JPWO2003025194A1 - モノマーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、生体触媒の存在下、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、一般式１：（Ｒ１は水素原子又は置換されていてもよいアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、直接結合、又は置換されていてもよい鎖員１〜３のアルキレン基を表す。）で表されるレジスト用モノマーを製造する方法に関する。
Description
技術分野
本発明はレジスト用モノマーの製造方法に関する。
背景技術
リソグラフィー技術による微細加工用のレジストは様々な材料から調製される。例えば、半導体製造用のレジストは、１種類以上のモノマーを重合し、これに添加剤、酸発生剤、溶剤などを加えることにより調製する。これらのレジストは、その目的に応じて、夾雑物を極力低減させる必要があるため、レジスト用モノマーの製造においても、副反応物の生成を極力低減させることが好ましい。
一般的なエステル合成法としては、アルケンと（メタ）アクリル酸の付加反応を酸触媒下で行うものや、アルコールと（メタ）アクリル酸の脱水反応（縮合剤や酸触媒）、アルコールとエステルとのエステル交換反応、酸塩化物によるエステル化反応などがある。
脂環式構造を有するレジスト用モノマーは立体的に嵩高く、酸分解性を有するため、酸触媒下の付加反応、脱水反応、エステル交換反応により合成することは、一般的には難しいと考えられる。このため、ＪＰＮ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．１９９６，３５（４Ｂ）Ｌ５２８−５３０のように、通常、酸塩化物によるエステル化反応により合成されることが多い。また、チタン、スズ含有化合物を用いたエステル交換反応によるエステル合成法も公知である。
しかしながら、レジスト用モノマーの合成では、用いられる原料アルコール自体が嵩高いため、このような公知の手法によってエステル交換反応を行う場合、触媒の失活等により反応が著しく遅くなったり、全く進行しない場合も多い。
また、前記のような化学合成法による製法では、副反応物、添加した触媒等の混入が多く、その精製に多大な労力を必要とする。従って、酸触媒を用いず、穏和な条件で行われ、かつ精製の容易な、レジスト用モノマーを製造するためのエステル合成法が望まれていた。
一方、酵素によるエステル化又はエステル交換反応が広く知られているが、酵素反応は、基質選択性及び部位選択性が高いため、一般的に、嵩高いモノマーを製造するためのエステル交換反応に利用することは難しいと考えられ、レジスト用モノマーなどの立体的に嵩高い特殊モノマーに酵素を適用した例はなかった。
発明の開示
本発明の課題は、酸触媒を用いない穏和な条件下で行われ、かつ精製の容易な、レジスト用モノマーの製造方法を提供することである。
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生体触媒の存在下、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の発明を包含する。
（１）生体触媒の存在下、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、
一般式１：
（Ｒ１は水素原子又は置換されていてもよいアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、直接結合、又は置換されていてもよい鎖員１〜３のアルキレン基を表す。）で表されるレジスト用モノマーを製造する方法。
（２）生体触媒の存在下、一般式２：
（Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｘ、Ｙ及びＺは前記と同義である。）で表される化合物と、一般式３：
（Ｒ１は前記と同義であり、Ｒ５は水素原子又は置換基を表す。）で表される化合物とを反応させて、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、一般式１：
（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｘ、Ｙ及びＺは前記と同義である。）で表されるレジスト用モノマーを製造する方法。
本明細書中、エステル交換反応とは、エステルのアルコキシ基やアシル基を他のアルコキシ基やアシル基と交換する反応をいう。
本明細書中、エステル化とは、酸をそのエステルに変換する反応をいう。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、一般式１で表される化合物はモノマーとして機能するものであれば、すなわち、重合可能なものであれば、特に限定されるものではない。
一般式１及び３において、Ｒ１は水素原子又はメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基を表す。該アルキル基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｒ１は、好ましくは、水素原子又はメチル基である。
一般式１及び２において、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、該置換基として、具体的には、水酸基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数２〜４のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数１〜４のアルキルチオ基；ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオンアミド基、ヘキサンアミド基等の炭素数１〜７のアミド基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の炭素数１〜４のアシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基；ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基；メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有しているアミノ基；ニトロ基；及びチオール基等の置換基やそれらから誘導化された置換基等が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキル基、アルキル基を有しているアミノ基等の置換基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、好ましくは、水素原子、メチル基又はエチル基である。
Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、直接結合、又は置換されていてもよい鎖員１〜３のアルキレン基、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基を表す。
Ｘ及びＹが含まれるラクトン環は、４〜１０員環のうちの任意の環構造でよく、好ましくは５〜６員環である。また、Ｘ及びＹは、１〜３個の同一又は異なる置換基を有していてもよく、該置換基として、具体的には、水酸基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数２〜４のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数１〜４のアルキルチオ基；ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオンアミド基、ヘキサンアミド基等の炭素数１〜７のアミド基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の炭素数１〜４のアシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基；ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基；メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有しているアミノ基；ニトロ基；及びチオール基等の置換基やそれらから誘導化された置換基等が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキル基、アルキル基を有しているアミノ基等の置換基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｘ及びＹにおける置換基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
また、Ｚで表される鎖員１〜３のアルキレン基は、１〜３個の同一又は異なる置換基を有していてもよく、該置換基として、具体的には、水酸基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数２〜４のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数１〜４のアルキルチオ基；ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオンアミド基、ヘキサンアミド基等の炭素数１〜７のアミド基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の炭素数１〜４のアシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基；ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基；メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有しているアミノ基；ニトロ基；及びチオール基等の置換基やそれらから誘導化された置換基等が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキル基、アルキル基を有しているアミノ基等の置換基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｚにおける置換基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
一般式３において、Ｒ５は水素原子又は置換基を表し、該置換基として、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、ペンチル基、ヘキシル基等の炭素数１〜６のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の炭素数２〜６のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；及びベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基等の置換基は、炭素数１〜４のアルコキシ基、炭素数１〜４のアルキルチオ基、炭素数１〜４のアミド基、炭素数１〜４のアシル基、シアノ基等の置換基で置換されていてもよい。Ｒ５は、好ましくは、水素原子、置換又は無置換の炭素数１〜４のアルキル基、無置換の炭素数２〜４のアルケニル基、炭素数１〜４のアルコキシ基で置換されたアルケニル基であり、特に好ましくは、水素原子、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、ビニル基、１−メトキシビニル基、１−エトキシビニル基である。
一般式１で表されるレジスト用モノマーの特に好ましい例としては、例えば、γ−ブチロラクトン−３−イル（メタ）アクリレート、メバロノラクトン（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−３−メチル−３−イル（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−２−イル（メタ）アクリレート、１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）エチル（メタ）アクリレート、パントラクトン（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−２−メチル−２−イル（メタ）アクリレート、１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）プロピル（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−３−エチル−３−イル（メタ）アクリレート及びγ−ブチロラクトン−２−エチル−２−イル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
本発明において使用する生体触媒は、前記エステル化又はエステル交換反応を触媒する能力を有する生体由来の触媒であれば、特に限定されず、その種類及び起源を問わない。微生物又は動植物由来のものが好ましく、一般にリパーゼ活性、エステラーゼ活性、プロテアーゼ活性及びアミダーゼ活性等の加水分解活性を有する酵素が特に好ましい。
これら微生物由来の酵素の代表的なものとして、例えば、天野エンザイム社リパーゼＰ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡ６（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＰ６（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＭ−１０（Ｍｕｃｏｒ属由来）、名糖産業社リパーゼＯＦ（Ｃａｎｄｉｄａ属由来）、名糖産業社リパーゼＰＬ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＱＬＭ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＳＬ（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｃｅｐａｃｉａ由来）、名糖産業社リパーゼＴＬ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｔｕｔｚｅｒｉ属由来）、名糖産業社リパーゼＭＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ由来）、東洋紡社トヨチームＬＩＰ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ＳＩＧＭＡ社Ｌｉｐａｓｅ Ｔｙｐｅ ＶＩＩ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ＳＩＧＭＡ社Ａｃｙｌａｓｅ Ｉ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｍｅｌｌｅｕｓ由来）、ＳＩＧＭＡ社Ｐｒｏｔｅａｓｅ Ｔｙｐｅ ＸＸＸＩ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ由来）、Ｆｌｕｋａ社Ｌｉｐａｓｅ（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ＮＯＶＯ社Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＩＭ ２０（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｌａｎｕｇｉｎｏｓａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＭ（Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＭＦＬ、ＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ＮＯＶＯ社Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＲＭ ＩＭ（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ由来）、ＮＯＶＯ社Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＴＬ ＩＭ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ由来）、ＮＯＶＯ社Ａｌｃａｌａｓｅ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ由来）、ＮＯＶＯ社Ｄｕｒａｚｙｍ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ属由来）、ＮＯＶＯ社Ｅｓｐｅｒａｓｅ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ属由来）、ＮＯＶＯ社Ｓａｖｉｎａｓｅ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ属由来）、ナガセ生化学工業社ビオプラーゼコンク（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ナガセ生化学工業社リリパーゼＡ−１０（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ由来）、ナガセ生化学工業社リパーゼ２Ｇ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ナガセ生化学工業社ビオプラーゼＡＬ−１５ＦＧ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″ＩＩ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＫ″Ａｍａｎｏ″２０（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−２（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−３（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−３ｐ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−６（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−８（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｉｎｏｓ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−９（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ属由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−１０（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）等が例示できる。
また、動物由来の代表的なものとして、天野エンザイム社パンクレアチン（豚由来）、ＳＩＧＭＡ社Ｐｏｒｃｉｎｅ Ｐａｎｃｒｅａｓ Ｌｉｐａｓｅ（豚由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−７（豚由来）等が、更に植物由来の代表的なものとしてＳＩＧＭＡ社Ｐａｐａｉｎ等が例示できる。
前記の酵素としては、天野エンザイム社リパーゼＰ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″ＩＩ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＫ″Ａｍａｎｏ″２０（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、名糖産業社リパーゼＯＦ（Ｃａｎｄｉｄａ属由来）、名糖産業社リパーゼＰＬ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＱＬＭ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＳＬ（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｃｅｐａｃｉａ由来）、名糖産業社リパーゼＴＬ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｔｕｔｚｅｒｉ由来）、名糖産業社リパーゼＭＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ由来）、ＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−２（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−６（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−９（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−１０（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）が好ましい。
更に、前記のような単離された粗酵素又は精製酵素のみならず、該エステル化又はエステル交換反応を触媒する能力を有する生体細胞又はその処理物をそのまま生体触媒として用いることも可能である。このような生体細胞として微生物、動物細胞、植物細胞を用いることができる。例えば、微生物を培養して得られる培養液をそのまま用いるか、又は、該培養液から遠心分離等の集菌操作によって得られる菌体又はその処理物等を用いることができる。菌体外に酵素が産生される場合は、遠心分離等の除菌操作を施した後の培養液をそのまま用いることもできるが、硫安処理等の濃縮精製操作を実施することがより有効である。菌体処理物としては、アセトン、トルエン等で処理した菌体、凍結乾燥菌体、菌体破砕物、菌体を破砕した無細胞抽出物、これらから酵素を抽出した粗酵素液等が挙げられる。
このような微生物としては特に限定されないが、代表的なものとして、例えば、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、ミクロバクテリウム（Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属、リゾムコール（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ）属、モルテエレラ（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ）属、ノカルデア（Ｎｏｃａｒｄｉａ）属、ステノトロフォモナス（Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ）属、ブレブンディモナス（Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ）属、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）属、エアロモナス（Ａｅｒｏｍｏｎａｓ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）属、デバリオマイセス（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）属、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属、フミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属、サーモマイセス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ）属、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属に属する微生物が挙げられる。
更に具体的には、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２２０）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２６７）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２７５）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １５１４）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ（ＩＡＭ １００８）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｏｖａｌｉｓ（ＩＡＭ １００２）等が、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属に属する微生物としては、例えば、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｈｉｚｏｇｅｎｅｓ（ＩＦＯ １３２５７）等が、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ等が、ミクロバクテリウム（Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属に属する微生物としては、例えば、Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｂａｒｋｅｒｉ（ＪＣＭ １３４３）等が、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｍｅｌｌｅｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ等が、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属に属する微生物としては、例えば、Ｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ（ＩＦＯ ４５７２）等が、モルテエレラ（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ｉｓａｂｅｌｌｉｎａ（ＩＦＯ ７８２４）等が、ノカルデア（Ｎｏｃａｒｄｉａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｎｏｃａｒｄｉａ ｒｕｂｒａ（ＩＦＭ １８）等が、ステノトロフォモナス（Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ ｍａｌｔｏｐｈｉｌｉａ（ＩＦＯ １２０２０）、Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ ｍａｌｔｏｐｈｉｌｉａ（ＩＦＯ １２６９０）等が、ブレブンディモナス（Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ（ＩＦＯ １４２１３）等が、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｅｑｕｉ（ＩＦＯ ３７３０）等が、エアロモナス（Ａｅｒｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌａ（ＩＦＯ ３８２０）等が、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ、Ｃａｎｄｉｄａ ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ（ＩＡＭ ４９６５）等が、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｐｉｃｈｉａ ａｎｏｍａｌａ（ＩＦＯ １４６）等が、デバリオマイセス（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ ｈａｎｓｅｎｉｉ（ＩＦＯ ３４）等が、フミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｌａｎｕｇｉｎｏｓａ等が、サーモマイセス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｉｎｏｓ等が、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ等が例示される。前記の微生物としては、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２６７）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２２０）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １５１４）、Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ（ＩＦＯ １４２１３）、Ｎｏｃａｒｄｉａ ｒｕｂｒａ（ＩＦＭ １８）、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｅｑｕｉ（ＩＦＯ ３７３０）が好ましい。
これらの微生物は公知であり、財団法人発酵研究所（ＩＦＯ）、東京大学分子細胞生物学研究所微生物微細藻類総合センター（ＩＡＭ）、理化学研究所微生物系統保存施設（ＪＣＭ）及び千葉大学真核微生物研究センター（ＩＦＭ）等から容易に入手することができる。
また、これらの微生物の変異体、又は目的の酵素遺伝子を単離し、通常の方法で各種宿主ベクター系に導入し、該ベクター系で形質転換した微生物を利用することも可能である。
本発明の反応を触媒する微生物は、例えば以下の方法により取得することができる。適当な栄養培地、例えば液体培地等を選択し、該培地により微生物を培養する。培養終了後、遠心分離等の操作を行い、培養菌体と培養上清を得る。それらを一般式２及び一般式３で表される化合物を含む溶液に添加し、例えば３０℃で振とうする。反応終了後、ＧＣ（ガスクロマトグラフィー）により一般式１で表される化合物の有無を確認することにより、活性の有無を確認する。
本発明の方法において生体触媒を反応に供するに際しては、前記の触媒活性を示す限りその使用形態は特に限定されず、これら生体触媒を常法により適当な担体に固定化して用いることもできる。固定化は、例えば、架橋したアクリルアミドゲル多糖類などで生体触媒を包括したり、又は、イオン交換樹脂、珪藻土、セラミックなどの固体担体に生体触媒を物理的、化学的に固定化することにより実施できる。生体触媒を固定化して用いることにより、触媒活性が上昇する場合が多い。更に、反応終了後の生体触媒の分離、回収が容易になるため、生体触媒を再利用できるとともに、反応生成物の単離も容易となる。
また、これら生体触媒に、凍結乾燥もしくは真空乾燥等の処理を施すことにより、又はアセトン、メタノール、エタノール等の有機溶媒処理を施すことにより、該生体触媒の水分含有量を減じることができ、このように処理した生体触媒を使用すると反応が円滑に進行する場合が多い。
本発明において、通常これら生体触媒を１種類用いるが、同様な能力を有する２種以上の生体触媒を混合して用いることも可能である。
本発明において、生体触媒源の一つである微生物の培養は、通常これらの微生物が生育し得るものであれば何れのものでも使用できる。炭素源としては、例えば、グルコース、シュークロースやマルトース等の糖類、酢酸、クエン酸やフマル酸等の有機酸又はその塩、エタノールやグリセロール等のアルコール類等を使用できる。窒素源としては、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキスやアミノ酸等の一般天然窒素源の他、各種無機アンモニウム塩、有機酸アンモニウム塩等が使用できる。その他、無機塩、微量金属塩、ビタミン等が必要に応じて適宜添加される。また、高い触媒活性を得るために、オリーブオイル、大豆油等を含有する培地、又はエステル結合もしくはアミド結合を持つ化合物等を含有する培地で培養することも有効である。
その培養は常法に従って行えばよく、例えば、ｐＨ４〜１０、温度１５〜４０℃の範囲にて好気的に６〜９６時間培養する。
本発明において、一般式１で表されるレジスト用モノマーの製造法におけるエステル化又はエステル交換反応は、以下の方法で行うことができる。
前記生体触媒の存在下、原料である一般式２で表されるアルコール又はそのエステル及び一般式３で表される化合物を混合し、溶解又は懸濁させる。そして、この溶液又は懸濁液を、温度等の条件を制御しながら反応させる。
なお、原料である一般式２で表されるアルコール又はそのエステル及び一般式３で表される化合物は、その用途および生体触媒反応であることを考慮すると、共に高純度であることが好ましく、夾雑不純物の混入を防ぐことは当然で、積極的に夾雑不純物を除去することがさらに好ましい。例えば、一般式２で表されるアルコール又はそのエステルにその製造過程に生じた副生成物、無機塩等が含まれる場合は生体触媒反応を阻害しないレベルまでそれら夾雑物を除去することが望ましい。また、公知の反応促進作用のある化合物を添加することで効率的に反応が進行する。
反応溶媒の使用は任意であり、必要に応じて適宜使用してもよい。反応溶媒を用いる場合、通常、無水の有機溶媒を使用するが、イオン交換水、緩衝液等の水性媒体を含んだ系でも反応を行うことができる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブチルアルコール、ｔ−アミルアルコール等のアルコール系溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、その他アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等を適宜使用できる。これらのうち、ｔ−ブチルアルコール、ヘキサン、オクタン、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテルが好ましい。また、これらの有機溶媒を水への溶解度以上に加えて２層系で反応を行うことも可能である。
反応液中の両原料、例えば、一般式２で表される化合物及び一般式３で表される化合物のモル比、濃度は任意であり、特に制限はない。両原料以外に反応溶媒を使用する場合においては通常、両原料の濃度は、ともに反応液の重量に対して０．１〜４０重量％の間である。生産性等を考慮すると、両原料とも０．５重量％以上の濃度で実施するのが好ましい。反応溶媒を使用しない場合は、後の処理を考慮すると、一般式３で表される化合物を一般式２で表されるアルコール又はそのエステルに対して過剰に用いる方が好ましい。この場合、好ましくは、一般式２で表されるアルコール又はそのエステルに対して、一般式３で表される化合物を５〜１０００倍当量使用する。
反応液中の生体触媒の濃度は、その使用形態及び反応条件により、適宜決定されるものであるが、通常、反応液の重量に対して０．０１〜５０重量％であり、好ましくは、０．０５〜２０重量％である。
その他の反応温度又は反応時間等の条件は使用する原料、生体触媒の活性等により、適宜決定されるもので、特に制限はないが、通常５〜８０℃で、１時間〜１週間反応させればよい。好ましくは、１０〜７０℃で、１〜１２０時間であり、このような条件で反応が終了する条件を選択することが好ましい。
更に、本発明のエステル化又はエステル交換反応中で、生成する水又はアルコール、アルデヒド等を系外に留出しながら反応することが速度論的に好ましい。そのため、減圧下で本反応を実施することも有効である。また、副生するアルコール、水等と共沸組成を作る溶剤を添加してもよい。このような溶剤としては特に限定されないが、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタンなどが挙げられる。
以上のような原料仕込み条件、生体触媒濃度、温度、溶媒、ｐＨ、反応時間及びその他の反応条件は、その条件における反応収率等を考慮して、目的とするモノマーが最も多く採取できる条件を適宜選択することが望ましい。
また、一般式１で表されるモノマーのうち、そのアルコール部分に不斉炭素を有する場合があるが、Ｒ体もしくはＳ体の対掌体又はラセミ体のいずれが反応したかは問わない。その目的及び用途の応じて、適宜生体触媒を選択し、任意の立体配置を持ったモノマーを製造できる。
生成したモノマーの反応液からの単離は、蒸留、薄膜蒸留、抽出洗浄、カラム分離など公知の単離法で行うことができる。
例えば、生体触媒を濾過等で除去後、反応終了液から反応溶媒又は未反応物を留去し、その後、蒸留又はカラム精製等で目的とするモノマーを単離できる。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願第２００１−２７７２１０号の明細書及び／又は図面に記載される内容を包含する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例の範囲に限定されるものではない。
［実施例１］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
３ｍｌのｔ−ブタノール（ｔ−ＢｕＯＨ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）、１．１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表１に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。ＧＣ分析（カラム；ジーエルサイエンス社ＴＣ−１７０１（０．２５ｍｍ×３０ｍ））により、反応終了液中のγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレート量を定量し、その収率を算出した。結果を表１に示す。
また、そのうち一部のものについては光学分割用ＧＣキャピラリーカラム（クロムパック社製Ｃｈｉｒａｓｉｌ−ＤＥＸ ＣＢカラム）により、合成されたγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの光学純度（エナンチオマー過剰率；％ｅ．ｅ．）についても分析した。
［実施例２］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
３ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを１．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表２に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表２の結果を得た。
［実施例３］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
３ｍｌのｎ−ブチルメタクリレート中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを１．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表３に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表３の結果を得た。
［実施例４］１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）エチルメタクリレートの合成
３ｍｌのｔ−ＢｕＯＨ中、α−（１−ヒドロキシエチル）−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）及び０．８７％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表４に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、反応終了液中の１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）エチルメタクリレート量を定量した。結果を表４に示す。
［実施例５］パントラクトンメタクリレートの合成
３ｍｌのｔ−ＢｕＯＨ中、パントラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）及び０．８７％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表５に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、反応終了液中のパントラクトンメタクリレート量を定量した。結果を表５に示す。
［参考例］アセトン処理菌体の調製
表６に示す微生物を以下に示す培地中で３０℃にて４８〜７２時間培養した。培養液を５ｍｌとり、遠心分離で集菌後、同量の５０ｍＭリン酸バッファー（Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４バッファー、ｐＨ７．０）で２回、同量のアセトンで３回、順次洗浄した。アセトン洗浄後の菌体を減圧下、室温で１時間乾燥した。
前記培地をオートクレーブ後、乳酸メチル及び酢酸ブチルを、それぞれ当該培地中０．０４％（Ｗ／Ｖ）となるように無菌的に加えた。
［実施例６］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１ｍｌのｔ−ＢｕＯＨ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）及び１．１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに参考例で得られたアセトン処理菌体をそれぞれ３％（Ｗ／Ｖ）となるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表６の結果を得た。
［実施例７］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１ｍｌのＭＭＡ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを１．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表７に示す微生物のアセトン処理菌体をそれぞれ３％（Ｗ／Ｖ）となるように加え、３０℃で４８時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表７の結果を得た。
［実施例８］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
表８に示す各溶媒１０ｍｌ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１０％（Ｗ／Ｖ）、１１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表８の結果を得た。
［実施例９］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１０％（Ｗ／Ｖ）、１１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、９８％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
この反応終了液をろ過し、リパーゼＰＳ−Ｄを除去した。ろ液を同量の水で２回洗浄し、減圧下ＭＭＡを留去した。実得収率９４％でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが得られた。実施例１記載のＧＣ分析に供したところ、ＧＣ面積百分率９４．１％であった。
さらに、ろ取したリパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを前述と同一の条件で同様に酵素反応に用いたところ、９７％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
［実施例１０］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１０％（Ｗ／Ｖ）、１１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこにＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５を５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、９８％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
［実施例１１］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのＭＭＡ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを５．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこにＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５を１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、減圧下（２５０ｍｍＨｇ）、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、８３％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成していた。
［実施例１２］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのＭＭＡ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを５．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、減圧下（２５０ｍｍＨｇ）、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、６１％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成していた。
［実施例１３］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１４％（Ｗ／Ｖ）、１６．５％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で１７時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、９９％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願は、そのまま参考として本明細書に取り入れるものとする。
産業上の利用の可能性
本発明の方法によれば、嵩高く、酸分解性を有するレジスト用脂環式モノマーを、酸触媒を用いない穏和な条件で、かつ精製容易に合成することができる。
本発明はレジスト用モノマーの製造方法に関する。
背景技術
リソグラフィー技術による微細加工用のレジストは様々な材料から調製される。例えば、半導体製造用のレジストは、１種類以上のモノマーを重合し、これに添加剤、酸発生剤、溶剤などを加えることにより調製する。これらのレジストは、その目的に応じて、夾雑物を極力低減させる必要があるため、レジスト用モノマーの製造においても、副反応物の生成を極力低減させることが好ましい。
一般的なエステル合成法としては、アルケンと（メタ）アクリル酸の付加反応を酸触媒下で行うものや、アルコールと（メタ）アクリル酸の脱水反応（縮合剤や酸触媒）、アルコールとエステルとのエステル交換反応、酸塩化物によるエステル化反応などがある。
脂環式構造を有するレジスト用モノマーは立体的に嵩高く、酸分解性を有するため、酸触媒下の付加反応、脱水反応、エステル交換反応により合成することは、一般的には難しいと考えられる。このため、ＪＰＮ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．１９９６，３５（４Ｂ）Ｌ５２８−５３０のように、通常、酸塩化物によるエステル化反応により合成されることが多い。また、チタン、スズ含有化合物を用いたエステル交換反応によるエステル合成法も公知である。
しかしながら、レジスト用モノマーの合成では、用いられる原料アルコール自体が嵩高いため、このような公知の手法によってエステル交換反応を行う場合、触媒の失活等により反応が著しく遅くなったり、全く進行しない場合も多い。
また、前記のような化学合成法による製法では、副反応物、添加した触媒等の混入が多く、その精製に多大な労力を必要とする。従って、酸触媒を用いず、穏和な条件で行われ、かつ精製の容易な、レジスト用モノマーを製造するためのエステル合成法が望まれていた。
一方、酵素によるエステル化又はエステル交換反応が広く知られているが、酵素反応は、基質選択性及び部位選択性が高いため、一般的に、嵩高いモノマーを製造するためのエステル交換反応に利用することは難しいと考えられ、レジスト用モノマーなどの立体的に嵩高い特殊モノマーに酵素を適用した例はなかった。
発明の開示
本発明の課題は、酸触媒を用いない穏和な条件下で行われ、かつ精製の容易な、レジスト用モノマーの製造方法を提供することである。
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生体触媒の存在下、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の発明を包含する。
（１）生体触媒の存在下、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、
一般式１：
（２）生体触媒の存在下、一般式２：
本明細書中、エステル交換反応とは、エステルのアルコキシ基やアシル基を他のアルコキシ基やアシル基と交換する反応をいう。
本明細書中、エステル化とは、酸をそのエステルに変換する反応をいう。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、一般式１で表される化合物はモノマーとして機能するものであれば、すなわち、重合可能なものであれば、特に限定されるものではない。
一般式１及び３において、Ｒ１は水素原子又はメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基を表す。該アルキル基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｒ１は、好ましくは、水素原子又はメチル基である。
一般式１及び２において、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、該置換基として、具体的には、水酸基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数２〜４のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数１〜４のアルキルチオ基；ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオンアミド基、ヘキサンアミド基等の炭素数１〜７のアミド基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の炭素数１〜４のアシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基；ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基；メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有しているアミノ基；ニトロ基；及びチオール基等の置換基やそれらから誘導化された置換基等が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキル基、アルキル基を有しているアミノ基等の置換基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、好ましくは、水素原子、メチル基又はエチル基である。
Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、直接結合、又は置換されていてもよい鎖員１〜３のアルキレン基、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基を表す。
Ｘ及びＹが含まれるラクトン環は、４〜１０員環のうちの任意の環構造でよく、好ましくは５〜６員環である。また、Ｘ及びＹは、１〜３個の同一又は異なる置換基を有していてもよく、該置換基として、具体的には、水酸基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数２〜４のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数１〜４のアルキルチオ基；ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオンアミド基、ヘキサンアミド基等の炭素数１〜７のアミド基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の炭素数１〜４のアシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基；ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基；メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有しているアミノ基；ニトロ基；及びチオール基等の置換基やそれらから誘導化された置換基等が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキル基、アルキル基を有しているアミノ基等の置換基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｘ及びＹにおける置換基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
また、Ｚで表される鎖員１〜３のアルキレン基は、１〜３個の同一又は異なる置換基を有していてもよく、該置換基として、具体的には、水酸基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等の炭素数２〜４のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数１〜４のアルキルチオ基；ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオンアミド基、ヘキサンアミド基等の炭素数１〜７のアミド基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等の炭素数１〜４のアシル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基；ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基；メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等の炭素数１〜４のアルキル基を有しているアミノ基；ニトロ基；及びチオール基等の置換基やそれらから誘導化された置換基等が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキル基、アルキル基を有しているアミノ基等の置換基は、ハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。Ｚにおける置換基としては、メチル基、エチル基が好ましい。
一般式３において、Ｒ５は水素原子又は置換基を表し、該置換基として、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、ペンチル基、ヘキシル基等の炭素数１〜６のアルキル基；ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の炭素数２〜６のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等の炭素数２〜６のアルキニル基；及びベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等のアラルキル基が挙げられる。前記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基等の置換基は、炭素数１〜４のアルコキシ基、炭素数１〜４のアルキルチオ基、炭素数１〜４のアミド基、炭素数１〜４のアシル基、シアノ基等の置換基で置換されていてもよい。Ｒ５は、好ましくは、水素原子、置換又は無置換の炭素数１〜４のアルキル基、無置換の炭素数２〜４のアルケニル基、炭素数１〜４のアルコキシ基で置換されたアルケニル基であり、特に好ましくは、水素原子、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、ビニル基、１−メトキシビニル基、１−エトキシビニル基である。
一般式１で表されるレジスト用モノマーの特に好ましい例としては、例えば、γ−ブチロラクトン−３−イル（メタ）アクリレート、メバロノラクトン（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−３−メチル−３−イル（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−２−イル（メタ）アクリレート、１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）エチル（メタ）アクリレート、パントラクトン（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−２−メチル−２−イル（メタ）アクリレート、１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）プロピル（メタ）アクリレート、γ−ブチロラクトン−３−エチル−３−イル（メタ）アクリレート及びγ−ブチロラクトン−２−エチル−２−イル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
本発明において使用する生体触媒は、前記エステル化又はエステル交換反応を触媒する能力を有する生体由来の触媒であれば、特に限定されず、その種類及び起源を問わない。微生物又は動植物由来のものが好ましく、一般にリパーゼ活性、エステラーゼ活性、プロテアーゼ活性及びアミダーゼ活性等の加水分解活性を有する酵素が特に好ましい。
これら微生物由来の酵素の代表的なものとして、例えば、天野エンザイム社リパーゼＰ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡ６（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＰ６（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＭ−１０（Ｍｕｃｏｒ属由来）、名糖産業社リパーゼＯＦ（Ｃａｎｄｉｄａ属由来）、名糖産業社リパーゼＰＬ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＱＬＭ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＳＬ（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｃｅｐａｃｉａ由来）、名糖産業社リパーゼＴＬ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｔｕｔｚｅｒｉ属由来）、名糖産業社リパーゼＭＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ由来）、東洋紡社トヨチームＬＩＰ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ＳＩＧＭＡ社Ｌｉｐａｓｅ Ｔｙｐｅ ＶＩＩ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ＳＩＧＭＡ社Ａｃｙｌａｓｅ Ｉ（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｍｅｌｌｅｕｓ由来）、ＳＩＧＭＡ社Ｐｒｏｔｅａｓｅ Ｔｙｐｅ ＸＸＸＩ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ由来）、Ｆｌｕｋａ社Ｌｉｐａｓｅ（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ＮＯＶＯ社Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＩＭ ２０（Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｌａｎｕｇｉｎｏｓａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＭ（Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＭＦＬ、ＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ＮＯＶＯ社Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＲＭ ＩＭ（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ由来）、ＮＯＶＯ社Ｌｉｐｏｚｙｍｅ ＴＬ ＩＭ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｉｎｏｓｕｓ由来）、ＮＯＶＯ社Ａｌｃａｌａｓｅ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ由来）、ＮＯＶＯ社Ｄｕｒａｚｙｍ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ属由来）、ＮＯＶＯ社Ｅｓｐｅｒａｓｅ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ属由来）、ＮＯＶＯ社Ｓａｖｉｎａｓｅ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ属由来）、ナガセ生化学工業社ビオプラーゼコンク（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ナガセ生化学工業社リリパーゼＡ−１０（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ由来）、ナガセ生化学工業社リパーゼ２Ｇ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ナガセ生化学工業社ビオプラーゼＡＬ−１５ＦＧ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″ＩＩ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＫ″Ａｍａｎｏ″２０（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−２（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−３（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−３ｐ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−６（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−８（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｉｎｏｓ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−９（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ属由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−１０（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）等が例示できる。
また、動物由来の代表的なものとして、天野エンザイム社パンクレアチン（豚由来）、ＳＩＧＭＡ社Ｐｏｒｃｉｎｅ Ｐａｎｃｒｅａｓ Ｌｉｐａｓｅ（豚由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−７（豚由来）等が、更に植物由来の代表的なものとしてＳＩＧＭＡ社Ｐａｐａｉｎ等が例示できる。
前記の酵素としては、天野エンザイム社リパーゼＰ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｃ″Ａｍａｎｏ″ＩＩ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ″Ａｍａｎｏ″Ｉ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＫ″Ａｍａｎｏ″２０（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ由来）、天野エンザイム社リパーゼＡＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ由来）、名糖産業社リパーゼＯＦ（Ｃａｎｄｉｄａ属由来）、名糖産業社リパーゼＰＬ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＱＬＭ（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）、名糖産業社リパーゼＳＬ（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｃｅｐａｃｉａ由来）、名糖産業社リパーゼＴＬ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｓｔｕｔｚｅｒｉ由来）、名糖産業社リパーゼＭＹ（Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ由来）、ＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−２（Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−６（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−９（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ由来）、ロシュ社キラザイム（ＣＨＩＲＡＺＹＭＥ）Ｌ−１０（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属由来）が好ましい。
更に、前記のような単離された粗酵素又は精製酵素のみならず、該エステル化又はエステル交換反応を触媒する能力を有する生体細胞又はその処理物をそのまま生体触媒として用いることも可能である。このような生体細胞として微生物、動物細胞、植物細胞を用いることができる。例えば、微生物を培養して得られる培養液をそのまま用いるか、又は、該培養液から遠心分離等の集菌操作によって得られる菌体又はその処理物等を用いることができる。菌体外に酵素が産生される場合は、遠心分離等の除菌操作を施した後の培養液をそのまま用いることもできるが、硫安処理等の濃縮精製操作を実施することがより有効である。菌体処理物としては、アセトン、トルエン等で処理した菌体、凍結乾燥菌体、菌体破砕物、菌体を破砕した無細胞抽出物、これらから酵素を抽出した粗酵素液等が挙げられる。
このような微生物としては特に限定されないが、代表的なものとして、例えば、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、ミクロバクテリウム（Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属、リゾムコール（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒ）属、モルテエレラ（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ）属、ノカルデア（Ｎｏｃａｒｄｉａ）属、ステノトロフォモナス（Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ）属、ブレブンディモナス（Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ）属、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）属、エアロモナス（Ａｅｒｏｍｏｎａｓ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）属、デバリオマイセス（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）属、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属、フミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属、サーモマイセス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ）属、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属に属する微生物が挙げられる。
更に具体的には、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｃｅｐａｃｉａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２２０）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２６７）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２７５）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １５１４）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ（ＩＡＭ １００８）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｏｖａｌｉｓ（ＩＡＭ １００２）等が、アグロバクテリウム（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属に属する微生物としては、例えば、Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｒｈｉｚｏｇｅｎｅｓ（ＩＦＯ １３２５７）等が、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ等が、ミクロバクテリウム（Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属に属する微生物としては、例えば、Ｍｉｃｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｂａｒｋｅｒｉ（ＪＣＭ １３４３）等が、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｍｅｌｌｅｕｓ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ等が、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属に属する微生物としては、例えば、Ｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ（ＩＦＯ ４５７２）等が、モルテエレラ（Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｍｏｒｔｉｅｒｅｌｌａ ｉｓａｂｅｌｌｉｎａ（ＩＦＯ ７８２４）等が、ノカルデア（Ｎｏｃａｒｄｉａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｎｏｃａｒｄｉａ ｒｕｂｒａ（ＩＦＭ １８）等が、ステノトロフォモナス（Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ ｍａｌｔｏｐｈｉｌｉａ（ＩＦＯ １２０２０）、Ｓｔｅｎｏｔｒｏｐｈｏｍｏｎａｓ ｍａｌｔｏｐｈｉｌｉａ（ＩＦＯ １２６９０）等が、ブレブンディモナス（Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ（ＩＦＯ １４２１３）等が、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｅｑｕｉ（ＩＦＯ ３７３０）等が、エアロモナス（Ａｅｒｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌａ（ＩＦＯ ３８２０）等が、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｃａｎｄｉｄａ ｒｕｇｏｓａ、Ｃａｎｄｉｄａ ａｎｔａｒｃｔｉｃａ、Ｃａｎｄｉｄａ ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ（ＩＡＭ ４９６５）等が、ピキア（Ｐｉｃｈｉａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｐｉｃｈｉａ ａｎｏｍａｌａ（ＩＦＯ １４６）等が、デバリオマイセス（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ ｈａｎｓｅｎｉｉ（ＩＦＯ ３４）等が、フミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属に属する微生物としては、例えば、Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｌａｎｕｇｉｎｏｓａ等が、サーモマイセス（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓ ｌａｎｕｇｉｎｏｓ等が、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属に属する微生物としては、例えば、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｊａｐｏｎｉｃｕｓ等が例示される。前記の微生物としては、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２６７）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １２２０）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＩＡＭ １５１４）、Ｂｒｅｖｕｎｄｉｍｏｎａｓ ｄｉｍｉｎｕｔａ（ＩＦＯ １４２１３）、Ｎｏｃａｒｄｉａ ｒｕｂｒａ（ＩＦＭ １８）、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｅｑｕｉ（ＩＦＯ ３７３０）が好ましい。
これらの微生物は公知であり、財団法人発酵研究所（ＩＦＯ）、東京大学分子細胞生物学研究所微生物微細藻類総合センター（ＩＡＭ）、理化学研究所微生物系統保存施設（ＪＣＭ）及び千葉大学真核微生物研究センター（ＩＦＭ）等から容易に入手することができる。
また、これらの微生物の変異体、又は目的の酵素遺伝子を単離し、通常の方法で各種宿主ベクター系に導入し、該ベクター系で形質転換した微生物を利用することも可能である。
本発明の反応を触媒する微生物は、例えば以下の方法により取得することができる。適当な栄養培地、例えば液体培地等を選択し、該培地により微生物を培養する。培養終了後、遠心分離等の操作を行い、培養菌体と培養上清を得る。それらを一般式２及び一般式３で表される化合物を含む溶液に添加し、例えば３０℃で振とうする。反応終了後、ＧＣ（ガスクロマトグラフィー）により一般式１で表される化合物の有無を確認することにより、活性の有無を確認する。
本発明の方法において生体触媒を反応に供するに際しては、前記の触媒活性を示す限りその使用形態は特に限定されず、これら生体触媒を常法により適当な担体に固定化して用いることもできる。固定化は、例えば、架橋したアクリルアミドゲル多糖類などで生体触媒を包括したり、又は、イオン交換樹脂、珪藻土、セラミックなどの固体担体に生体触媒を物理的、化学的に固定化することにより実施できる。生体触媒を固定化して用いることにより、触媒活性が上昇する場合が多い。更に、反応終了後の生体触媒の分離、回収が容易になるため、生体触媒を再利用できるとともに、反応生成物の単離も容易となる。
また、これら生体触媒に、凍結乾燥もしくは真空乾燥等の処理を施すことにより、又はアセトン、メタノール、エタノール等の有機溶媒処理を施すことにより、該生体触媒の水分含有量を減じることができ、このように処理した生体触媒を使用すると反応が円滑に進行する場合が多い。
本発明において、通常これら生体触媒を１種類用いるが、同様な能力を有する２種以上の生体触媒を混合して用いることも可能である。
本発明において、生体触媒源の一つである微生物の培養は、通常これらの微生物が生育し得るものであれば何れのものでも使用できる。炭素源としては、例えば、グルコース、シュークロースやマルトース等の糖類、酢酸、クエン酸やフマル酸等の有機酸又はその塩、エタノールやグリセロール等のアルコール類等を使用できる。窒素源としては、例えば、ペプトン、肉エキス、酵母エキスやアミノ酸等の一般天然窒素源の他、各種無機アンモニウム塩、有機酸アンモニウム塩等が使用できる。その他、無機塩、微量金属塩、ビタミン等が必要に応じて適宜添加される。また、高い触媒活性を得るために、オリーブオイル、大豆油等を含有する培地、又はエステル結合もしくはアミド結合を持つ化合物等を含有する培地で培養することも有効である。
その培養は常法に従って行えばよく、例えば、ｐＨ４〜１０、温度１５〜４０℃の範囲にて好気的に６〜９６時間培養する。
本発明において、一般式１で表されるレジスト用モノマーの製造法におけるエステル化又はエステル交換反応は、以下の方法で行うことができる。
前記生体触媒の存在下、原料である一般式２で表されるアルコール又はそのエステル及び一般式３で表される化合物を混合し、溶解又は懸濁させる。そして、この溶液又は懸濁液を、温度等の条件を制御しながら反応させる。
なお、原料である一般式２で表されるアルコール又はそのエステル及び一般式３で表される化合物は、その用途および生体触媒反応であることを考慮すると、共に高純度であることが好ましく、夾雑不純物の混入を防ぐことは当然で、積極的に夾雑不純物を除去することがさらに好ましい。例えば、一般式２で表されるアルコール又はそのエステルにその製造過程に生じた副生成物、無機塩等が含まれる場合は生体触媒反応を阻害しないレベルまでそれら夾雑物を除去することが望ましい。また、公知の反応促進作用のある化合物を添加することで効率的に反応が進行する。
反応溶媒の使用は任意であり、必要に応じて適宜使用してもよい。反応溶媒を用いる場合、通常、無水の有機溶媒を使用するが、イオン交換水、緩衝液等の水性媒体を含んだ系でも反応を行うことができる。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブチルアルコール、ｔ−アミルアルコール等のアルコール系溶媒、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、その他アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等を適宜使用できる。これらのうち、ｔ−ブチルアルコール、ヘキサン、オクタン、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテルが好ましい。また、これらの有機溶媒を水への溶解度以上に加えて２層系で反応を行うことも可能である。
反応液中の両原料、例えば、一般式２で表される化合物及び一般式３で表される化合物のモル比、濃度は任意であり、特に制限はない。両原料以外に反応溶媒を使用する場合においては通常、両原料の濃度は、ともに反応液の重量に対して０．１〜４０重量％の間である。生産性等を考慮すると、両原料とも０．５重量％以上の濃度で実施するのが好ましい。反応溶媒を使用しない場合は、後の処理を考慮すると、一般式３で表される化合物を一般式２で表されるアルコール又はそのエステルに対して過剰に用いる方が好ましい。この場合、好ましくは、一般式２で表されるアルコール又はそのエステルに対して、一般式３で表される化合物を５〜１０００倍当量使用する。
反応液中の生体触媒の濃度は、その使用形態及び反応条件により、適宜決定されるものであるが、通常、反応液の重量に対して０．０１〜５０重量％であり、好ましくは、０．０５〜２０重量％である。
その他の反応温度又は反応時間等の条件は使用する原料、生体触媒の活性等により、適宜決定されるもので、特に制限はないが、通常５〜８０℃で、１時間〜１週間反応させればよい。好ましくは、１０〜７０℃で、１〜１２０時間であり、このような条件で反応が終了する条件を選択することが好ましい。
更に、本発明のエステル化又はエステル交換反応中で、生成する水又はアルコール、アルデヒド等を系外に留出しながら反応することが速度論的に好ましい。そのため、減圧下で本反応を実施することも有効である。また、副生するアルコール、水等と共沸組成を作る溶剤を添加してもよい。このような溶剤としては特に限定されないが、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタンなどが挙げられる。
以上のような原料仕込み条件、生体触媒濃度、温度、溶媒、ｐＨ、反応時間及びその他の反応条件は、その条件における反応収率等を考慮して、目的とするモノマーが最も多く採取できる条件を適宜選択することが望ましい。
また、一般式１で表されるモノマーのうち、そのアルコール部分に不斉炭素を有する場合があるが、Ｒ体もしくはＳ体の対掌体又はラセミ体のいずれが反応したかは問わない。その目的及び用途の応じて、適宜生体触媒を選択し、任意の立体配置を持ったモノマーを製造できる。
生成したモノマーの反応液からの単離は、蒸留、薄膜蒸留、抽出洗浄、カラム分離など公知の単離法で行うことができる。
例えば、生体触媒を濾過等で除去後、反応終了液から反応溶媒又は未反応物を留去し、その後、蒸留又はカラム精製等で目的とするモノマーを単離できる。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願第２００１−２７７２１０号の明細書及び／又は図面に記載される内容を包含する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例の範囲に限定されるものではない。
［実施例１］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
３ｍｌのｔ−ブタノール（ｔ−ＢｕＯＨ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）、１．１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表１に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。ＧＣ分析（カラム；ジーエルサイエンス社ＴＣ−１７０１（０．２５ｍｍ×３０ｍ））により、反応終了液中のγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレート量を定量し、その収率を算出した。結果を表１に示す。
また、そのうち一部のものについては光学分割用ＧＣキャピラリーカラム（クロムパック社製Ｃｈｉｒａｓｉｌ−ＤＥＸ ＣＢカラム）により、合成されたγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの光学純度（エナンチオマー過剰率；％ｅ．ｅ．）についても分析した。
３ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを１．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表２に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表２の結果を得た。
３ｍｌのｎ−ブチルメタクリレート中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを１．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表３に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表３の結果を得た。
３ｍｌのｔ−ＢｕＯＨ中、α−（１−ヒドロキシエチル）−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）及び０．８７％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表４に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、反応終了液中の１−（γ−ブチロラクトン−２−イル）エチルメタクリレート量を定量した。結果を表４に示す。
３ｍｌのｔ−ＢｕＯＨ中、パントラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）及び０．８７％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表５に示す酵素を約１〜５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、反応終了液中のパントラクトンメタクリレート量を定量した。結果を表５に示す。
表６に示す微生物を以下に示す培地中で３０℃にて４８〜７２時間培養した。培養液を５ｍｌとり、遠心分離で集菌後、同量の５０ｍＭリン酸バッファー（Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４バッファー、ｐＨ７．０）で２回、同量のアセトンで３回、順次洗浄した。アセトン洗浄後の菌体を減圧下、室温で１時間乾燥した。
［実施例６］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１ｍｌのｔ−ＢｕＯＨ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１．０％（Ｗ／Ｖ）及び１．１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに参考例で得られたアセトン処理菌体をそれぞれ３％（Ｗ／Ｖ）となるように加え、３０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表６の結果を得た。
１ｍｌのＭＭＡ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを１．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに表７に示す微生物のアセトン処理菌体をそれぞれ３％（Ｗ／Ｖ）となるように加え、３０℃で４８時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表７の結果を得た。
表８に示す各溶媒１０ｍｌ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１０％（Ｗ／Ｖ）、１１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析し、表８の結果を得た。
１０ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１０％（Ｗ／Ｖ）、１１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、９８％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
この反応終了液をろ過し、リパーゼＰＳ−Ｄを除去した。ろ液を同量の水で２回洗浄し、減圧下ＭＭＡを留去した。実得収率９４％でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが得られた。実施例１記載のＧＣ分析に供したところ、ＧＣ面積百分率９４．１％であった。
さらに、ろ取したリパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを前述と同一の条件で同様に酵素反応に用いたところ、９７％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
［実施例１０］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１０％（Ｗ／Ｖ）、１１％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこにＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５を５％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、９８％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
［実施例１１］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのＭＭＡ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを５．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこにＮＯＶＯ社Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５を１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、減圧下（２５０ｍｍＨｇ）、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、８３％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成していた。
［実施例１２］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのＭＭＡ中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを５．０％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、減圧下（２５０ｍｍＨｇ）、５０℃で２４時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、６１％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成していた。
［実施例１３］γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートの合成
１０ｍｌのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）中、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びビニルメタクリレートをそれぞれ１４％（Ｗ／Ｖ）、１６．５％（Ｗ／Ｖ）になるように溶解した。そこに天野エンザイム社リパーゼＰＳ−Ｄ“ＡＭＡＮＯ”Ｉを１０％（Ｗ／Ｖ）になるように加え、５０℃で１７時間反応させた。実施例１と同様に分析したところ、９９％の収率でγ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートが生成されていた。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願は、そのまま参考として本明細書に取り入れるものとする。
産業上の利用の可能性
本発明の方法によれば、嵩高く、酸分解性を有するレジスト用脂環式モノマーを、酸触媒を用いない穏和な条件で、かつ精製容易に合成することができる。
Claims (2)
- 生体触媒の存在下、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、一般式１：
（Ｒ１は水素原子又は置換されていてもよいアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ独立して、直接結合、又は置換されていてもよい鎖員１〜３のアルキレン基を表す。）で表されるレジスト用モノマーを製造する方法。 - 生体触媒の存在下、一般式２：
（Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｘ、Ｙ及びＺは前記と同義である。）で表される化合物と、一般式３：
（Ｒ１は前記と同義であり、Ｒ５は水素原子又は置換基を表す。）で表される化合物とを反応させて、エステル化又はエステル交換反応を行うことにより、一般式１：
（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｘ、Ｙ及びＺは前記と同義である。）で表されるレジスト用モノマーを製造する方法。
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