランによつてｐ―ビ
ニルフエノールの水酸基を保護すれば、リチウム
ナフタレン等の開始剤を用いてリビングアニオン
重合が可能となることが報告されているが（高分
子学会予稿集、31巻、1149ページ）、この場合、
ｐ―ビニルフエノキシtert―ブチルジメチルシラ
ンは精製が難しいこととその合成に必要なtert―
ブチルジメチルシリルクロリドが極めて高価であ
ることが実用的な難点となつている。 本発明者は飽和脂肪族系保護基によつてフエノ
ール残基の水酸基を保護して得たモノマーについ
てリビングアニオン重合を試みた結果、tert―ブ
チル基等の体積の大きな基を保護基として用いれ
ば、リビングアニオン重合が可能になることを見
出し本発明に到達したものである。 すなわち、本発明の第１の目的はフエノール残
基の水酸基が飽和脂肪族系保護基により保護され
た下記一般式(1)で示されるモノマーを （但し、式中R₁は水素又は炭素数１〜12のア
ルキル基、R₂，R₃は各々炭素数１〜12のアルキ
ル基、R₄は水素又はメチル基を示す） 有機金属化合物からなるリビングアニオン重合
開始剤を用いて重合した後、飽和脂肪族系保護基
を脱離させることを特徴とするフエノール残基を
有する狭分散高分子の製造方法を提供するもので
あり、更に第２の目的は前記一般式(1)で示される
モノマーと共重合可能なモノマーとを共重合させ
た後、フエノール残基の保護基を脱離させること
を特徴とするフエノール残基を有する狭分散ブロ
ツク共重合体の製造方法を提供することにある。 前記一般式(1)で示されるモノマーは、ｎ―ブチ
ルリチウム、sec―ブチルリチウム、tert―ブチ
ルリチウム、２―メチルブチルリチウム、ナトリ
ウムナフタレン、リチウムナフタレン、ナトリウ
ムアントラセン、α―メチルスチレンテトラマー
ナトリウム、ナトリウムビフエニル等公知のリビ
ングアニオン重合開始剤を用いて、芳香族炭化水
素、環状エーテル、脂肪族炭化水素（一般には、
ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、ｎ―
ヘキサン、シクロヘキサン等が用いられる）中、
真空もしくは窒素ガス、アルゴンガス等の不活性
ガス雰囲気化で重合を行うことができ、高収率
で、分子量分布が狭くしかもあらかじめ計算され
た分子量に近い高分子を与える。このようにして
得られた高分子のエーテル結合は、その試料の分
子量分布を広げることなく、容易に化学反応によ
り切断でき、その結果、分子量分布の狭いフエノ
ール残基を有する高分子を得ることができる。 フエノール残基の水酸基がメチル基あるいはエ
チル基のような体積の比較的小さなもので保護さ
れた場合、酸素原子の保護は十分ではなく、これ
とカルバニオンとの相互作用を完全に消すことは
できない。このためこれらを重合して、分子量分
布が狭くしかも目的とする分子量をもつ高分子を
得ることは難しい。本発明では、その保護基に体
積の大きなものを用いることによつて、このよう
な問題を解決していることが特徴である。 本発明で用いられるモノマーのフエノール残基
の保護基は、飽和脂肪族系である必要がある。こ
の理由は、その保護基に２重結合が存在した場
合、重合時にその２重結合がカルバニオンの攻撃
を受けるのを防ぐのが難しくなるからである。こ
のような場合、得られた試料の分子量分布が広く
なるばかりでなく、試料全体がゲル化してしまう
こともある。 前記一般式(1)で示されるモノマーは、重合に先
立つて、通常の減圧蒸溜により精製した後、ベン
ゾフエノンナトリウム等の精製剤を用いてモノマ
ー中に含まれる不純物を除去することが好まし
い。さらに、引き続いて、トリフエニルメチルリ
チウムとリチウムブロマイドの混合物を用いて精
製することが望ましい。 前記一般式(1)で示されるモノマーから得られた
重合体の保護基のエーテル結合を切断しフエノー
ル残基をもつ高分子とする反応は、ジオキサン、
アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル
等の溶媒中加熱下塩酸または臭化水素酸を滴下す
ることによつて容易に行うことができる。あるい
は、無水の1.1，１―トリフロロ酢酸または酢酸
と臭化水素酸の混合物またはトリメチルシリルヨ
ージドの四塩化炭素あるいはクロロホルム溶液を
用いて比較的低い温度で行うことができる。これ
らの反応中、高分子の主鎖が切断されたり、分子
間に架橋反応が起こることはほとんど無く、最終
的に分子量分布の狭いフエノール残基を有する高
分子を得ることが可能である。 また、前記一般式(1)で示されるモノマーは、前
述のリビングアニオン重合開始剤と重合溶媒を用
いて、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、
シクロヘキサジエン等のジエン系のモノマー、ア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の不
飽和カルボン酸エステル類、スチレン、α―メチ
ルスチレン、ビニルトルエン、ジフエニルブタジ
エン等の芳香族環をもつモノマー、２―ビニルピ
リジン、４―ビニルピリジン、２―メチル―５―
ビニルピリジン等のビニルピリジン類、ビニルピ
リミジン類、ビニルキノリン類、ビニルカルバゾ
ール類、ビニルイミダゾール類、 （ｎ＝１〜３、R₅，R₆は各々炭素数が１〜12
のアルキル基）であらわされる。ｏ，ｍ，ｐ―，
N.Nアルキルアミノアルキレン―スチレン誘導
体類とブロツク共重合を容易に行うことが可能で
ある。このようにして得られたブロツク共重合体
のフエノール残基の保護基を前述の方法によつて
脱離すれば、分子量分布の狭いフエノール残基を
有するブロツク共重合体を得ることができる。 以上述べたようなフエノール残基をもつ高分子
は、超LSI製造用のレジスト材や高解像リングラ
フイー用の材料として、また分離膜や生体医用材
料として広範囲な用途を有するものである。 以下、本発明を実施例によつて説明する。 実施例 １ ｐ―ブロムスチレンをエーテル中でマグネシウ
ムと反応させた後、テトラヒドロフラン中で、

【式】を作用させｐ― tert―ブトキシスチレンを得た。このモノマーを
減圧蒸溜した後、ベンゾフエノンナトリウムを用
いて精製し、さらにトリフエニルメチルリチウム
とリチウムブロマイドの混合物で処理し真空蒸溜
を行つた。このように精製したモノマー10ｇと
sec―ブチルリチウム2.2×10^-4molとをナトリウ
ム鏡を通して精製したベンゼン中に投じ、重合を
行つたところ約9.8ｇの生成物が得られた。この
重合生成物の数平均分子量を膜浸透圧法により測
定したところ4.51×10⁴ｇ／molとなり、それの
GPC溶離曲線は単一ピークであり、GPC／光散
乱法により求めた重量平均分子量は4.60×10⁴
ｇ／molであつた。このように、重合は予定どお
り行われ分子量の均一な試料が得られたことが分
つた。 得られたポリ（ｐ―tert―ブトキシスチレン）
4.0ｇをアセトン400mlに溶解し、60℃、撹拌下、
この溶液に濃臭化水素酸を少量加えて加水分解を
開始させ、この後、適当量の希薄臭化水素水溶液
を加えて６時間放置した。アセトンを蒸留して追
い出し、残つた高分子の沈でんを洗浄後乾燥した
ところその重量は2.7ｇであつた。このようにし
て得られた高分子の数平均分子量は3.10×10⁴
ｇ／mol、GPC／光散乱法により求めた重量平均
分子量は3.20×10⁴ｇ／molであり、そのGPC溶
離曲線は単一ピークを示した。また、その元素分
析値は、炭素79.7％、水素6.8％、酸素13.5％（い
ずれも重量％）とポリ（Ｐ―ビニルフエノール）
に対する計算値に近く、赤外吸収スペクトルにお
いてもポリ（ｐ―ビニルフエノール）に予想され
る吸収バンドが現われた。これらの結果から、最
終的に分子量分布の狭いポリ（ｐ―ビニルフエノ
ール）が得られたことは明らかである。 実施例 ２ ｐ―ブロムα―メチルスチレンをエーテル中で
マグネシウムと反応させた後、テトラヒドロフラ
ン中で

【式】を作用 させ、

【式】 の構造のモノマーを得た。実施例１と同様に精製
したこのモノマー14ｇを開始剤にsec―ブチルリ
チウム2.4×10^-4molを用いて実施例１と同様に重
合したところ約9.5ｇの生成物が得られた。この
重合生成物の数平均分子量は6.5×10⁴ｇ／mol、
重量平均分子量は6.7×10⁴ｇ／molであり、GPC
溶離曲線は単一ピークを示した。 このポリマーを無水の1.1.1―トリフロロ酢酸
を用い室温で約３時間処理した後、水に注いで沈
でん物を回収し、洗浄、乾燥を行つた。得られた
試料の分子量を測定したところ数平均分子量と重
量平均分子量はそれぞれ4.3×10⁴ｇ／molと4.5×
10⁴ｇ／molであつた。この元素分析値は、炭素
80.0％、水素7.8％、酸素12.2％（いずれも重量
％）とポリ（ｐ―ヒドロキシα―メチルスチレ
ン）に対する計算値に近く、赤外吸収スペクトル
においてもこのポリマーに予想される吸収バンド
が現われた。これらの結果から最終的に分子量分
布の狭いポリ（ｐ―ヒドロキシα―メチルスチレ
ン）が得られたことは明らかである。 実施例 ３ ナトリウム鏡を通して精製したベンゼン中で、
sec―ブチルリチウム3.2×10^-4molを開始剤に用
いて、スチレン7.0ｇと実施例１で得られたｐ―
tert―ブトキシスチレン8.5ｇを２段階で投入して
ブロツク共重合を行つた。重合に先立つて、スチ
レンは水素化カルシウムで乾燥し減圧蒸溜した後
さらにベンゾフエノンナトリウムで精製し、真空
蒸溜を行つた。また、ｐ―tert―ブトキシスチレ
ンは実施例１と同様な方法で精製した。重合収率
は96％であつた。得られたブロツク共重合体の数
平均分子量は4.7×10⁴ｇ／molで、このGPC溶離
曲線は狭い単一ピークであつた。このようにブロ
ツク共重合は予定どうりに行なわれ分子量分布の
狭い試料が得られたことが分る。 このブロツク共重合体をメチルエチルケトンに
溶解し、60℃、撹拌下、この溶液に濃臭化水素酸
を少量加えて加水分解を開始させ、この後、適当
量の希薄臭化水素溶液を加えて６時間放置した。
メチルエチルケトンを追い出すことによつ生じた
沈でんをメタノールで洗浄、乾燥して得られた試
料の数平均分子量は3.9×10⁴ｇ／molであり、
GPC溶離曲線は狭い単一ピークであつた。この
試料の赤外吸収スペクトルを観察したところtert
―ブトキシ基に由来する吸収バンドは認められ
ず、スチレンとｐ―ビニルフエノールのブロツク
共重合体に予想される赤外吸収スペクトルである
ことが分つた。また、元素分析値は、炭素86.4
％、水素7.4％、酸素6.2％（いずれも重量％）で
あり、いずれも予想値に近い値であつた。 以上の結果から、分子量分布の狭いスチレンと
ｐ―ビニルフエノールのブロツク共重合体が得ら
れたことは確実である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機金属化合物からなるリビングアニオン重
   合開始剤を用いてフエノール残基の水酸基が飽和
   脂肪族系保護基により保護された下記一般式で示
   されるモノマー （但し、式中R₁は水素又は炭素数１〜12のア
   ルキル基、R₂，R₃は各々炭素数１〜12のアルキ
   ル基、R₄は水素又はメチル基を示す。）を単独重
   合あるいはこれと共重合可能なモノマーとブロツ
   ク共重合した後、飽和脂肪族系保護基を脱離させ
   ることを特徴とするフエノール残基を有する狭分
   散高分子の製造方法。 ２ 有機金属化合物が、ｎ―ブチルリチウム、
   sec―ブチルリチウム、tert―ブチルリチウム、
   ２―メチルブチルリチウム、ナトリウムナフタレ
   ン、リチウムナフタレン、ナトリウムアントラセ
   ン、α―メチルスチレンテトラマーナトリウム又
   はナトリウムビフエニルである特許請求の範囲第
   １項に記載の製造方法。 ３ 共重合可能なモノマーがブタジエン、イソプ
   レン、ペンタジエン、シクロヘキサジエン等のジ
   エン系モノマー、アクリル酸エステル、メタクリ
   ル酸エステル等の不飽和カルボン酸エステル、ス
   チレン、α―メチルスチレン、ビニルトルエン、
   ジフエニルブタジエン等の芳香族環をもつモノマ
   ー、２―ビニルピリジン、４―ビニルピリジン、
   ２―メチル―５―ビニルピリジン等のビニルピリ
   ジン類、ビニルピリミジン類、ビニルキノリン
   類、ビニルカルバゾール類、ビニルイミダゾール
   類又は一般式 （ｎ＝１〜３、R₅，R₆は各々炭素数が１〜12
   のアルキル基）で表わされるｏ，ｍ，ｐ―，N.
   Nジアルキルアミノアルキレン―スチレン誘導体
   である特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。