TW202019864A - 光學零件形成用組成物及光學零件,以及化合物及樹脂 - Google Patents

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牧野嶋高史
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Abstract

一種組成物,其係含有多酚化合物(B)與溶劑之組成物,其中前述多酚化合物(B),為由下述式(1)表示之化合物及具有下述式(2)表示之結構的樹脂中選出之至少一種。
Figure 108127289-A0101-11-0002-1
(前述式中,RY 、RT 、X、m、N、r、L係如說明書所記載)。

Description

光學零件形成用組成物及光學零件,以及化合物及樹脂
本發明係關於具有特定結構之化合物及樹脂,以及含有此等之光學零件形成用組成物及光學零件。
近年來,作為光學零件形成用組成物,有提出各種各樣者。例如,可列舉丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂或蒽衍生物(參照下述專利文獻1~4)。又,本發明者等人亦開發了有用的多酚衍生物(參照下述專利文獻5)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-12061號公報 [專利文獻2]日本特開2015-174877號公報 [專利文獻3]日本特開2014-73986號公報 [專利文獻4]日本特開2010-138393號公報 [專利文獻5]國際公開WO2018/052012號
[發明所欲解決之課題]
另一方面,自以往起雖提出有許多適於光學零件之組成物,但進一步要求高維度地兼具保存安定性、結構體形成能力(膜形成能力)、耐熱性、透明性及折射率。又,對於滿足更高折射率之要求的新穎材料之開發的要求為大。 因此,高維度地兼具耐熱性、透明性及折射率的新穎材料之開發係受到需求。
本發明之目的為提供可形成高維度地兼具耐熱性、透明性及折射率之硬化物的光學零件形成用組成物及光學零件,以及化合物及樹脂。 [用以解決課題之手段]
本發明者等人為了解決前述課題而重複深入探討的結果,發現藉由使用具有特定結構之化合物或樹脂,可解決前述課題,而完成本發明。 亦即本發明係如下述。
<1> 一種光學零件形成用組成物,其係含有多酚化合物(B)與溶劑之組成物,其中 前述多酚化合物(B),為由下述式(1)表示之化合物及具有下述式(2)表示之結構的樹脂中選出之至少一種。
Figure 02_image007
(式(1)中, RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數);
Figure 02_image009
(式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~40之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基,或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。 <2> 如前述<1>之光學零件形成用組成物,其中前述多酚(B),為由下述式(1A)表示之化合物及下述式(2A)表示之樹脂中選出的至少一種;
Figure 02_image011
(式(1A)中,RY 、RT 、X,及、m係與式(1)記載者相同);
Figure 02_image013
(式(2A)中,L、RY 、RT 、X,及m係與式(2)記載者相同)。 <3> 如前述<1>之光學零件形成用組成物,其中前述多酚(B),為由下述式(1B)或(1C)表示之化合物,及下述式(2B)或(2C)表示之樹脂中選出的至少一種;
Figure 02_image015
(式(1B)中,RY 係與式(1)記載者相同);
Figure 02_image017
(式(1C)中,RY 係與式(1)記載者相同);
Figure 02_image019
(式(2B)中,L及RY 係與式(2)記載者相同);
Figure 02_image021
(式(2C)中,L及RY 係與式(2)記載者相同)。 <4> 如前述<1>~<3>中任一項之光學零件形成用組成物,其進一步含有酸產生劑。 <5> 如前述<1>~<4>中任一項之光學零件形成用組成物,其進一步含有交聯劑。 <6> 一種下述式(1)表示之化合物;
Figure 02_image023
(式(1)中, RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。 <7> 一種具有下述式(2)表示之結構之樹脂;
Figure 02_image025
(式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~40之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基,或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。 <8> 如前述<6>之化合物,其係以下述式(1A)表示;
Figure 02_image027
(式(1A)中,RY 、RT 、X,及、m係與式(1)記載者相同)。 <9> 如前述<7>之樹脂,其具有下述式(2A)表示之結構;
Figure 02_image029
(式(2A)中,L、RY 、RT 、X,及m係與式(2)記載者相同)。 <10> 如前述<6>之化合物,其係以下述式(1B)或(1C)表示;
Figure 02_image031
(式(1B)中,RY 係與式(1)記載者相同);
Figure 02_image033
(式(1C)中,RY 係與式(1)記載者相同)。 <11> 如前述<7>之樹脂,其具有下述式(2B)或(2C)表示之結構;
Figure 02_image035
(式(2B)中,L及RY 係與式(2)記載者相同);
Figure 02_image037
(式(2C)中,L及RY 係與式(2)記載者相同)。 <12> 一種如前述<6>之化合物之製造方法,其係將下述式(1-0)表示之化合物之RY-0 表示之氫原子取代為羥基,將前述羥基取代為下述式(1-1)表示之化合物之RY-1
Figure 02_image039
(式(1-0)中, RY-0 為氫原子, RT 、X、m、N、r係與式(1)記載者相同);
Figure 02_image041
(式(1-1)中, RY-1 為可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 、X、m、N、r係與式(1)記載者相同)。 <13> 一種光學零件,其係由如前述<1>~<5>中任一項之光學零件形成用組成物得到。 [發明之效果]
依照本發明,可提供可形成高維度地兼具耐熱性、透明性及折射率之硬化物的光學零件形成用組成物及光學零件,以及化合物及樹脂。
以下說明本發明之實施形態。再者,以下之實施形態,係用以說明本發明的例示,本發明不僅限定於該實施形態。使用於本實施形態之光學零件形成用組成物的化合物及樹脂,對安全溶劑之溶解性高,耐熱性及蝕刻耐性良好,又,折射率高,且藉由低溫至高溫之廣範圍的熱處理而抑制著色,故有用於作為各種光學形成組成物。
《光學零件形成用組成物》 (多酚化合物(B)) 本實施形態之組成物,為一種組成物,其係含有多酚化合物(B)與溶劑之組成物,其中多酚化合物(B),為由下述式(1)表示之化合物及具有下述式(2)表示之結構的樹脂中選出之至少一種。
Figure 02_image043
((式(1)中, RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數);
Figure 02_image045
(式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~40之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基,或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。
關於本說明書記載之結構式,例如如下述般,表示與C之鍵結的線與環A及環B接觸時,意指C與環A及環B之任一方或兩方鍵結。
Figure 02_image047
本說明書中,「烷基」,只要無特別記載,係包含直鏈狀、分支狀及環狀之烷基。 各式中之RY 、RT 中的碳數1~30之「烷基」,例如可列舉甲基、乙基、n-丙基、i丙基、n-丁基、i-丁基、t-丁基、環丙基、環丁基等。烷基之碳數,就溶解性及耐熱性之觀點,係1~30、較佳為1~20、更佳為1~10、特佳為1~6。 對烷基之取代基,例如可列舉鹵素原子、硝基、胺基、硫醇基、羥基,或羥基之氫原子經後述解離基或交聯基取代之基等。
各式中之RY 、RT 中的碳數6~40之「芳基」,例如可列舉苯基、萘基等。 對芳基之取代基,例如可列舉鹵素原子、硝基、胺基、硫醇基、羥基、羥基之氫原子經後述解離基或交聯基取代之基,或苯基等。 再者,各式中之RY 之芳基之碳數,就折射率之觀點,係6~40、較佳為6~24、更佳為6~18、特佳為6~12。 另一方面,各式中之RT 之芳基之碳數,就折射率之觀點,係6~40、較佳為6~24、更佳為6~18、特佳為6~12。
各式中之RT 之「烯基」,例如可列舉丙烯基、丁烯基等。 對烯基之取代基,例如可列舉鹵素原子、硝基、胺基、硫醇基、羥基,或羥基之氫原子經後述解離基或交聯基取代之基等。 烯基之碳數,就溶解性及耐熱性之觀點,係2~30、較佳為2~18、更佳為2~12、特佳為2~6。
各式中之RT 之「炔基」,例如可列舉乙炔基、炔丙基等之碳數2~30之炔基。前述炔基可具有取代基。對炔基之取代基,例如可列舉鹵素原子、硝基、胺基、硫醇基、羥基,或羥基之氫原子經後述解離基或交聯基取代之基等。 炔基之碳數,就溶解性及耐熱性之觀點,係2~30、較佳為2~18、更佳為2~12、特佳為2~6。
各式中之RT 之「烷氧基」,例如可列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基、環己氧基、苯氧基、萘氧基等。 對烷氧基之取代基,例如可列舉鹵素原子、硝基、胺基、硫醇基、羥基,或羥基之氫原子經後述解離基或交聯基取代之基等。 烷氧基之碳數,就溶解性及耐熱性之觀點,係1~30、較佳為1~18、更佳為1~12、特佳為1~6。
各式中之RT 之「鹵素原子」,例如可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
本實施形態中,RT 中之「解離基」,係指藉由酸、鹼或熱而解離之基,例如係指在酸的存在下開裂,產生使鹼可溶性基等之溶解性變化的官能基之特性基。鹼可溶性基,可列舉酚性羥基、羧基、磺酸基、六氟異丙醇基等,較佳為酚性羥基及羧基;特佳為酚性羥基。前述解離基,較佳為以可形成更高感度/高解像度之圖型為目的,而具有在酸的存在下引起連鎖開裂反應之性質的酸解離性基。
酸解離性基並無特殊限定,例如,可由KrF或ArF用之化學增強型阻劑組成物所用的羥基苯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂等中所提案者中適當選擇來使用。酸解離性基之具體例子,例如可列舉國際公開第2016/158168號記載者。
又,本說明書中RT 中之「交聯基」,係指藉由酸、鹼、光或熱而交聯之基,係指於觸媒存在下或無觸媒下交聯之基。前述交聯基並無特殊限定,例如可列舉具有烯丙基之基、具有(甲基)丙烯醯基之基、具有環氧基(甲基)丙烯醯基之基、具有胺基甲酸酯(甲基)丙烯醯基之基、具有羥基之基、具有縮水甘油基之基、具有含乙烯基苯基甲基之基、具有苯乙烯基之基、具有炔基之基、具有碳-碳雙鍵之基、具有碳-碳三鍵之基,及包含此等基之基。
“具有烯丙基之基”並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-1)表示之基。
Figure 02_image049
式(X-1)中,nX1 為1~5之整數。
具有(甲基)丙烯醯基之基並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-2)表示之基。
Figure 02_image051
式(X-2)中,nX2 為1~5之整數,RX 為氫原子或甲基。
具有“環氧基(甲基)丙烯醯基”之基並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-3)表示之基。此處,環氧基(甲基)丙烯醯基,係指(甲基)丙烯酸環氧酯與羥基反應而生成之基。
Figure 02_image053
式(X-3)中,nx3 為0~5之整數,RX 為氫原子或甲基。
具有“胺基甲酸酯(甲基)丙烯醯基”之基並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-4)表示之基。
Figure 02_image055
式(X-4)中,nx4 為0~5之整數,s為0~3之整數,RX 為氫原子或甲基。
“具有羥基之基”並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-5)表示之基。
Figure 02_image057
式(X-5)中,nx5 為1~5之整數。
“具有縮水甘油基之基”並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-6)表示之基。
Figure 02_image059
式(X-6)中,nx6 為1~5之整數。
具有“含乙烯基苯基甲基”之基並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-7)表示之基。
Figure 02_image061
式(X-7)中,nx7 為1~5之整數。
“具有苯乙烯基之基”並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-8)表示之基。
Figure 02_image063
式(X-8)中,nx8 為1~5之整數。
具有各種炔基之基並無特殊限定,例如可列舉下述式(X-9)表示之基。
Figure 02_image065
(式(X-9)中,nx9 為1~5之整數)。
前述含有碳-碳雙鍵之基,例如可列舉(甲基)丙烯醯基、取代或非取代之乙烯基苯基、下述式(X-10-1)表示之基等。 又,前述含有碳-碳三鍵之基,例如可列舉取代或非取代之乙炔基、取代或非取代之炔丙基、下述式(X-10-2)、(X-10-3)表示之基等。
Figure 02_image067
Figure 02_image069
Figure 02_image071
前述式(X-10-1)中,RX10A 、RX10B 及RX10C 係各自獨立地為氫原子或碳數1~20之1價烴基。又,前述式(X-10-2)、(X-10-3)中,RX10D 、RX10E 及RX10F 係各自獨立地為氫原子或碳數1~20之1價烴基。
上述之中,作為交聯基,就紫外線硬化性之觀點,尤以具有(甲基)丙烯醯基、環氧基(甲基)丙烯醯基、胺基甲酸酯(甲基)丙烯醯基、縮水甘油基之基、含有苯乙烯基之基為佳;更佳為具有(甲基)丙烯醯基、環氧基(甲基)丙烯醯基、胺基甲酸酯(甲基)丙烯醯基之基;又更佳為具有(甲基)丙烯醯基之基。
式(1)及(2)中,X表示氧原子、硫原子或無交聯。X為氧原子或硫原子時,有展現高耐熱性的傾向,故較佳;更佳為氧原子。就溶解性之觀點,X較佳為無交聯。又,m係各自獨立地為0~9之整數,m之至少1者為1~9之整數。N為1~4之整數,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異。 式(1)及(2)中,以萘結構表示之部位,於r=0時為單環結構,於r=1時為二環結構,於r=2時係為三環結構。r係各自獨立地為0~2之整數。上述之m係依由r所決定之環結構,決定其數值範圍。
具有式(2)表示之結構的樹脂,為具有源自式(1)表示之化合物的單位結構之樹脂。例如,可使前述式(1)表示之化合物與具有交聯反應性之化合物反應來合成。 式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~40之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基或單鍵。前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵。前述伸烷基、伸烷氧基,可為直鏈狀、分支狀或環狀之基。
就高折射率之觀點,多酚化合物(B)較佳為由下述式(1A)表示之化合物及具有下述式(2A)表示之結構的樹脂中選出。達成高折射率的理由雖未明確,但推測係由於組成物中之芳香族密度高所致。
Figure 02_image073
式(1A)中,RY 、RT 、X,及、m係與式(1)記載者相同。
Figure 02_image075
式(2A)中,L、RY 、RT 、X,及m係與式(2)記載者相同。
就結構體形成能力(膜形成能力)之觀點,多酚化合物(B),較佳為由下述式(1B)或(1C)表示之化合物及具有下述式(2B)或(2C)表示之結構的樹脂中選出。
Figure 02_image077
式(1B)中,RY 係與式(1)記載者相同。
Figure 02_image079
式(1C)中,RY 係與式(1)記載者相同。
Figure 02_image081
式(2B)中,L及RY 係與式(2)記載者相同。
Figure 02_image083
式(2C)中,L及RY 係與式(2)記載者相同。
式(1)表示之化合物及式(2)表示之樹脂,由於折射率高,且藉由低溫至高溫之廣範圍的熱處理而抑制著色,故可藉由使用作為各種光學零件形成用組成物,而適合地發揮效果。光學零件除了以薄膜狀、薄片狀使用外,有用於作為塑膠透鏡(稜鏡透鏡、扁豆狀透鏡、微透鏡、菲涅耳透鏡、視角控制透鏡、對比提高透鏡等)、相位差薄膜、電磁波屏蔽用薄膜、稜鏡、光纖、可撓印刷配線用防焊劑、防鍍劑、多層印刷配線板用層間絕緣膜、感光性光波導、液晶顯示器、有機電致發光(EL)顯示器、光半導體(LED)元件、固體攝影元件、有機薄膜太陽電池、色素增感太陽電池,及有機薄膜電晶體(TFT)。特別可適合地利用作為要求高折射率之固體攝影元件之零件即光二極體上之埋入膜及平坦化膜、彩色濾光片前後之平坦化膜、微透鏡、微透鏡上之平坦化膜及保角膜。
前述式(1)表示之化合物之具體例子,可列舉以下之式表示之化合物。惟,前述式(1)表示之化合物,不限定於以下之式表示之化合物。
Figure 02_image085
Figure 02_image087
Figure 02_image089
Figure 02_image091
Figure 02_image093
Figure 02_image095
Figure 02_image097
Figure 02_image099
Figure 02_image101
[式(1)表示之化合物之製造方法] 本實施形態所使用之式(1)表示之化合物,可應用公知之手法適當合成,其合成手法並無特殊限定。例如,係(i)使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類或酮類在酸觸媒下進行聚縮合反應而得到。
前述(i)使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類或酮類在酸觸媒下進行聚縮合反應之方法,可列舉(a)於有機溶劑中進行之方法、(b)於水溶劑中進行之方法、(c)以無溶劑來進行之方法等。
前述(a)於有機溶劑中,使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類或酮類在酸觸媒下進行聚縮合反應之方法,可藉由於常壓下,使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類或酮類在酸觸媒下進行聚縮合反應,得到前述式(1)表示之化合物。又,可對該化合物之至少1個酚性羥基藉由公知方法導入解離基或交聯基。又,亦可依需要於加壓下進行。
前述(b)於水溶劑中,或(c)以無溶劑,使二羥基萘類或二羥基蒽類,與對應之醛類或酮類在酸觸媒下進行聚縮合反應之方法,可藉由使二羥基萘類或二羥基蒽類,與對應之醛類或酮類在酸及巰基觸媒下進行聚縮合反應,而得到前述式(1)表示之化合物。又,可對該化合物之至少1個酚性羥基藉由公知方法導入解離基。又,本反應可於減壓下、常壓,或加壓下進行。
前述二羥基萘類、二羥基蒽類、醛類或酮類,可使用各種異構物。
前述二羥基萘類,例如可列舉1,2-二羥基萘、1,3-二羥基萘、1,4-二羥基萘、1,5-二羥基萘、1,6-二羥基萘、1,7-二羥基萘、1,8-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘等,但不特別限定於此等。此等可1種單獨,或組合2種以上使用。此等之中,尤以使用2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘,就製造容易之觀點而言較佳。
前述二羥基蒽類,例如可列舉1,5-二羥基蒽、1,6-二羥基蒽、1,7-二羥基蒽、1,8-二羥基蒽、2,3-二羥基蒽、2,6-二羥基蒽、2,7-二羥基蒽等,但不特別限定於此等。此等可1種單獨,或組合2種以上使用。此等之中,尤以使用2,6-二羥基蒽、2,7-二羥基蒽,就製造容易之觀點而言較佳。
前述醛類例如可列舉1-萘醛、2-萘醛等,但不特別限定於此等。此等可1種單獨,或組合2種以上使用。
前述酮類例如可列舉1-萘乙酮、2-萘乙酮、1-萘苯酮(1-benzonaphthone)、2-萘苯酮等,但不特別限定於此等。此等可1種單獨,或組合2種以上使用。
本實施形態中,就兼顧高耐熱性及高透明性之觀點,較佳為使用酮類。
可用於上述反應之酸觸媒,可由公知者中適當選擇來使用,並無特殊限定。如此的酸觸媒,廣為人知有無機酸、有機酸、路易士酸及固體酸,例如可列舉鹽酸、硫酸、磷酸、氫溴酸、氫氟酸等之無機酸,或草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、檸檬酸、富馬酸、馬來酸、甲酸、p-甲苯磺酸、甲磺酸、三氟乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、萘磺酸、萘二磺酸等之有機酸,或氯化鋅、氯化鋁、氯化鐵、三氟化硼等之路易士酸,或矽鎢酸、磷鎢酸、矽鉬酸或磷鉬酸等之固體酸等,但不特別限定於此等。此等之中,就製造上之觀點,尤以有機酸及固體酸為佳,就獲得之容易性或操作容易性等之製造上的觀點,較佳使用鹽酸或硫酸。再者,酸觸媒可1種單獨或組合2種以上使用。又,酸觸媒之使用量,可依所使用之原料及所使用之觸媒種類,進而反應條件等來適當設定,並無特殊限定,相對於反應原料100質量份而言,較佳為0.01~100質量份。
上述之反應所用的巰基觸媒,可由公知者中適當選擇來使用,並無特殊限定。如此的巰基觸媒,廣為人知有烷基硫醇類或巰基羧酸類,例如就烷基硫醇而言可列舉碳數1~12之烷基硫醇,較佳為n-辛基硫醇、n-癸基硫醇、n-十二烷基硫醇,就巰基羧酸而言可列舉2-巰基丙酸、3-巰基丙酸,但不特別限定於此等。此等之中,就製造上之觀點,尤以n-辛基硫醇、n-癸基硫醇、n-十二烷基硫醇為佳。再者,巰基觸媒可1種單獨或組合2種以上使用。又,巰基觸媒之使用量,可依所使用之原料及所使用之觸媒種類,進而反應條件等來適當設定,並無特殊限定,相對於反應原料100質量份而言,較佳為0.01~100質量份。
分別使用於上述(a)或(b)之有機溶劑或水溶劑,只要係所使用之醛類或酮類,與二羥基萘類或二羥基蒽之反應會進行者,則無特殊限定,可由公知者中適當選擇來使用。依各自的方法,例如可列舉水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、四氫呋喃、二噁烷、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚或此等之混合溶劑等。再者,溶劑可1種單獨或組合2種以上使用。
又,此等之溶劑之使用量,可依所使用之原料及所使用之觸媒種類,進而反應條件等來適當設定,並無特殊限定,相對於反應原料100質量份而言,較佳為0~2000質量份之範圍。進一步地,前述反應中之反應溫度,可依反應原料之反應性來適當選擇,並無特殊限定,通常為10~200℃之範圍。
為了得到本實施形態之式(1)表示之化合物,反應溫度係較高者為佳,具體而言,較佳為60~200℃之範圍。再者,反應方法可適當選擇公知手法來使用,並無特殊限定,係有將二羥基萘類或二羥基蒽、醛類或酮類、觸媒一次給入之方法,或將二羥基萘類或二羥基蒽或醛類或酮類於觸媒存在下滴下之方法。聚縮合反應結束後,所得化合物之單離,可遵照常規方法進行,並無特殊限定。例如,為了去除系統內存在之未反應原料或觸媒等,可藉由採取使反應釜之溫度上昇至130~230℃,於1~50mmHg左右去除揮發成分等之一般的手法,得到目標物之化合物。
較佳的上述反應條件,可列舉對醛類或酮類1莫耳,使用二羥基萘類或二羥基蒽1.0莫耳~過剩量,及酸觸媒0.001~1莫耳,於常壓下、50~150℃反應20分鐘~100小時左右。
反應結束後,可藉由公知方法單離目標物。例如,可將反應液濃縮,添加純水使反應生成物析出,冷卻至室溫後,進行過濾而分離,過濾所得之固體物,並乾燥後,藉由管柱層析與副生成物分離純化,進行溶劑餾去、過濾、乾燥而得到目標物之前述式(1)表示之化合物。
亦可藉由(i’)使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類或酮類在鹼媒下進行聚縮合反應之方法來合成上述式(1)表示之化合物,以取代前述(i)表示之於酸觸媒下進行聚縮合反應之方法。
前述(i’)表示之方法所使用之前述鹼觸媒可由公知者中適當選擇來使用,並無特殊限制。如此的鹼觸媒,已知有無機鹼及有機鹼,就無機鹼而言例如可列舉鹼金屬氫氧化物(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)、鹼金屬碳酸鹽等。就有機鹼而言可列舉三級胺類,例如三烷基胺(三甲基胺、三乙基胺等)、烷醇胺(三乙醇胺、二甲基胺基乙醇等)、烷氧化物(甲氧化鈉、乙氧化鈉、t-丁氧化鈉等)、雜環式胺(嗎啉等)、六亞甲四胺、二氮雜雙環十一烯(DBU)、二氮雜雙環壬烯(DBN)、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO)、吡啶等。此等之中,就獲得容易性或操作容易性等之製造上的觀點,尤以氫氧化鈉、甲氧化鈉、三乙基胺、DBU為佳。此等之鹼觸媒可單獨或組合二種以上使用。又,酸觸媒之使用量,可依所使用之原料及所使用之觸媒種類,進而反應條件等來適當設定,並無特殊限定,相對於反應原料100質量份而言,較佳為0.01~100質量份。
前述(i’)表示之方法所用的前述鹼觸媒以外之反應條件,可與前述(i)表示之在酸觸媒下進行聚縮合反應之方法同樣地進行。
又,上述式(1)表示之化合物之合成中,可利用(ii)使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類在酸觸媒下進行聚縮合,且將所得之三芳基甲烷或呫噸(xanthene)類之次甲基部位進行取代之方法,以取代(i)。如此的方法,係藉由使二羥基萘類或二羥基蒽,與對應之醛類在酸觸媒下進行聚縮合反應,得到將前述式(1)表示之化合物之RY 取代為氫原子之化合物(A)。藉由保護基導入劑使成為將化合物(A)之羥基取代為保護基之化合物(B)後,藉由使相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分之氫原子,在鹼觸媒下與烷基化劑反應,導入相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分之烷基。進一步於其後,藉由將前述化合物(B)中取代了羥基之保護基予以去保護,得到RY 為氫原子以外之前述式(1)。
前述製造方法中,將化合物(B)之相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的氫原子,導入相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的烷基之方法,亦可藉由使鹵化劑與化合物(B)反應,將相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的氫原子取代為鹵素原子後,與烷基化劑反應,而得到前述式(1),以取代前述製造方法之在鹼觸媒下與烷基化劑反應之方法。烷基化劑,可由公知者中適當選擇來使用,並無特殊限定。例如可列舉格任亞試劑、鹵化烴(碘甲烷、溴乙烷等)、硫酸二甲酯、烷基鋰、烷基鋁等。
又,前述製造方法中,將化合物(B)之相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的氫原子,導入相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的烷基之別的方法,亦可藉由將相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的氫原子取代為羥基後,與烷基化劑反應,得到前述式(1),以取代前述製造方法之在鹼觸媒下與烷基化劑反應之方法。將相當於前述式(1)表示之化合物之RY 部分的氫原子取代為羥基之方法並無特殊限定,例如可列舉在乙酸溶劑中,以二氧化鉛氧化,以氫氧化鈉羥基化之方法等。烷基化劑可由公知者中適當選擇來使用,並無特殊限定。例如可列舉格任亞試劑、鹵化烴(碘甲烷、溴乙烷等)、硫酸二甲酯、烷基鋰、烷基鋁等。
式(1)或(2)表示之多酚化合物中,對結構中之至少1個酚性羥基導入解離基或交聯基之方法係為公知。例如,可使用“用以導入解離基或交聯基之化合物”,對至少1個酚性羥基導入解離基或交聯基。用以導入解離基或交聯基之化合物,可由公知方法合成或輕易獲得,例如可列舉酸氯化物、酸酐、二碳酸酯等之活性羧酸衍生物化合物、烷基鹵化物、乙烯基烷基醚、二氫吡喃、鹵代羧酸烷基酯等,但不特別限定。
欲使用“用以導入解離基或交聯基之化合物”,對至少1個酚性羥基導入解離基或交聯基,例如係於丙酮、四氫呋喃(THF)、丙二醇單甲基醚乙酸酯等之非質子性溶劑,溶解或懸浮多酚化合物。接著,添加乙基乙烯基醚等之乙烯基烷基醚或二氫吡喃,在吡啶鎓p-甲苯磺酸鹽等之酸觸媒的存在下,於常壓、20~60℃,反應6~72小時。將反應液以鹼化合物中和,添加於蒸餾水中使白色固體析出後,將分離的白色固體以蒸餾水洗淨並乾燥,藉此可得到羥基之氫原子取代為解離基或交聯基之化合物。
又,例如於丙酮、THF、丙二醇單甲基醚乙酸酯等之非質子性溶劑中,溶解或懸浮具有羥基之多酚化合物。接著,添加乙基氯甲基醚等之烷基鹵化物或溴乙酸甲基金剛烷酯等之鹵代羧酸烷基酯,在碳酸鉀等之鹼觸媒之存在下,於常壓、20~110℃,反應6~72小時。將反應液以鹽酸等之酸中和,添加於蒸餾水中使白色固體析出後,將分離的白色固體以蒸餾水洗淨並乾燥,藉此可得到羥基之氫原子取代為解離基或交聯基之多酚化合物。 再者,就導入解離基或交聯基之時機而言,不僅在二羥基萘或二羥基蒽類與醛類或酮類之縮合反應後,亦可為縮合反應之前一階段。又,亦可於進行後述樹脂之製造後進行。
(光學零件形成用組成物之物性等) 本實施形態之組成物,可藉由旋轉塗佈等公知之方法形成非晶質膜。
(溶劑) 本實施形態之組成物所使用之溶劑並無特殊限定,例如可列舉乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單-n-丙基醚乙酸酯、乙二醇單-n-丁基醚乙酸酯等之乙二醇單烷基醚乙酸酯類;乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚等之乙二醇單烷基醚類;丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單-n-丙基醚乙酸酯、丙二醇單-n-丁基醚乙酸酯等之丙二醇單烷基醚乙酸酯類;丙二醇單甲基醚(PGME)、丙二醇單乙基醚等之丙二醇單烷基醚類;乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丙酯、乳酸n-丁酯、乳酸n-戊酯等之乳酸酯類;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸n-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸n-己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等之脂肪族羧酸酯類;3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、3-甲氧基-3-甲基丙酸丁酯、3-甲氧基-3-甲基丁酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯等之其他酯類;甲苯、二甲苯等之芳香族烴類;甲基乙基酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、環戊酮(CPN)、環己酮(CHN)等之酮類;N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等之醯胺類;γ-內酯等之內酯類等。此等之溶劑,可使用單獨或2種以上。
本實施形態之組成物所使用之溶劑,較佳為安全溶劑,更佳為由PGMEA、PGME、CHN、CPN、2-庚酮、苯甲醚、乙酸丁酯、丙酸乙酯及乳酸乙酯中選出的至少一種,又更佳為由PGMEA、PGME及CHN中選出的至少一種。 本實施形態之組成物中,固體成分之量與溶劑之量的關係,並無特殊限定,相對於固體成分及溶劑之合計質量100質量%而言,較佳為固體成分1~80質量%及溶劑20~99質量%、更佳為固體成分1~50質量%及溶劑50~99質量%、又更佳為固體成分2~40質量%及溶劑60~98質量%、特佳為固體成分2~10質量%及溶劑90~98質量%。
本實施形態之組成物,亦可含有選自由酸產生劑(C)、交聯劑(G)、酸擴散控制劑(E)及其他成分(F)所成之群的至少一種,作為其他固體成分。
本實施形態之組成物中,多酚化合物(B)之含量並無特殊限定,較佳為固體成分之全部質量(多酚化合物(B)、酸產生劑(C)、交聯劑(G)、酸擴散控制劑(E)及其他成分(F)等之任意使用的固體成分之總合,以下同)之50~99.4質量%、更佳為55~90質量%、又更佳為60~80質量%、特佳為60~70質量%。
(酸產生劑(C)) 本實施形態之組成物,較佳含有一種以上的藉由熱而直接或間接產生酸的酸產生劑(C)。 本實施形態之組成物中使用酸產生劑(C)時,酸產生劑(C)之含量,較佳為固體成分之全部質量之0.001~49質量%、更佳為1~40質量%、又更佳為3~30質量%、特佳為10~25質量%。藉由於前述含量之範圍內使用酸產生劑(C),可得到更高折射率。 本實施形態之組成物中,只要於系統內產生酸,則酸之產生方法並無限定。若使用準分子雷射來取代g線、i線等之紫外線,可進行更微細加工,又,若使用電子束、極紫外線、X射線、離子束作為高能量線,則可進一步微細加工。
酸產生劑(C)例如可列舉國際公開2013/024779記載者。此等之中,尤特佳使用二第三丁基二苯基錪九氟甲烷磺酸鹽、三氟甲磺酸二苯基錪、三氟甲磺酸(p-tert-丁氧基苯基)苯基錪、p-甲苯磺酸二苯基錪、p-甲苯磺酸(p-tert-丁氧基苯基)苯基錪、三氟甲磺酸三苯基鋶、三氟甲磺酸(p-tert-丁氧基苯基)二苯基鋶、三氟甲磺酸參(p-tert-丁氧基苯基)鋶、p-甲苯磺酸三苯基鋶、p-甲苯磺酸(p-tert-丁氧基苯基)二苯基鋶、p-甲苯磺酸參(p-tert-丁氧基苯基)鋶、三氟甲磺酸三萘基鋶、三氟甲磺酸環己基甲基(2-側氧環己基)鋶、三氟甲磺酸(2-降莰基)甲基(2-側氧環己基)鋶、1,2'-萘基羰基甲基四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽等之鎓鹽;雙(苯磺醯基)重氮甲烷、雙(p-甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(異丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(sec-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(異丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷等之重氮甲烷衍生物;雙-(p-甲苯磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-(n-丁烷磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟等之乙二醛二肟衍生物、雙萘基磺醯基甲烷等之雙碸衍生物;N-羥基琥珀醯亞胺甲磺酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺三氟甲磺酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺1-丙磺酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺2-丙磺酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺1-戊磺酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺p-甲苯磺酸酯、N-羥基萘二甲醯亞胺甲磺酸酯、N-羥基萘二甲醯亞胺苯磺酸酯等之N-羥基醯亞胺化合物之磺酸酯衍生物等。
(交聯劑(G)) 本實施形態之組成物,當作為用以增加結構體強度之添加劑使用時,較佳含有一種以上的交聯劑(G)。交聯劑(G)係指可將前述多酚化合物(B)進行分子內或分子間交聯之化合物。如此的交聯劑(G)並無特殊限定,例如可列舉具有可將前述多酚化合物(B)交聯的1種以上之基(以下稱「交聯性基」)的化合物。
就交聯劑而言,只要會進行交聯反應則無特疏限定,可應用公知之任意交聯系統,本實施形態可使用的交聯劑之具體例子,例如可列舉馬來醯亞胺化合物、環氧化合物、氰酸酯化合物、胺基化合物、苯并噁嗪化合物、丙烯酸酯化合物、三聚氰胺化合物、胍胺化合物、乙炔脲化合物、脲化合物、異氰酸酯化合物、疊氮化合物等,但不特別限定於此等。此等之交聯劑可1種單獨,或組合2種以上使用。
多酚化合物(B)與交聯劑之交聯反應中,例如,此等之交聯劑所具有的活性基(馬來醯亞胺基、環氧基、氰酸酯基、胺基,或苯并噁嗪之脂環部位開環而成之酚性羥基),係與多酚化合物(B)進行加成反應而交聯。
前述馬來醯亞胺化合物可使用公知者。例如以N,N’-(2,2,4-三甲基六亞甲基)雙馬來醯亞胺、N,N’-十亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-八亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-七亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-六亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-五亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-四亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-三亞甲基雙馬來醯亞胺、N,N’-伸乙基雙馬來醯亞胺、N,N’-(氧二亞甲基)雙馬來醯亞胺、1,13-雙馬來醯亞胺-4,7,10-三氧雜十三烷、1,11-雙馬來醯亞胺-3,6,9-三氧雜十一烷等之脂肪族系雙馬來醯亞胺化合物為首,可列舉N,N’-(4-甲基-1,3-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(1,3-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(1,4-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(1,2-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(1,5-伸萘基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(4-氯-1,3-伸苯基)雙馬來醯亞胺,或N,N’-(亞甲基二-p-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(4,4’-伸聯苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(磺醯基二-p-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(氧二-p-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(3,3’-二甲基-4,4’-伸聯苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-(亞苄基二-p-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-[亞甲基雙(3-氯-4-伸苯基)]雙馬來醯亞胺、N,N’-[亞甲基雙(3-甲基-4-伸苯基)]雙馬來醯亞胺、N,N’-[亞甲基雙(3-甲氧基-4-伸苯基)]雙馬來醯亞胺、N,N’-(硫二-p-伸苯基)雙馬來醯亞胺、N,N’-3,3’-二苯甲酮雙馬來醯亞胺、N,N’-[亞甲基雙(3-甲基-5-乙基-4-伸苯基)]雙馬來醯亞胺、N,N’-[四亞甲基雙(氧-p-伸苯基)]雙馬來醯亞胺,或2,2-雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]丙烷、雙[4-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基)]碸、1,4-伸苯基雙(4-馬來醯亞胺苯氧基)、雙[3-(4-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-馬來醯亞胺苯氧基)苯基]酮、1,3-伸苯基雙(4-馬來醯亞胺苯氧基)、雙[4-(4-馬來醯亞胺苯硫基)苯基]醚等之芳香族系馬來醯亞胺化合物。就耐熱性及溶解性之觀點,較佳為雙馬來醯亞胺為宜。
前述環氧化合物可使用公知者,係由1分子中具有2個以上環氧基者中選擇。例如,可列舉國際公開2018-016614號記載者。此等之環氧樹脂可為單獨、亦可合併使用2種以上。就耐熱性與溶解性之觀點,較佳為由酚芳烷基樹脂類、聯苯基芳烷基樹脂類所得到的環氧樹脂等之常溫為固體狀之環氧樹脂。
前述氰酸酯化合物,只要係1分子中具有2個以上之氰酸酯基的化合物則無特殊限制,可使用公知者。例如可列舉國際公開WO2011-108524號公報記載者,但本實施形態中較佳的氰酸酯化合物,可列舉將1分子中具有2個以上之羥基的化合物之羥基取代為氰酸酯基之結構者。又,氰酸酯化合物較佳為具有芳香族基者,可適合地使用氰酸酯基直接鍵結於芳香族基之結構者。如此的氰酸酯化合物例如可列舉國際公開WO2018-016614號記載者。此等之氰酸酯化合物可單獨或適當組合2種以上使用。又,前述氰酸酯化合物,可為單體、寡聚物及樹脂之任意形態。
前述胺基化合物,例如可列舉國際公開WO2018-016614號記載者。
前述苯并噁嗪化合物之噁嗪結構並無特殊限定,可列舉苯并噁嗪或萘并噁嗪等之具有包含縮合多環芳香族基之芳香族基的噁嗪結構。
苯并噁嗪化合物,例如可列舉下述通式(a)~(f)所示之化合物。再者下述通式中,朝向環的中心所表示之鍵結,表示鍵結於構成環且可鍵結取代基之任一個碳。
Figure 02_image103
通式(a)~(c)中,R1 及R2 係獨立地表示碳數1~30之有機基。又通式(a)~(f)中,R3 至R6 係獨立地表示氫或碳數1~6之烴基。又前述通式(c)、(d)及(f)中,X係獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-S-S-、-SO2 -、-CO-、-CONH-、 -NHCO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -、-(CH2 )m-、-O-(CH2 )m-O-、-S-(CH2 )m -S-。此處m為1~6之整數。又通式(e)及(f)中,Y係獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CO-、-C(CH3 )2 -、-C(CF3 )2 -或碳數1~3之伸烷基。
又,苯并噁嗪化合物中,包含側鏈具有噁嗪結構之寡聚物或聚合物、主鏈中具有苯并噁嗪結構之寡聚物或聚合物。
苯并噁嗪化合物,能夠以與國際公開WO2004/009708號小冊、日本特開平11-12258號公報、日本特開2004-352670號公報記載之方法相同的方法來製造。
前述三聚氰胺化合物之具體例子,例如可列舉國際公開WO2018-016614號記載者。
前述胍胺化合物之具體例子,例如可列舉國際公開WO2018-016614號記載者。
前述乙炔脲化合物之具體例子,例如可列舉國際公開WO2018-016614號記載者。
前述脲化合物之具體例子,例如可列舉國際公開WO2018-016614號記載者。
又,本實施形態中,就交聯性提高之觀點,亦可使用具有至少1個烯丙基之交聯劑。具有至少1個烯丙基的交聯劑之具體例子,可列舉國際公開WO2018-016614號記載者,但不限定於此等例示者。此等可單獨、亦可為2種以上之混合物。此等之中,就與雙檸康醯亞胺化合物及/或加成聚合型檸康醯亞胺樹脂之相溶性優良的觀點,尤以2,2-雙(3-烯丙基-4-羥基苯基)丙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-雙(3-烯丙基-4-羥基苯基)丙烷、雙(3-烯丙基-4-羥基苯基)碸、雙(3-烯丙基-4-羥基苯基)硫醚、雙(3-烯丙基-4-羥基苯基)醚等之烯丙基酚類為佳。
本實施形態之光學零件形成用組成物可將多酚化合物(B)單獨,或摻合前述交聯劑後,以公知方法交聯、硬化,而形成本實施形態之光學零件形成用膜。交聯方法可列舉熱硬化、光硬化等之手法。
本實施形態之組成物中,交聯劑(G)之含量,較佳為固體成分之全部質量之0.5~49質量%、更佳為0.5~40質量%、又更佳為1~30質量%、特佳為2~20質量%。前述交聯劑(G)之含有比例為0.5質量%以上時,可提高光學零件形成用組成物對有機溶劑之溶解性的抑制效果,故較佳,另一方面,為49質量%以下時,可抑制作為光學零件形成用組成物之耐熱性的降低,故較佳。
(鹼性化合物(E)) 本實施形態之組成物,亦可含有具有控制自酸產生劑所產生之酸於光學零件形成用組成物中之擴散,阻止不佳之化學反應的作用等之鹼性化合物(E)。藉由使用如此的鹼性化合物(E),光學零件形成用組成物之儲存安定性會提高。又,解像度更加提高,並且可抑制加熱後之曝光後時間的變動所造成的結構體之線寬變化,成為製程安定性極優良者。 如此的鹼性化合物(E)並無特殊限定,例如可列舉含有氮原子之鹼性化合物、鹼性鋶化合物、鹼性錪化合物等之放射線分解性鹼性化合物。鹼性化合物(E),可使用單獨或2種以上。
前述鹼性化合物(E),係發揮用以防止由酸產生劑微量產生的酸使交聯反應進行之對酸的淬滅劑之角色。如此的鹼性化合物雖不受以下限定,但例如可列舉國際公開2013-024779記載之一級、二級或三級之脂肪族胺類、混成胺類、芳香族胺類、雜環胺類、具有羧基之含氮化合物、具有磺醯基之含氮化合物、具有羥基之含氮化合物、具有羥基苯基之含氮化合物、醇性含氮化合物、醯胺衍生物或醯亞胺衍生物等。
鹼性化合物(E)之含量,較佳為固體成分之全部質量之0.001~49質量%、更佳為0.01~10質量%、又更佳為0.01~5質量%、特佳為0.01~3質量%。鹼性化合物(E)之含量於前述範圍內時,可更加抑制解像度之降低、圖型形狀、尺寸忠實度等之劣化。進一步地,即使自電子束照射至放射線照射後加熱為止的曝光後時間增長,圖型上層部之形狀亦不劣化。又,鹼性化合物(E)之含量為10質量%以下時,可防止感度、未曝光部之顯影性等之降低。又,藉由使用如此的酸擴散控制劑,可提高光學零件形成用組成物之儲存安定性,且提高解像度,並且抑制放射線照射前之曝光後時間、放射線照射後之曝光後時間的變動所造成的光學零件形成用組成物之線寬變化,成為製程安定性極優良者。
(其他成分(F)) 本實施形態之組成物中,在不阻礙本實施形態之目的之範圍,可依需要添加1種或2種以上的溶解促進劑、溶解控制劑、增感劑、界面活性劑及有機羧酸或磷之含氧酸或其衍生物等之各種添加劑,作為其他成分(F)。
-溶解促進劑- 低分子量溶解促進劑,為在多酚化合物(B)對顯影液之溶解性過低時,具有提高其溶解性,適度增大顯影時之前述化合物的溶解速度之作用的成分,可在不損及本發明之效果的範圍使用。前述溶解促進劑例如可列舉低分子量之酚性化合物,例如可列舉雙酚類、參(羥基苯基)甲烷等。此等之溶解促進劑,可單獨或混合2種以上使用。溶解促進劑之含量,係依含有所使用之多酚化合物(B)的化合物種類而適當調節,較佳為固體成分之全部質量之0~49質量%、更佳為0~5質量%、又更佳為0~1質量%、特佳為0質量%。
-溶解控制劑- 溶解控制劑,為在多酚化合物(B)對顯影液之溶解性過高時,具有控制其溶解性,適度減少顯影時之溶解速度之作用的成分。如此的溶解控制劑,較佳為於光學零件之燒成、加熱、顯影等之步驟中不會產生化學變化者。
溶解控制劑並無特殊限定,例如可列舉菲、蒽、苊萘等之芳香族烴類;苯乙酮、二苯甲酮、苯基萘基酮等之酮類;甲基苯基碸、二苯基碸、二萘基碸等之碸類等。此等之溶解控制劑,可使用單獨或2種以上。 溶解控制劑之含量並無特殊限定,係依所使用之多酚化合物(B)的種類而適當調節,較佳為固體成分之全部質量之0~49質量%、更佳為0~5質量%、又更佳為0~1質量%、特佳為0質量%。
-增感劑- 增感劑為具有吸收所照射之放射線的能量,將該能量傳達至酸產生劑(C),藉此增加酸之生成量的作用,且提高阻劑之表觀感度的成分。如此的增感劑並無特殊限定,例如可列舉二苯甲酮類、雙乙醯類、芘類、吩噻嗪類、茀類等。此等之增感劑,可使用單獨或2種以上。增感劑之含量,係依所使用之多酚化合物(B)的種類而適當調節,較佳為固體成分之全部質量之0~49質量%、更佳為0~5質量%、又更佳為0~1質量%、特佳為0質量%。
-界面活性劑- 界面活性劑,為具有改良本實施形態之組成物的塗佈性或條痕等的作用之成分。如此的界面活性劑並無特殊限定,係陰離子系、陽離子系、非離子系或兩性均可。較佳的界面活性劑為非離子系界面活性劑。非離子系界面活性劑,與用於光學零件形成用組成物之製造的溶劑之親和性佳,更有效果。非離子系界面活性劑之例子,可列舉聚氧乙烯高級烷基醚類、聚氧乙烯高級烷基苯基醚類、聚乙二醇之高級脂肪酸二酯類等,但無特別限定。市售品可列舉以下之商品名:Eftop(Jemco公司製)、Megafac(大日本油墨化學工業公司製)、Fluorad(住友3M公司製)、Asahiguard、Surflon(以上,旭硝子公司製)、Pepol(東邦化學工業公司製)、KP(信越化學工業公司製)、Polyflow(共榮社油脂化學工業公司製)等。界面活性劑之含量並無特殊限定,係依包含源自所使用之多酚化合物(B)的構成單位之樹脂種類而適當調節,較佳為固體成分之全部質量之0~49質量%、更佳為0~5質量%、又更佳為0~1質量%、特佳為0質量%。
-有機羧酸或磷之含氧酸或其衍生物- 本實施形態之組成物,以感度劣化防止或結構體、曝光後安定性等之提高為目的,亦可進一步含有有機羧酸或磷之含氧酸或其衍生物作為任意成分。再者,亦可與酸擴散控制劑合併使用、亦可單獨使用。有機羧酸並無特殊限定,例如以丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、水楊酸等為宜。磷之含氧酸或其衍生物,可列舉磷酸、磷酸二-n-丁基酯、磷酸二苯基酯等之磷酸或該等酯等之衍生物;膦酸、膦酸二甲基酯、膦酸二-n-丁基酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等之膦酸或該等酯等之衍生物;次磷酸、苯基次磷酸等之次磷酸及該等酯等之衍生物,此等之中特別以膦酸為佳。 有機羧酸或磷之含氧酸或其衍生物,可使用單獨或2種以上。有機羧酸或磷之含氧酸或其衍生物之含量,係依所使用之多酚化合物(B)的種類而適當調節,較佳為固體成分之全部質量之0~49質量%、更佳為0~5質量%、又更佳為0~1質量%、特佳為0質量%。
-其他添加劑- 進一步地,本實施形態之組成物中,在不阻礙本發明之目的之範圍,可依需要,含有1種或2種以上之前述溶解控制劑、增感劑,及界面活性劑以外的添加劑。如此的添加劑並無特殊限定,例如可列舉染料、顏料,及接著助劑等。例如含有染料或顏料時,可使曝光部之潛像可視化,緩和曝光時之暈光的影響,故較佳。又,含有接著助劑時,可改善與基板之接著性,故較佳。進一步地,其他添加劑並無特殊限定,例如可列舉暈光防止劑、保存安定劑、消泡劑、形狀改良劑等,具體而言,可列舉4-羥基-4’-甲基查耳酮等。
任意成分(F)之合計含量,較佳為固體成分之全部質量之0~49質量%、更佳為0~5質量%、又更佳為0~1質量%、特佳為0質量%。
本實施形態之組成物中,多酚化合物(B)、酸產生劑(C)、鹼性化合物(E)、任意成分(F)之含量(多酚化合物(B)/酸產生劑(C)/鹼性化合物(E)/任意成分(F)),以固體物基準之質量%計,較佳為50~99.4/0.001~ 49/0.001~49/0~49、更佳為55~90/1~40/0.01~10/0~5、又更佳為60~80/3~30/0.01~5/0~1、特佳為60~70/10~25/0.01~3/0。 各成分之含有比例,係以其總合成為100質量%的方式由各範圍選出。若為前述含有比例時,則感度、解像度、顯影性等之性能更為優良。
本實施形態之組成物之調製方法並無特殊限定,例如,可列舉於使用時將各成分溶解於溶劑成為均勻溶液,之後依需要,例如以孔徑0.2μm左右之濾器等過濾的方法等。
本實施形態之組成物,在不阻礙本發明之目的之範圍,可含有樹脂。樹脂並無特殊限定,例如可列舉酚醛清漆樹脂、聚乙烯酚類、聚丙烯酸、聚乙烯醇、苯乙烯-馬來酸酐樹脂,及含有丙烯酸、乙烯醇,或乙烯基酚作為單體單位之聚合物或此等之衍生物等。該樹脂之含量並無特殊限定,係依所使用之多酚化合物(B)的種類而適當調節,相對於該化合物100質量份而言,較佳為30質量份以下、更佳為10質量份以下、又更佳為5質量份以下、特佳為0質量份。
又,使本實施形態之組成物硬化而得的硬化物,可作為各種樹脂來使用。此等之硬化物,可作為賦予高熔點、高折射率及高透明性等各種特性之高通用性的材料,而用於各種用途。再者,該硬化物,可藉由使用將上述之組成物光照射、加熱等之對應於各組成之公知方法而得到。
此等之硬化物,可作為環氧樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂等之各種合成樹脂,進而可活用其機能性,而作為透鏡、光學薄片等之光學材料、全像術記錄材料等之記錄材料、有機感光體(例如螢光元件之發光層等)、光阻材料、抗反射膜、多層阻劑材料、半導體密封材等之高機能材料等來使用。 [實施例]
以下,藉由合成例、實施例及比較例以更詳細說明本實施形態,但本實施形態不受此等例子的任何限定。
(合成實施例1)BiN-1之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積300mL的容器中,添加2,7-二羥基萘(Sigma-Aldrich公司製試藥)6.2g(38.8mmol)、硫酸0.38g、2-萘醛(Sigma-Aldrich公司製試藥)3.0g(19.2mmol)、1,4-二噁烷30.0g,將內容物於100℃攪拌6小時進行反應而得到反應液。接著對反應液添加純水500mL後,以乙酸乙酯萃取。接著添加純水,分液至成為中性後,進行濃縮而得到溶液。 將所得之溶液以管柱層析分離後,得到下述式(BiN-1)表示之目標化合物(BiN-1)5.0g。 對於所得之化合物(BiN-1),藉由前述方法測定分子量之結果,為440。又,碳濃度為85質量%、氧濃度為11質量%。 對於所得之化合物(BiN-1),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-1)之化學結構。 δ(ppm)9.91(2H, O-H)、6.97~8.17(17H, Ph-H)、6.30 (1H, C-H)
Figure 02_image105
(合成實施例2)BiN-2之合成 使用1-萘醛,以取代2-萘醛,其他係與合成實施例1同樣地進行,得到下述式(BiN-2)表示之目標化合物(BiN-2)5.5g。 對於所得之化合物(BiN-2),藉由前述方法測定分子量之結果,為440。又,碳濃度為85質量%、氧濃度為11質量%。 對於所得之化合物(BiN-2),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-2)之化學結構。 δ(ppm)9.91(2H, O-H)、6.97~8.17(17H, Ph-H)、6.30 (1H, C-H)
Figure 02_image107
(合成實施例3)BiN-3之合成 使用2,6-二羥基萘,以取代2,7-二羥基萘,其他係與合成實施例1同樣地進行,得到下述式(BiN-3)表示之目標化合物(BiN-3)4.0g。 對於所得之化合物(BiN-3),藉由前述方法測定分子量之結果,為440。又,碳濃度為85質量%、氧濃度為11質量%。 對於所得之化合物(BiN-3),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-3)之化學結構。 δ(ppm)9.91(2H, O-H)、6.97~8.17(17H, Ph-H)、6.30 (1H, C-H)
Figure 02_image109
(合成實施例4)BiN-4之合成 使用2-萘乙酮,以取代2-萘醛,其他係與合成實施例1同樣地進行,得到下述式(BiN-4)表示之目標化合物(BiN-4)5.0g。 對於所得之化合物(BiN-4),藉由前述方法測定分子量之結果,為440。又,碳濃度為85質量%、氧濃度為11質量%。 對於所得之化合物(BiN-4),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-4)之化學結構。 δ(ppm)9.56(2H, O-H)、6.75~8.86(17H, Ph-H)、2.75 (3H, C-H)
Figure 02_image111
(合成實施例5)PBiN-1之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積300mL的容器中,添加2,7-二羥基萘(Sigma-Aldrich公司製試藥)6.2g(38.8mmol)、硫酸0.38g、2-萘醛(Sigma-Aldrich公司製試藥)3.0g(19.2mmol)、1,4-二噁烷30.0g,將內容物於100℃攪拌6小時進行反應而得到反應液。接著將反應液添加至甲醇/己烷=1/1之溶劑1000mL後,將所得之固體以過濾分離後,得到下述式(PBiN-1)表示之目標化合物(PBiN-1)8.0g。
Figure 02_image113
(合成實施例6)BiN-1U之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積300mL的容器中,添加2,7-二羥基萘(Sigma-Aldrich公司製試藥)6.2g(38.8mmol)、硫酸0.38g、2-萘醛(Sigma-Aldrich公司製試藥)3.0g(19.2mmol)、1,4-二噁烷30.0g,將內容物於40℃攪拌2小時進行反應,而得到反應液。接著對反應液添加純水500mL後,以乙酸乙酯萃取。接著添加純水,分液至成為中性後,進行濃縮而得到溶液。 將所得之溶液以管柱層析分離後,得到下述式(BiN-1U)表示之目標化合物(BiN-1U)5.5g。 對於所得之化合物(BiN-1U),藉由前述方法測定分子量之結果,為458。 對於所得之化合物(BiN-1U),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-1U)之化學結構。 δ(ppm)9.2(2H, O-H)、9.7(2H, O-H)、6.8~7.9(17H, Ph-H)、5.5(1H, C-H)
Figure 02_image115
(合成實施例7)BiN-3U之合成 使用2,6-二羥基萘,以取代2,7-二羥基萘,其他係與合成實施例6同樣地進行,得到下述式(BiN-3U)表示之目標化合物(BiN-3U)4.5g。 對於所得之化合物(BiN-3U),藉由前述方法測定分子量之結果,為458。 對於所得之化合物(BiN-3U),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-3U)之化學結構。 δ(ppm)9.2(2H, O-H)、9.6(2H, O-H)、6.7~8.0(17H, Ph-H)、5.5(1H, C-H)
Figure 02_image117
(合成實施例8)BiN-5U之合成 使用2,3-二羥基萘,以取代2,7-二羥基萘,其他係與合成實施例6同樣地進行,得到下述式(BiN-5U)表示之目標化合物(BiN-5U)1.0g。 對於所得之化合物(BiN-5U),藉由前述方法測定分子量之結果,為458。 對於所得之化合物(BiN-5U),以400MHz-1H-NMR,於DMSO-6溶劑進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-5U)之化學結構。 δ(ppm)9.4~9.6(4H, O-H)、7.0~8.0(17H, Ph-H)、5.5 (1H, C-H)
Figure 02_image119
(合成實施例9)PBiN-3之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積300mL的容器中,添加2,6-二羥基萘(Sigma-Aldrich公司製試藥)6.2g(38.8mmol)、甲磺酸1.12g、2-萘醛(Sigma-Aldrich公司製試藥)3.0g(19.2mmol)、1,4-二噁烷30.0g,將內容物於100℃攪拌6小時進行反應而得到反應液。 將所得之溶液,添加至甲醇/己烷=1/1之溶劑1000mL後,將所得之固體以過濾分離後,得到下述式(PBiN-3)表示之目標化合物(PBiN-3)5.5g。
Figure 02_image121
(合成實施例10)BiN-3-MeBOC之合成 於具備攪拌機、冷卻管,及滴定管之內容積200mL之容器中,給入前述所得之化合物(BiN-3)5.2g(11.8mmol)、溴乙酸t-丁酯(Aldrich公司製)5.4g(27mmol)、丙酮100mL,添加碳酸鉀(Aldrich公司製)3.8g(27mmol),及18-冠-6 0.8g,將內容物於回流下攪拌3小時進行反應。接著,濃縮反應結束後之反應液,對濃縮液添加純水100g使反應生成物析出,冷卻至室溫後,進行過濾將固體物分離。 將所得之固體物乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-3-MeBOC) 1.0g。 對於所得之化合物(BiN-3-MeBOC),以前述測定條件進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式BiN-3-MeBOC)之化學結構。 1H-NMR(d6-DMSO):δ(ppm)1.4(18H, O-C-CH3)、4.9(4H, O-CH2-C)、6.9~8.2(17H, Ph-H)、6.3(1H, C-H)。
Figure 02_image123
(合成實施例11)BiN-3-AL之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積1000mL之容器中,給入前述所得之化合物(BiN-3)11g(25mmol)、碳酸鉀108g(810mmol),與二甲基甲醯胺200mL,添加烯丙基溴化物185g(1.53mol),將反應液於110℃攪拌24小時進行反應。接著,濃縮反應液,添加純水500g使反應生成物析出,冷卻至室溫後,進行過濾而分離。將所得之固體物過濾並乾燥後,藉由以管柱層析進行分離純化,得到下述式表示之目標化合物(BiN-3-AL)7.2g。 對於所得之化合物,以前述測定條件進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-3-AL)之化學結構。 1H-NMR:(d6-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.9~ 8.2(17H, Ph-H)、6.3(1H, C-H)、6.0(2H, -CH=CH2)、5.2~5.4(4H, -CH=CH2)、4.4(4H, -CH2-)
Figure 02_image125
(合成實施例12)BiN-4之以其他方法之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積2L之容器中,將合成實施例1所得之BiN-1、66.7g(151mmol)溶解於DMF450mL,冰冷下依序添加碳酸鉀63g(456mmol)、碘甲烷38mL(610mmol)。於室溫反應12小時後,將反應液添加至純水而得到固體物。將固體物洗淨乾燥,得到79.5g下述式(中間體1)表示之中間體1。
Figure 02_image127
接著,於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積2L之容器中,將式(中間體1)表示之化合物59.2g(126mmol)溶解於乙酸1200mL,添加二氧化鉛45g(190mmol)。將其於120℃攪拌2小時,放冷至室溫後,將反應液添加至氫氧化鈉25%氫氧化鈉水溶液,得到固體物。將所得之固體物洗淨乾燥,得到52.9g下述式(中間體2)表示之中間體2。
Figure 02_image129
接著,於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積2L之容器中,將式(中間體2)表示之化合物62.5g(129mmol)添加溶解於甲苯650mL,於室溫滴下1.4M-三甲基鋁-己烷溶液(東京化成工業(股)製)140mL,於100℃攪拌2小時。反應結束後,將反應液冰冷,添加至水中。接著,將過濾、分液所得之有機層予以洗淨、乾燥,餾去溶劑,得到固體物。將所得之固體物洗淨乾燥,得到52.9g下述式(中間體2)表示之中間體2。將所得之固體藉由管柱層析分離,得到18.3g下述式(中間體3)表示之中間體3。
Figure 02_image131
進一步地,於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積1L之容器中,將式(中間體3)表示之化合物18.3g(38.0mmol)添加溶解於二氯甲烷200mL,於冰冷下滴下1.0M-三溴硼-二氯甲烷溶液(東京化成工業(股)製)120mL,滴下後,於室溫攪拌12小時,加水使反應停止。反應結束後,將過濾反應液所得之過濾物溶解於乙酸乙酯,洗淨、脫水後餾去溶劑,得到12.5g下述式(BiN-4)表示之目標物BiN-4。所得之BiN-4與合成實施例4同樣地,確認到其係式(BiN-4)之結構。
Figure 02_image133
(合成實施例13)BiN-1-Ac之合成 除了使用化合物(BiN-1)以取代上述化合物(BiN-3),使用丙烯酸110g(1.53mol)以取代上述烯丙基溴化物186g(1.53mol)以外,係與合成實施例11同樣地,得到下述式表示之目標化合物(BiN-1-Ac)7.0g。 對於所得之化合物,以前述測定條件進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-1-Ac)之化學結構。 1H-NMR:(d6-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.8~ 8.0(17H, Ph-H)、6.2(2H, =C-H)、6.1(2H, -CH=C)、5.7(2H, =C-H)、5.3(1H, C-H)
Figure 02_image135
(合成實施例14)BiN-1-Ea之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積100mL之容器中給入上述式(BiN-1)表示之化合物9.2g(20mmol),與甲基丙烯酸縮水甘油酯6.1g、三乙基胺0.5g,及p-甲氧基酚0.05g於50mL甲基異丁基酮中,於加溫至80℃並攪拌之狀態下,攪拌24小時進行反應。 冷卻至50℃,將反應液滴下至純水中,過濾所析出之固體物並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-Ea)表示之目標化合物3.0g。 對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-Ea)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.8~8.0 (17H, Ph-H)、6.4~6.5(4H, C=CH2)、5.3(1H, C-H)、5.7(2H, -OH)、4.7(2H, C-H)、4.0~4.4(8H, -CH2-)、2.0(6H, -CH3)
Figure 02_image137
(合成實施例15)BiN-1-Ua之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積100mL之容器中給入上述式(BiN-1)表示之化合物9.2g(20mmol),與甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯6.1g、三乙基胺0.5g,及p-甲氧基酚0.05g於50mL甲基異丁基酮中,於加溫至80℃並攪拌之狀態下,攪拌24小時進行反應。冷卻至50℃,將反應液滴下至純水中,過濾所析出之固體物並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-Ua)表示之目標化合物3.0g。對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-Ua)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)8.8(4H, -NH2)、6.8~8.0(17H, Ph-H)、6.4~6.5(4H, =CH2)、5.3(1H, C-H)、4.1(4H, -CH2-)、3.4(2H, C-H)2.2(4H, -CH2-)、2.0(6H, -CH3)
Figure 02_image139
(合成實施例16)BiN-1-E之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積100mL之容器中給入上述式(BiN-1)表示之化合物9.2g(20mmol)與碳酸鉀14.8g(107mmol)於50mL二甲基甲醯胺中,添加乙酸-2-氯乙酯6.56g(54mmol),將反應液於90℃攪拌12小時進行反應。接著將反應液以冰浴冷卻,使結晶析出,進行過濾而分離。接著於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積100mL之容器中給入上述結晶40g、甲醇40g、THF100g及24%氫氧化鈉水溶液,將反應液於回流下攪拌4小時進行反應。之後,以冰浴冷卻,將反應液濃縮,過濾所析出之固體物並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-E)表示之目標化合物5.2g。對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-E)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.8~7.9 (17H, Ph-H)、5.3(1H, C-H)、4.9(2H, -OH)、4.4(4H, -CH2- )、3.7(4H, -CH2-)
Figure 02_image141
(合成實施例17)BiN-1-PX之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積1000mL之容器中,給入上述式(BiN-1)表示之化合物37g(84mmol),與碘苯甲醚62.9g、碳酸銫116.75g、二甲基乙二醛二肟鹽酸鹽1.88g,及碘化銅0.68g於400mL 1,4-二噁烷中,加溫至95℃,攪拌22小時進行反應。接著濾離不溶成分,將濾液濃縮,滴下至純水中,過濾所析出之固體物並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-M)表示之中間體化合物16g。
Figure 02_image143
接著,於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積1000mL之容器中,給入上述式(BiN-1-M)表示之化合物16.0g與吡啶鹽酸鹽80g,於190℃攪拌2小時進行反應。接著追加溫水160mL進行攪拌,使固體析出。之後,添加乙酸乙酯250mL、水100mL並攪拌、靜置,將分液之有機層濃縮並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-PX)表示之目標化合物11.5g。 對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-PX)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)9.1(2H, O-H)、6.8~8.0(25H, Ph-H)、5.3(1H, C-H)
Figure 02_image145
(合成實施例18)BiN-1-PE之合成 除了使用上述式(BiN-1-E)表示之化合物,以取代上述式(BiN-1)表示之化合物以外,係與合成實施例17同樣地進行反應,得到下述式(BiN-1-PE)表示之目標化合物4.2g。 對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-PE)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)9.1(2H, O-H)、6.7~8.0(25H, Ph-H)、5.3(1H, C-H)、4.4(4H, -CH2-)、3.1(4H, -CH2-)
Figure 02_image147
(合成實施例19)BiN-1-G之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積100mL之容器中給入將前述式(BiN-1)表示之化合物9.2g(21mmol)與碳酸鉀6.2g(45mmol)添加至100mL二甲基甲醯胺而得的液體,進一步添加表氯醇4.1g(45mmol),將所得之反應液於90℃攪拌6.5小時進行反應。接著由反應液將固體成分以過濾去除,以冰浴冷卻,使結晶析出,過濾並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-G)表示之目標化合物3.8g。 對於所得之化合物(BiN-1-G),以上述之測定條件進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-1-G)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.8~8.0 (17H, Ph-H)、5.3(C-H)、4.0~4.3(4H, -CH2-)、2.3~3.0(6H, -CH(CH2)O)
Figure 02_image149
(合成實施例20)BiN-1-GE之合成 除了使用前述式(BiN-1-E)表示之化合物,以取代前述式(BiN-1)表示之化合物以外,係與合成實施例19同樣地進行反應,得到下述式(BiN-1-GE)表示之目標化合物3.0g。 藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-GE)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.8~8.0 (17H, Ph-H)、5.3(C-H)、3.3~4.4(12H, -CH2-)、2.3~2.8(6H, -CH(CH2)O)
Figure 02_image151
(合成實施例21)BiN-1-SX之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積100mL之容器中給入前述式(BiN-1)表示之化合物9.2g(21mmol)與乙烯基苄基氯化物(商品名CMS-P;SEIMI CHEMICAL(股)製)6.4g於50mL二甲基甲醯胺中,於加溫至50℃並攪拌之狀態下,以滴液漏斗花費20分鐘添加28質量%甲氧化鈉(甲醇溶液)8.0g,將反應液於50℃攪拌1小時進行反應。接著添加28質量%甲氧化鈉(甲醇溶液)1.6g,將反應液加溫至60℃攪拌3小時,進一步添加85質量%磷酸1.2g,攪拌10分鐘後,冷卻至40℃,將反應液滴下至純水中,過濾所析出之固體物並乾燥後,以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-SX)表示之目標化合物3.5g。 對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-SX)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)6.8~7.9 (25H, Ph-H)、5.2~5.8(11H, -CH2-、-CH=CH2, C-H)
Figure 02_image153
(合成實施例22)BiN-1-SE之合成 除了使用前述式(BiN-1-E)表示之化合物,以取代前述式(BiN-1)表示之化合物以外,係與合成實施例20同樣地進行反應,得到下述式(BiN-1-SE)表示之目標化合物3.5g。 對於所得之化合物,藉由400MHz-1H-NMR,確認到具有下述式(BiN-1-SE)之化學結構。 1H-NMR:(d-DMSO、內部標準TMS):δ(ppm)7.0~8.0 (25H, Ph-H)、3.8~6.7(19H, -CH2-CH2-, -CH2-, -CH=CH2, C-H)
Figure 02_image155
(合成實施例23)BiN-1-Pr之合成 於具備攪拌機、冷卻管及滴定管之內容積300mL的容器中,給入前述式(BiN-1)8.8g(20mmol)與炔丙基溴化物7.9g(66mmol)於100mL之二甲基甲醯胺中,於室溫攪拌3小時進行反應而得到反應液。接著濃縮反應液,對濃縮液添加純水300g使反應生成物析出,冷卻至室溫後,進行過濾將固體物分離。 將所得之固體物過濾並乾燥後,藉由以管柱層析進行分離純化,得到下述式(BiN-1-Pr)表示之目標化合物(BiN-1-Pr)6.0g。 對於所得之化合物(BiN-1-Pr),以上述之測定條件進行NMR測定後,觀察到以下之波峰,確認到具有下述式(BiN-1-Pr)之化學結構。 δ(ppm):6.8~7.9(17H, Ph-H)、5.3(1H, C-H)、4.8(4H, -CH2-)、2.1(2H, ≡CH)
Figure 02_image157
(合成例1) 準備具備戴氏冷卻管(Dimroth condenser)、溫度計及攪拌翼之可去底的內容積10L之四口燒瓶。於該四口燒瓶,在氮氣流中給入1,5-二甲基萘1.09kg(7mol、三菱瓦斯化學(股)製)、40質量%福馬林水溶液2.1kg(以甲醛計為28mol、三菱瓦斯化學(股)製)及98質量%硫酸(關東化學(股)製)0.97mL,常壓下一邊於100℃回流一邊反應7小時。之後,添加作為稀釋溶劑之乙基苯(和光純藥工業(股)製試藥特級)1.8kg於反應液中,靜置後去除下相之水相。進一步進行中和及水洗,藉由將乙基苯及未反應之1,5-二甲基萘於減壓下餾去,得到淡褐色固體之二甲基萘甲醛樹脂1.25kg。 所得之二甲基萘甲醛之分子量,為Mn:562、Mw:1168、Mw/Mn:2.08。
接著,準備具備戴氏冷卻管、溫度計及攪拌翼之內容積0.5L之四口燒瓶。於該四口燒瓶,在氮氣流下給入如上述般得到的二甲基萘甲醛樹脂100g(0.51mol)與對甲苯磺酸0.05g,昇溫至190℃加熱2小時後,進行攪拌。之後進一步添加1-萘酚52.0g(0.36mol),進一步昇溫至220℃反應2小時。溶劑稀釋後,進行中和及水洗,藉由將溶劑於減壓下去除,得到黑褐色固體之改質樹脂(CR-1)126.1g。 所得之樹脂(CR-1),為Mn:885、Mw:2220、Mw/Mn:2.51。又,碳濃度為89.1質量%、氧濃度為4.5質量%。
(實施例1~23、比較例1) 關於各化合物對有機溶劑之溶解度,係測定化合物對丙二醇單甲基醚之溶解性。該溶解性係使用對丙二醇單甲基醚之溶解量,遵照以下基準評估。再者,溶解量之測定係於23℃,將化合物精秤至試管中,添加丙二醇單甲基醚乙酸酯成為特定濃度,以超音波洗淨機施加30分鐘超音波,目視觀察之後之液體狀態,以完全溶解之溶解量的濃度為基準來評估。 將下表所示之化合物以於丙二醇甲基醚中成為5質量%的方式各調製光學零件形成用組成物。接著,將此等之光學零件形成用組成物旋轉塗佈於矽基板上,之後,於110℃烘烤60秒,各製作膜厚1000nm之光學零件形成膜。 然後,使用J.A. Woollam Japan公司製之真空紫外區域多入射角分光橢圓偏光計(製品名:VUV-VASE),進行於633nm波長之折射率及透明性試驗,評估折射率及透明性。 又,將光學零件形成膜於110℃烘烤5分鐘,實施膜耐熱性之評估。 評估結果如下表所示。
[溶解度試驗] A:5.0質量%≦溶解量 B:3.0質量%≦溶解量<5.0質量% C:溶解量<3.0質量% [折射率之評估基準] A:折射率1.75以上 B:折射率1.65以上,未達1.75 C:折射率未達1.65 [透明性之評估基準] A:吸光常數未達0.03 B:吸光常數0.03以上,未達0.05 C:吸光常數0.05以上 [膜耐熱性之評估基準] A:目視於膜無缺陷 C:目視於膜可見缺陷(包含膜消失)
Figure 02_image159
如表所示,使用實施例之化合物的組成物,均就所得硬化物而言以高維度兼顧折射率、透明性及膜耐熱性。又,實施例所用之組成物對溶劑之溶解性優良。相對於此,比較例1之化合物,折射率低、透明性亦不良。
如上所述,本發明不限定於前述實施形態及實施例,於不脫離其要旨的範圍內可適當施加變更。
使用本實施形態之化合物及樹脂的光學零件形成用組成物,折射率高,又,即使為較低分子量,由於其結構之剛性而具有高耐熱性,因此於高溫烘烤條件亦可使用。又,對安全溶劑之溶解性高、結晶性被抑制,耐熱性及蝕刻耐性良好,本實施形態之光學零件形成用組成物賦予良好的光學零件形狀。又,藉由低溫至高溫之廣範圍的熱處理,著色較被抑制,故有用作為各種光學零件形成用組成物。 因此,本發明例如於以高折射率或高透明性等之光學特性為必要之電氣用絕緣材料、阻劑用樹脂、半導體用密封樹脂、印刷配線板用接著劑、搭載於電氣機器/電子機器/產業機器等之電氣用層合板、搭載於電氣機器/電子機器/產業機器等之預浸體的基質樹脂、增層層合板材料、纖維強化塑膠用樹脂、液晶顯示面板之密封用樹脂、塗料、各種塗覆劑、接著劑、半導體用之塗覆劑、半導體用之阻劑用樹脂、下層膜形成用樹脂,以薄膜狀、薄片狀使用,此外於塑膠透鏡(稜鏡透鏡、扁豆狀透鏡、微透鏡、菲涅耳透鏡、視角控制透鏡、對比提高透鏡等)、相位差薄膜、電磁波屏蔽用薄膜、稜鏡、光纖、可撓印刷配線用防焊劑、防鍍劑、多層印刷配線板用層間絕緣膜、感光性光波導等之光學零件等中,可廣泛且有效地利用。
2018年7月31日申請之日本國專利申請案2018-144516號之揭示,其全體作為參照而併入本說明書。 又,說明書記載之全部文獻、專利申請案,及技術規格,係與具體且各別記載參照而併入各文獻、專利申請案,及技術規格的情況相同程度地,作為參照而併入本說明書中。

Claims (13)

  1. 一種光學零件形成用組成物,其係含有多酚化合物(B)與溶劑之組成物,其中 前述多酚化合物(B),為由下述式(1)表示之化合物及具有下述式(2)表示之結構的樹脂中選出之至少一種;
    Figure 03_image161
    (式(1)中, RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數);
    Figure 03_image163
    (式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~40之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基,或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。
  2. 如請求項1之光學零件形成用組成物,其中前述多酚(B),為由下述式(1A)表示之化合物及下述式(2A)表示之樹脂中選出的至少一種;
    Figure 03_image165
    (式(1A)中,RY 、RT 、X,及、m係與式(1)記載者相同);
    Figure 03_image167
    (式(2A)中,L、RY 、RT 、X,及m係與式(2)記載者相同)。
  3. 如請求項1之光學零件形成用組成物,其中前述多酚(B),為由下述式(1B)或(1C)表示之化合物,及下述式(2B)或(2C)表示之樹脂中選出的至少一種;
    Figure 03_image169
    (式(1B)中,RY 係與式(1)記載者相同);
    Figure 03_image171
    (式(1C)中,RY 係與式(1)記載者相同);
    Figure 03_image173
    (式(2B)中,L及RY 係與式(2)記載者相同);
    Figure 03_image175
    (式(2C)中,L及RY 係與式(2)記載者相同)。
  4. 如請求項1或2之光學零件形成用組成物,其進一步含有酸產生劑。
  5. 如請求項1或2之光學零件形成用組成物,其進一步含有交聯劑。
  6. 一種下述式(1)表示之化合物;
    Figure 03_image177
    (式(1)中, RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。
  7. 一種具有下述式(2)表示之結構的樹脂;
    Figure 03_image179
    (式(2)中,L為可具有取代基之碳數1~30之伸烷基、可具有取代基之碳數6~40之伸芳基、可具有取代基之碳數1~30之伸烷氧基,或單鍵,前述伸烷基、前述伸芳基、前述伸烷氧基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵; RY 為氫原子、可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 係各自獨立地為可具有取代基之碳數1~30之烷基、可具有取代基之碳數6~40之芳基、可具有取代基之碳數2~30之烯基、可具有取代基之碳數2~30之炔基、可具有取代基之碳數1~30之烷氧基、鹵素原子、硝基、胺基、氰基、交聯基、解離基、硫醇基,或羥基,此處,前述烷基、前述烯基、前述炔基及前述芳基,亦可包含醚鍵、酮鍵或酯鍵,RT 之至少1者為交聯基、解離基、硫醇基或羥基, X表示氧原子、硫原子或無交聯, m係各自獨立地為0~9之整數,此處,m之至少1者為1~9之整數, N為1~4之整數,此處,N為2以上之整數時,N個[ ]內之結構式可相同亦可相異, r係各自獨立地為1~2之整數)。
  8. 如請求項6之化合物,其係以下述式(1A)表示;
    Figure 03_image181
    (式(1A)中,RY 、RT 、X,及、m係與式(1)記載者相同)。
  9. 如請求項7之樹脂,其具有下述式(2A)表示之結構;
    Figure 03_image183
    (式(2A)中,L、RY 、RT 、X,及m係與式(2)記載者相同)。
  10. 如請求項6之化合物,其係以下述式(1B)或(1C)表示;
    Figure 03_image185
    (式(1B)中,RY 係與式(1)記載者相同);
    Figure 03_image187
    (式(1C)中,RY 係與式(1)記載者相同)。
  11. 如請求項7之樹脂,其具有下述式(2B)或(2C)表示之結構;
    Figure 03_image189
    (式(2B)中,L及RY 係與式(2)記載者相同);
    Figure 03_image191
    (式(2C)中,L及RY 係與式(2)記載者相同)。
  12. 一種如請求項6之化合物之製造方法,其係將下述式(1-0)表示之化合物之RY-0 表示之氫原子取代為羥基,將前述羥基取代為下述式(1-1)表示之化合物之RY-1
    Figure 03_image193
    (式(1-0)中, RY-0 為氫原子, RT 、X、m、N、r係與式(1)記載者相同);
    Figure 03_image195
    (式(1-1)中, RY-1 為可具有取代基之碳數1~30之烷基,或可具有取代基之碳數6~40之芳基, RT 、X、m、N、r係與式(1)記載者相同)。
  13. 一種光學零件,其係由如請求項1~5中任一項之光學零件形成用組成物得到。
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