WO2021049563A1 - 光塩基発生剤、化合物、光反応性組成物及び反応生成物 - Google Patents
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Definitions
- One may be bonded to each other to form a ring structure.
- the structure represented by the general formula (1) -13 has a ring structure formed by bonding R 31 and R 33 to each other, the said structure.
- the ring structure is not a ring structure showing aromaticity.
- a first skeleton represented by the following general formula (a) and a second skeleton having a nitrogen atom which is bonded to the bond position of the first skeleton to form an amide group are provided.
- a compound in which a base in which a hydrogen atom is bonded to the nitrogen atom of the second skeleton is generated by light irradiation, and the pKa of the conjugate acid of the base in water is 12 or more.
- the nitrogen atom in the second skeleton which was bonded to the carbon and bonded to the carbonyl carbon, dissociates and bonds to the hydrogen atom.
- the compound represented by the following general formula (1') and the amine compound represented by HX are generated.
- the generated amine compound is a base, and the conjugate acid of this base has a pKa of 12 or more in water.
- the decarboxylation reaction does not occur by light irradiation.
- the decarboxylation reaction does not occur by light irradiation.
- substituted alkyl group may be linear, branched or cyclic. When it is annular, it may be either monocyclic or polycyclic.
- the substituted alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms.
- the linear or branched alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and is, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and the like.
- R 1 to R 4 are independently each of a hydrogen atom, the substituted alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a dialkylamino group, a diarylamino group, an alkylarylamino group and an alkylcarbonyl.
- the second skeleton preferably has a structure represented by the following general formula (1) -12, (1) -13 or (1) -14, and the following general formula (1) -13 or (1)-. It is more preferable that the structure is represented by 14.
- the ring formed thereby may be either monocyclic or polycyclic.
- the content of the photobase generator is preferably 4% by mass to 39% by mass, preferably 6% by mass to 36% by mass, based on the content of the base-reactive compound. It is more preferably%, and further preferably 8% by mass to 33% by mass.
- the content of the photobase generator is 4% by mass or more, the reaction of the base-reactive compound proceeds more easily. Further, when the content of the photobase generator is 39% by mass or less, excessive use of the photobase generator is suppressed.
- the photoreactive composition of the present disclosure may further contain other components in addition to the base-reactive compound and the photo-base generator.
- the other components are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be arbitrarily selected depending on the intended purpose.
- the other components contained in the photoreactive composition may be only one kind, may be two or more kinds, and when there are two or more kinds, the combination and ratio thereof can be arbitrarily set.
- the thickness of the reaction product (thickness of the photoreactive composition layer after light irradiation) with respect to the thickness of the photoreactive composition layer (thickness of the photoreactive composition layer before light irradiation). ) ([Thickness of photoreactive composition layer after light irradiation] / [Thickness of photoreactive composition layer before light irradiation]), for example, 0.2 to 1.0.
- compound (X) was reacted with thionyl chloride and 1,1,3,3-tetramethylguanidine in this order to produce compound (Y). That is, a mixed solution of compound (X) (2.1 g, 0.020 mol) and thionyl chloride (SOCl 2 , 10 mL) was stirred at room temperature for 7 hours, and then dried dichloromethane (20 mL) and 1 were added to this mixed solution. , 1,3,3-Tetramethylguanidine (2.3 g, 0.022 mol) and dry dichloromethane (15 mL) were added, respectively, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours to carry out the reaction.
- SOCl 2 thionyl chloride
- Test Example 5 (Outgas confirmation test of compound (1) -1) A test resin composition was obtained by blending triglycidyl isocyanurate (0.041 g), compound (1) -1 (0.020 g), and methanol (0.097 g) and stirring at 25 ° C. for 1 minute. It was. Next, the test resin composition obtained above is applied onto a calcium fluoride plate, the calcium fluoride plate is placed on the obtained coating film, and the coating is applied with two calcium fluoride plates. A laminate was produced by sandwiching the film. An LED lamp was used to set the illuminance to 50 mW / cm 2 and irradiate the coating film of the laminate with light having a wavelength of 365 nm. At this time, the light irradiation amount (mJ / cm 2) for a 10,000 / cm 2. After the light irradiation, the appearance of the laminated body was confirmed, and it was confirmed whether outgas was generated.
- Test Example 6 the film between the calcium fluoride plates turned yellow due to light irradiation, and bubbles were confirmed. Therefore, in Test Example 6, it is presumed that carbon dioxide is generated as outgas as shown in the following reaction formula. In addition, it is presumed that the reason why the film turned yellow in Test Example 6 was that nitroso groups derived from nitro groups were generated.
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Abstract
下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である光塩基発生剤。一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。
Description
本発明は、光塩基発生剤、化合物、光反応性組成物及び反応生成物に関する。
光の照射によって重合する光重合性材料は、比較的簡単な操作で重合反応の精密な制御が可能であることから、広く実用化されており、例えば、電子材料分野、印刷材料分野等で重要な位置を占めている。
光重合性材料としては、例えば、露光によりラジカル種を発生する光開始剤と、ラジカル重合性のモノマー又はオリゴマーと、を含有するラジカル重合系の樹脂組成物、露光により酸を発生する光酸発生剤と、酸の作用により重合するモノマー又はオリゴマーと、を含有する酸触媒系の樹脂組成物等が、これまで盛んに検討されている。
光重合性材料としては、例えば、露光によりラジカル種を発生する光開始剤と、ラジカル重合性のモノマー又はオリゴマーと、を含有するラジカル重合系の樹脂組成物、露光により酸を発生する光酸発生剤と、酸の作用により重合するモノマー又はオリゴマーと、を含有する酸触媒系の樹脂組成物等が、これまで盛んに検討されている。
一方、光重合性材料としては、露光により塩基を発生する光塩基発生剤と、塩基の作用により重合するモノマー又はオリゴマーと、を含有する塩基触媒系のものも知られている。そして、光塩基発生剤としては、例えば、グアニジン等の強塩基とカルボン酸との塩に相当するイオン型のものが知られている(例えば、非特許文献1を参照)。このようなイオン型光塩基発生剤は、露光によりカルボキシ基において脱炭酸反応が進行するとともに、このカルボキシ基と塩を形成していた強塩基が遊離することで、塩基を発生する。
しかし、このようなイオン型光塩基発生剤は、反応性が高いものの、保存時の安定性が低く、また、溶解性が低いという問題点があった。さらに、このようなイオン型光塩基発生剤を用いた樹脂組成物も、安定性が低いという問題点があった。
これに対して、非イオン型の光塩基発生剤も検討されている。非イオン型の光塩基発生剤としては、例えば、ニトロベンジル骨格を有するカルバメートであり、露光により脱炭酸反応が進行するとともに、第1級アミン又は第2級アミンが遊離することで、塩基を発生するものが知られている(例えば、非特許文献2を参照)。このような非イオン型光塩基発生剤では、上述のようなイオン型光塩基発生剤での問題点が解消される。
K.Arimitsu,R.Endo,Chem.Mater.2013,25,4461-4463.
J.F.Cameron,J.M.J.Frechet,J.Am.Chem.Soc.1991,113,4303.
しかし、非特許文献2で開示されているような非イオン型光塩基発生剤は、発生する塩基の塩基性が弱いために、これを用いた樹脂組成物は、光照射した際の反応性の向上の点で、まだ改良の余地があった。さらに、非特許文献2で開示されているような非イオン型光塩基発生剤では、露光による塩基の発生とともに脱炭酸反応が生じてしまうという問題があった。
本発明は、光照射した際の反応性に優れ、光照射した際に脱炭酸反応が生じない光反応性組成物を調製可能な光塩基発生剤及び化合物、光照射した際の反応性に優れ、光照射した際に脱炭酸反応が生じない光反応性組成物、並びにこの光反応性組成物を反応させて得られる反応生成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、前記塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である光塩基発生剤。
<1> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、前記塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である光塩基発生剤。
(一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。)
<2> 前記第2の骨格は、下記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される構造である<1>に記載の光塩基発生剤。
<2> 前記第2の骨格は、下記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される構造である<1>に記載の光塩基発生剤。
(一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。)
<3> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる光塩基発生剤。
<3> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる光塩基発生剤。
(一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。一般式(1)-13で表される構造がR31及びR33が相互に結合して形成された環構造を有する場合、当該環構造は芳香族性を示す環構造ではない。)
<4> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有し、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、前記塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である化合物。
<4> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有し、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、前記塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である化合物。
(一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。)
<5> 前記第2の骨格は、下記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される構造である<4>に記載の化合物。
(一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。)
<6> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有し、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる化合物。
<6> 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有し、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる化合物。
(一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。一般式(1)-13で表される構造がR31及びR33が相互に結合して形成された環構造を有する場合、当該環構造は芳香族性を示す環構造ではない。)
<7> <1>~<3>のいずれか1つに記載の光塩基発生剤と、塩基反応性化合物と、を含み、前記塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物である光反応性組成物。
<8> <7>に記載の光反応性組成物を反応させて得られる反応生成物。
<7> <1>~<3>のいずれか1つに記載の光塩基発生剤と、塩基反応性化合物と、を含み、前記塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物である光反応性組成物。
<8> <7>に記載の光反応性組成物を反応させて得られる反応生成物。
本発明によれば、光照射した際の反応性に優れ、光照射した際に脱炭酸反応が生じない光反応性組成物を調製可能な光塩基発生剤及び化合物、光照射した際の反応性に優れ、光照射した際に脱炭酸反応が生じない光反応性組成物、並びにこの光反応性組成物を反応させて得られる反応生成物を提供することができる。
本開示において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
[光塩基発生剤]
本開示の光塩基発生剤は、下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、前記塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である。
本開示の光塩基発生剤は、下記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させ、前記塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である。
一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。
例えば、本開示の光塩基発生剤は、光照射により反応生成物を製造可能な光反応性組成物の調製に用いられる。より具体的には、光塩基発生剤に含まれる光反応性組成物に光を照射することにより、光塩基発生剤から塩基が発生し、発生した塩基の作用により、光反応性組成物中の塩基反応性化合物に含まれる官能基が変換され、反応性を示すようになる、あるいは、発生した塩基の作用により、塩基反応性化合物に含まれる官能基が反応する。そのため、前述の光反応性組成物に光を照射して塩基を発生させることにより、光反応性組成物に含有される塩基反応性化合物が反応して反応生成物が得られる。
本開示の光塩基発生剤は、前記一般式(a)で表される第1の骨格と、第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有する第2の骨格(下記式(i)中のX)と、を有し、光を照射することにより塩基を発生する化合物(本開示においては、「化合物(1)」と称することがある)を含む。また、化合物(1)においては、下記式(i)で示すように、光の照射によってcis体となり、その後、一般式(a)中の水酸基の酸素原子と、一般式(a)中のカルボニル炭素とが結合し、カルボニル炭素と結合していた第2の骨格における窒素原子は、解離し、水素原子と結合する。これにより、下記一般式(1’)で表される化合物、及びHXで表されるアミン化合物が発生する。発生するアミン化合物は、塩基であり、この塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上である。
また、化合物(1)は、非イオン型光塩基発生剤であり、従来のイオン型光塩基発生剤とは異なり、保存時の安定性が高く、溶解性も高く、これを用いた光反応性組成物は安定性が高い。さらに、化合物(1)を含む光塩基発生剤を用いた光反応性組成物は、発生する塩基の共役酸の水中におけるpKaが12以上であることにより、光照射した際の塩基反応性化合物の反応性が良好である。
化合物(1)では、光照射した際の反応性の点から、発生する塩基の共役酸の水中におけるpKaが14以上であることが好ましく、16以上であることがより好ましい。
また、従来公知の非イオン型の光塩基発生剤としては、例えば、以下に示すニトロベンジル骨格を有するカルバメートが知られている。このようなニトロベンジル骨格を有するカルバメートは光照射により、以下の式(ii)に示すように脱炭酸反応が進行し、塩基(以下の反応式では、第1級アミン)が発生する。
一方、本開示の光塩基発生剤に含まれる化合物(1)では、前述の式(i)に示すように、光照射により脱炭酸反応が生じない。これにより、二酸化炭素発生による気泡の発生、反応生成物が硬化物であるときの強度低下等を抑制することができる。
一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、水酸基と-CH=CH-C(=O)-*とが結合している。
そして、水酸基と-CH=CH-C(=O)-*とのGにおける結合位置は、互いにオルト位の位置関係にある。すなわち、Gの環骨格を構成する原子のうち、水酸基が結合している原子と、-CH=CH-C(=O)-*が結合している原子とは、Gの環骨格中で互いに隣り合って(直接結合して)いる。
そして、水酸基と-CH=CH-C(=O)-*とのGにおける結合位置は、互いにオルト位の位置関係にある。すなわち、Gの環骨格を構成する原子のうち、水酸基が結合している原子と、-CH=CH-C(=O)-*が結合している原子とは、Gの環骨格中で互いに隣り合って(直接結合して)いる。
Gにおける前記芳香族基は、2価の芳香族炭化水素基及び2価の芳香族複素環式基のいずれであってもよく、芳香族炭化水素基及び芳香族複素環式基が縮環してなる2価の基(本開示においては、このような基を芳香族複素環式基として取り扱う)であってもよい。
また、これら芳香族炭化水素基及び芳香族複素環式基は、置換基を有していてもよい。
ここで「芳香族炭化水素基が置換基を有する」とは、芳香族炭化水素基を構成する1個以上の水素原子が、水素原子以外の基(置換基)で置換されていることを意味する。
そして、「芳香族複素環式基が置換基を有する」とは、芳香族複素環式基を構成する1個以上の水素原子が、水素原子以外の基(置換基)で置換されていることを意味する。
ここで「芳香族炭化水素基が置換基を有する」とは、芳香族炭化水素基を構成する1個以上の水素原子が、水素原子以外の基(置換基)で置換されていることを意味する。
そして、「芳香族複素環式基が置換基を有する」とは、芳香族複素環式基を構成する1個以上の水素原子が、水素原子以外の基(置換基)で置換されていることを意味する。
Gにおける前記芳香族基は、単環状及び多環状のいずれでもよく、その環骨格を構成している原子数(環員数)は、特に限定されず、3~20であることが好ましい。
Gにおける前記芳香族基のうち、芳香族炭化水素基としては、例えば、1,2-フェニレン基、ナフタレン-1,2-ジイル基、ナフタレン-2,3-ジイル基、トルエン-2,3-ジイル基、トルエン-3,4-ジイル基、o-キシレン-3,4-ジイル基、o-キシレン-4,5-ジイル基、m-キシレン-4,5-ジイル基、p-キシレン-2,3-ジイル基、アントラセン-1,2-ジイル基、アントラセン-2,3-ジイル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、これら芳香族炭化水素基の1個以上の水素原子が、例示した前記芳香族炭化水素基、アルキル基等の置換基で置換されていてもよい。前述の置換基を有する芳香族炭化水素基は、置換基も含めて炭素数が6~20であることが好ましい。
例示した前記芳香族炭化水素基の1個以上の水素原子を置換するアルキル基(以下、「置換アルキル基」と称することがある)は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。前記置換アルキル基は、炭素数が1~10であることが好ましい。
直鎖状又は分岐鎖状の前記置換アルキル基は、炭素数が1~10であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-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、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
環状の前記置換アルキル基は、炭素数が3~10であることが好ましく、例えば、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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられ、さらに、これら環状のアルキル基の1個以上の水素原子が、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基で置換されたものが挙げられる。ここで、水素原子を置換する直鎖状、分岐鎖状及び環状のアルキル基としては、前記置換アルキル基と同じものが挙げられる。
Gにおける前記芳香族基のうち、芳香族複素環式基としては、各種の芳香族複素環化合物から、その環骨格を構成する炭素原子又はヘテロ原子に結合している2個の水素原子を除いてなる基が挙げられる。
前記芳香族複素環化合物で好ましいものとしては、芳香族複素環骨格を構成する原子として1個以上の硫黄原子を有する化合物(含硫黄芳香族複素環化合物)、芳香族複素環骨格を構成する原子として1個以上の窒素原子を有する化合物(含窒素芳香族複素環化合物)、芳香族複素環骨格を構成する原子として1個以上の酸素原子を有する化合物(含酸素芳香族複素環化合物)、硫黄原子、窒素原子及び酸素原子から選択される互いに異なる2個のヘテロ原子を、芳香族複素環骨格を構成する原子として有する化合物が挙げられる。
前記芳香族複素環化合物で好ましいものとしては、芳香族複素環骨格を構成する原子として1個以上の硫黄原子を有する化合物(含硫黄芳香族複素環化合物)、芳香族複素環骨格を構成する原子として1個以上の窒素原子を有する化合物(含窒素芳香族複素環化合物)、芳香族複素環骨格を構成する原子として1個以上の酸素原子を有する化合物(含酸素芳香族複素環化合物)、硫黄原子、窒素原子及び酸素原子から選択される互いに異なる2個のヘテロ原子を、芳香族複素環骨格を構成する原子として有する化合物が挙げられる。
前記含硫黄芳香族複素環化合物としては、例えば、チオフェン、ベンゾチオフェン等が挙げられる。
前記含窒素芳香族複素環化合物としては、例えば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、インダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン等が挙げられる。
前記含酸素芳香族複素環化合物としては、例えば、フラン、ベンゾフラン(1-ベンゾフラン)、イソベンゾフラン(2-ベンゾフラン)等が挙げられる。
上述の互いに異なる2個のヘテロ原子を、芳香族複素環骨格を構成する原子として有する化合物としては、例えば、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール等が挙げられる。
前記芳香族複素環式基の環骨格を構成する原子のうち、水酸基が結合している原子と、-CH=CH-C(=O)-*が結合している原子とは、それぞれ炭素原子であってもよいし、ヘテロ原子であってもよいが、いずれも炭素原子であることが好ましい。
前記芳香族複素環式基において、環骨格を構成しているヘテロ原子の数は、1~3個であることが好ましく、1又は2個であることがより好ましい。
前記芳香族複素環式基において、環骨格を構成しているヘテロ原子の数が2個以上である場合、これらヘテロ原子は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。
前記芳香族複素環式基において、環骨格を構成しているヘテロ原子の数が2個以上である場合、これらヘテロ原子は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。
Gにおける前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基が有する前記置換基としては、例えば、前記置換アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基(-CN)、ハロゲン原子、ニトロ基、ハロアルキル基(ハロゲン化アルキル基)、水酸基(-OH)、メルカプト基(-SH)、アミノ基、前記芳香族炭化水素基、前記芳香族複素環式基等が挙げられる。
Gにおける前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基が有する前記置換基の数は、1個のみでもよいし、2個以上でもよく、すべての水素原子が前記置換基で置換されていてもよい。前記置換基の数は、置換可能な水素原子の数にもよるが、例えば、1個~4個であることが好ましく、1個~3個であることがより好ましく、1個又は2個であることがさらに好ましい。
前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基において、前記置換基の数が2個以上である場合、これら置換基は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。
前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基において、前記置換基の数が2個以上である場合、これら置換基は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。
置換基である前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基等、前記置換アルキル基が、酸素原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールオキシ基において、酸素原子に結合しているアリール基は、単環状及び多環状のいずれでもよく、炭素数が6~10であることが好ましい。このようなアリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、キシリル基(ジメチルフェニル基)等が挙げられ、これらアリール基の1個以上の水素原子が、さらにこれらアリール基、前記置換アルキル基等で置換されたものも挙げられる。これら置換基を有するアリール基は、置換基も含めて炭素数が6~10であることが好ましい。
置換基である前記ジアルキルアミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、メチルエチルアミノ基等、アミノ基(-NH2)の2個の水素原子が、前記置換アルキル基で置換されてなる1価の基が挙げられる。前記ジアルキルアミノ基において、窒素原子に結合している2個のアルキル基は、互いに同一でも、異なっていてもよい。
置換基である前記ジアリールアミノ基としては、例えば、ジフェニルアミノ基、フェニル-1-ナフチルアミノ基等、アミノ基の2個の水素原子が、前記アリール基で置換されてなる1価の基が挙げられる。前記ジアリールアミノ基において、窒素原子に結合している2個のアリール基は、互いに同一でも、異なっていてもよい。
置換基である前記アルキルアリールアミノ基としては、例えば、メチルフェニルアミノ基等、アミノ基の2個の水素原子のうち、1個の水素原子が前記置換アルキル基で置換され、1個の水素原子が前記アリール基で置換されてなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記ジアリールアミノ基としては、例えば、ジフェニルアミノ基、フェニル-1-ナフチルアミノ基等、アミノ基の2個の水素原子が、前記アリール基で置換されてなる1価の基が挙げられる。前記ジアリールアミノ基において、窒素原子に結合している2個のアリール基は、互いに同一でも、異なっていてもよい。
置換基である前記アルキルアリールアミノ基としては、例えば、メチルフェニルアミノ基等、アミノ基の2個の水素原子のうち、1個の水素原子が前記置換アルキル基で置換され、1個の水素原子が前記アリール基で置換されてなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アルキルカルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基(アセチル基)等、前記置換アルキル基がカルボニル基(-C(=O)-)に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールカルボニル基としては、例えば、フェニルカルボニル基(ベンゾイル基)等、前記アリール基がカルボニル基に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールカルボニル基としては、例えば、フェニルカルボニル基(ベンゾイル基)等、前記アリール基がカルボニル基に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アルキルオキシカルボニル基としては、例えば、メチルオキシカルボニル基(メトキシカルボニル基)等、前記アルコキシ基がカルボニル基に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェニルオキシカルボニル基(フェノキシカルボニル基)等、前記アリールオキシ基がカルボニル基に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェニルオキシカルボニル基(フェノキシカルボニル基)等、前記アリールオキシ基がカルボニル基に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アルキルカルボニルオキシ基としては、例えば、メチルカルボニルオキシ基等、前記置換アルキル基がカルボニルオキシ基(-C(=O)-O-)の炭素原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールカルボニルオキシ基としては、例えば、フェニルカルボニルオキシ基等、前記アリール基がカルボニルオキシ基の炭素原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールカルボニルオキシ基としては、例えば、フェニルカルボニルオキシ基等、前記アリール基がカルボニルオキシ基の炭素原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、シクロプロピルチオ基等、前記置換アルキル基が硫黄原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、1-ナフチルチオ基、2-ナフチルチオ基等、前記アリール基が硫黄原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、1-ナフチルチオ基、2-ナフチルチオ基等、前記アリール基が硫黄原子に結合してなる1価の基が挙げられる。
置換基である前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子(-F)、塩素原子(-Cl)、臭素原子(-Br)、ヨウ素原子(-I)が挙げられる。
置換基である前記ハロアルキル基としては、前記置換アルキル基の1個以上の水素原子が、ハロゲン原子で置換されてなる基が挙げられる。
ハロアルキル基におけるハロゲン原子としては、置換基であるハロゲン原子として例示した上記のものが挙げられる。
ハロアルキル基におけるハロゲン原子の数は、特に限定されず、1個でもよいし、2個以上でもよい。ハロアルキル基におけるハロゲン原子の数が2個以上である場合、これら複数個のハロゲン原子は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。ハロアルキル基は、アルキル基中のすべての水素原子がハロゲン原子で置換されたパーハロアルキル基であってもよい。
ハロアルキル基としては、特に限定されず、例えば、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
ハロアルキル基におけるハロゲン原子としては、置換基であるハロゲン原子として例示した上記のものが挙げられる。
ハロアルキル基におけるハロゲン原子の数は、特に限定されず、1個でもよいし、2個以上でもよい。ハロアルキル基におけるハロゲン原子の数が2個以上である場合、これら複数個のハロゲン原子は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。ハロアルキル基は、アルキル基中のすべての水素原子がハロゲン原子で置換されたパーハロアルキル基であってもよい。
ハロアルキル基としては、特に限定されず、例えば、クロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
Gにおける前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基が有する前記置換基が、例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基等の電子供与性基である場合、化合物(1)は、光照射により塩基を発生するために必要とされる光の波長がより長くなる(長波長化する)。すなわち、これら電子供与性基の置換基は、化合物(1)における塩基を発生するために必要とされる光の波長を長波長化できる点で有利である。
前記置換基の前記芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基における置換位置は、特に限定されない。
Gは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であることが好ましく、置換基としてアルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルチオ基及びアリールチオ基からなる群より選択される1種若しくは2種以上のものを、合計で1個又は2個以上有していてもよい芳香族炭化水素基であることがより好ましく、このようなGとしては、例えば、下記一般式(a)-1で表される基が挙げられる。
一般式(a)-1中、m1は0~2の整数であり;n1は0~2m1+4の整数であり;Z1はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基であり、n1が2以上の整数である場合、複数個のZ1は互いに同一でも異なっていてもよく;符号**を付した結合の一方は、Gの一方の結合先である水酸基に対して形成され、他方は、Gの他方の結合先である二重結合を有する炭素原子に対して形成されている。
一般式(a)-1中、m1は0~2の整数(0、1又は2)であり、前記芳香族炭化水素基を構成している環骨格の数を規定している。すなわち、m1が0の場合の前記芳香族炭化水素基は1,2-フェニレン基であり、m1が1の場合の前記芳香族炭化水素基はナフタレン-2,3-ジイル基であり、m1が2の場合の前記芳香族炭化水素基はアントラセン-2,3-ジイル基である。
一般式(a)-1中、n1は0~2m1+4の整数であり、Z1の前記芳香族炭化水素基への結合数を示す。
すなわち、m1が0の場合、n1は0~4の整数であり、0~3の整数であることが好ましく、0~2の整数であることがより好ましく、0又は1であることがさらに好ましい。
m1が1の場合、n1は0~6の整数であり、0~4の整数であることが好ましく、0~3の整数であることがより好ましく、0~2の整数であることがさらに好ましく、0又は1であることが特に好ましい。
m1が2の場合、n1は0~8の整数であり、0~4の整数であることが好ましく、0~3の整数であることがより好ましく、0~2の整数であることがさらに好ましく、0又は1であることが特に好ましい。
すなわち、m1が0の場合、n1は0~4の整数であり、0~3の整数であることが好ましく、0~2の整数であることがより好ましく、0又は1であることがさらに好ましい。
m1が1の場合、n1は0~6の整数であり、0~4の整数であることが好ましく、0~3の整数であることがより好ましく、0~2の整数であることがさらに好ましく、0又は1であることが特に好ましい。
m1が2の場合、n1は0~8の整数であり、0~4の整数であることが好ましく、0~3の整数であることがより好ましく、0~2の整数であることがさらに好ましく、0又は1であることが特に好ましい。
一般式(a)-1中、Z1はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基であり、上述の、Gにおける芳香族炭化水素基又は芳香族複素環式基が有する置換基と同じである。
n1が2以上の整数であり、Z1が複数個である場合(化合物(1)が複数個のZ1を有する場合)、これら複数個のZ1は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、この場合、Z1はすべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ同一であってもよい。
n1が0以外の整数である場合、Z1の前記芳香族炭化水素基への結合位置は特に限定されない。
n1が0以外の整数である場合、Z1の前記芳香族炭化水素基への結合位置は特に限定されない。
一般式(a)-1中、符号**を付した結合のうち、一方は、Gの一方の結合先である一般式(a)中の水酸基に対して形成されている。そして、符号**を付した結合のうち、他方は、Gの他方の結合先である一般式(a)中の二重結合を有する炭素原子に対して形成されている。
第1の骨格は、例えば、下記一般式(a)-2で表される基であることが好ましい。第1の骨格及び第2の骨格を有する化合物は、光照射により第2の骨格の窒素原子に水素原子が結合した塩基及びクマリン又はクマリン誘導体を発生させることが好ましい。
一般式(a)-2中、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、前記置換アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基(-CN)、ハロゲン原子、ニトロ基、ハロアルキル基(ハロゲン化アルキル基)、水酸基(-OH)、メルカプト基(-SH)、アミノ基、前記芳香族炭化水素基、又は前記芳香族複素環式基を表し、*は窒素原子との結合位置を表す。R1~R4の少なくとも2つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。
第2の骨格は、下記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される構造であることが好ましく、下記一般式(1)-13又は(1)-14で表される構造であることがより好ましい。
一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。
R21~R24、R31~R33、及びR41~R44における前記炭化水素基は、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基(アリール基)のいずれでもよく、1個以上の水素原子が芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基であってもよいし、環状の脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが縮環してなる多環状の炭化水素基であってもよい。
前記脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基(アルキル基)及び不飽和脂肪族炭化水素基のいずれでもよい。
直鎖状又は分岐鎖状の前記アルキル基は、炭素数が1~20であることが好ましく、前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-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、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等が挙げられる。
環状の前記アルキル基は、炭素数が3~20であることが好ましく、前記アルキル基としては、例えば、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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられ、さらに、これら環状のアルキル基の1個以上の水素原子が、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基で置換されたものが挙げられる。ここで、水素原子を置換する直鎖状、分岐鎖状及び環状のアルキル基としては、アルキル基として例示した上記のものが挙げられる。
前記不飽和脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。そして、前記不飽和脂肪族炭化水素基は、炭素数が2~20であることが好ましい。
前記不飽和脂肪族炭化水素基としては、前記アルキル基中の、炭素原子間の1個以上の単結合(C-C)が、不飽和結合である二重結合(C=C)又は三重結合(C≡C)で置換されてなる基が挙げられる。
前記不飽和脂肪族炭化水素基において、不飽和結合の数は1個のみでもよいし、2個以上でもよく、2個以上である場合、これら不飽和結合は二重結合のみでもよいし、三重結合のみでもよく、二重結合及び三重結合が混在していてもよい。
前記不飽和脂肪族炭化水素基において、不飽和結合の位置は特に限定されない。
前記不飽和脂肪族炭化水素基としては、前記アルキル基中の、炭素原子間の1個以上の単結合(C-C)が、不飽和結合である二重結合(C=C)又は三重結合(C≡C)で置換されてなる基が挙げられる。
前記不飽和脂肪族炭化水素基において、不飽和結合の数は1個のみでもよいし、2個以上でもよく、2個以上である場合、これら不飽和結合は二重結合のみでもよいし、三重結合のみでもよく、二重結合及び三重結合が混在していてもよい。
前記不飽和脂肪族炭化水素基において、不飽和結合の位置は特に限定されない。
前記不飽和脂肪族炭化水素基で好ましいものとしては、例えば、前記不飽和結合が1個のものに相当する、直鎖状又は分岐鎖状のものであるアルケニル基及びアルキニル基、並びに環状のものであるシクロアルケニル基及びシクロアルキニル基が挙げられる。
前記アルケニル基としては、例えば、エテニル基(ビニル基)、2-プロペニル基(アリル基)、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
前記アルケニル基としては、例えば、エテニル基(ビニル基)、2-プロペニル基(アリル基)、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
前記アリール基は、単環状及び多環状のいずれでもよく、炭素数が6~20であることが好ましい。このようなアリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、キシリル基(ジメチルフェニル基)等が挙げられ、これらアリール基の1個以上の水素原子が、さらにこれらアリール基、前記アルキル基等で置換されたものも挙げられる。これら置換基を有するアリール基は、置換基も含めて炭素数が6~20であることが好ましい。
一般式(1)-12中、R21、R22、R23及びR24のうちの2種以上が炭化水素基である場合、これら炭化水素基は相互に結合して、これら炭化水素基が結合している窒素原子と、この窒素原子に結合している炭素原子(3個の窒素原子がともに結合している同一の炭素原子)とともに、環を形成していてもよい。ここで、「2種以上の炭化水素基が相互に結合する」とは、例えば、R21~R24のうちの2種のみ、3種のみ又はすべて(4種)が炭化水素基であり、いずれか2種又は3種の炭化水素基のみが相互に結合する場合と、R21~R24のすべて(4種)が炭化水素基であり、これらすべての炭化水素基が相互に結合する場合とがある。
2種以上の炭化水素基が相互に結合する場合、その結合する炭素原子の位置(結合位置)は特に限定されない。例えば、結合する炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状である場合には、結合位置は炭化水素基の末端の炭素原子であってもよいし、炭化水素基の一般式(1)-12に示されている窒素原子に直接結合している、いわゆる根元の炭素原子であってもよく、これら末端及び根元間の中間位置の炭素原子であってもよい。一方、結合する炭化水素基が環状であるか、又は鎖状構造及び環状構造の両方を有する場合には、結合位置は根元の炭素原子であってもよいし、それ以外の炭素原子であってもよい。
R21、R22、R23及びR24のうちの2種の炭化水素基が相互に結合する場合、それによって形成される環は、単環状及び多環状のいずれでもよい。
一般式(1)-13中、R31、R32及びR33のうちの2種以上が炭化水素基である場合、これら炭化水素基は相互に結合して、これら炭化水素基が結合している窒素原子又は炭素原子と、この窒素原子に結合している炭素原子、又は炭素原子に結合している窒素原子とともに、環を形成していてもよい。ここで、「2種以上の炭化水素基が相互に結合する」とは、上述のようにR21~R24のいずれかの炭化水素基が相互に結合する場合と同様のことを意味する。例えば、このように結合するのには、R31~R33のうちの2種のみ又はすべて(3種)が炭化水素基であり、いずれか2種の炭化水素基のみが相互に結合する場合と、R31~R33のすべて(3種)が炭化水素基であり、これらすべての炭化水素基が相互に結合する場合とがあり、炭化水素基同士の結合の仕方も、R21~R24場合と同じである。
一般式(1)-14中、R41、R42、R43及びR44のうちの2種以上が炭化水素基である場合、これら炭化水素基は相互に結合して、これら炭化水素基が結合している窒素原子と、この窒素原子に結合している炭素原子(3個の窒素原子がともに結合している同一の炭素原子)とともに、環を形成していてもよい。ここで、「2種以上の炭化水素基が相互に結合する」とは、上述のようにR21~R24のいずれかの炭化水素基が相互に結合する場合と同様のことを意味する。例えば、このように結合するのには、R41~R44のうちの2種のみ、3種のみ又はすべて(4種)が炭化水素基であり、いずれか2種又は3種の炭化水素基のみが相互に結合する場合と、R41~R44のすべて(4種)が炭化水素基であり、これらすべての炭化水素基が相互に結合する場合とがあり、炭化水素基同士の結合の仕方も、R21~R24の場合と同じである。
前述の一般式(1)-13で表される構造の中でも、R32が炭化水素基であり、R31及びR33が炭化水素基(好ましくは、飽和炭化水素基)であって相互に結合していることが好ましく、R32が炭化水素基であり、R31及びR33が相互に結合してエチレン基が形成されていることがより好ましく、R32がメチル基であり、R31及びR33が相互に結合してエチレン基が形成されていることがさらに好ましい。
前述の一般式(1)-14で表される構造の中でも、R41~R44が全て炭化水素基であることが好ましく、R41~R44が全てメチル基であることがより好ましい。
[変形例]
本開示の光塩基発生剤の変形例は、上記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる光塩基発生剤である。変形例の光塩基発生剤について、前述の本開示の光塩基発生剤と共通する構成の説明を省略し、以下、前述の本開示の光塩基発生剤と、変形例の光塩基発生剤との相違点について説明する。
変形例において、一般式(1)-13で表される構造がR31及びR33が相互に結合して形成された環構造を有する場合、当該環構造は芳香族性を示す環構造ではないことが好ましく、R31及びR33が相互に結合して飽和炭化水素基が形成されていることがより好ましく、R31及びR33が相互に結合してエチレン基が形成されていることがさらに好ましい。
本開示の光塩基発生剤の変形例は、上記一般式(a)で表される第1の骨格と、前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有する化合物を含み、前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる光塩基発生剤である。変形例の光塩基発生剤について、前述の本開示の光塩基発生剤と共通する構成の説明を省略し、以下、前述の本開示の光塩基発生剤と、変形例の光塩基発生剤との相違点について説明する。
変形例において、一般式(1)-13で表される構造がR31及びR33が相互に結合して形成された環構造を有する場合、当該環構造は芳香族性を示す環構造ではないことが好ましく、R31及びR33が相互に結合して飽和炭化水素基が形成されていることがより好ましく、R31及びR33が相互に結合してエチレン基が形成されていることがさらに好ましい。
[光反応性組成物]
本開示の光反応性組成物は、本開示の光塩基発生剤と、塩基反応性化合物と、を含み、前記塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物である。塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物は、前述の官能基を1つのみ有する化合物であってもよく、前述の官能基を2つ以上有する化合物であってもよく、これらの混合物であってもよい。塩基の作用により反応する基を有する化合物は、塩基の作用により反応する基を1つのみ有する化合物であってもよく、塩基の作用により反応する基を2つ以上有する化合物であってもよく、これらの混合物であってもよい。
本開示の光反応性組成物は、本開示の光塩基発生剤と、塩基反応性化合物と、を含み、前記塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物である。塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物は、前述の官能基を1つのみ有する化合物であってもよく、前述の官能基を2つ以上有する化合物であってもよく、これらの混合物であってもよい。塩基の作用により反応する基を有する化合物は、塩基の作用により反応する基を1つのみ有する化合物であってもよく、塩基の作用により反応する基を2つ以上有する化合物であってもよく、これらの混合物であってもよい。
例えば、本開示の光反応性組成物に光を照射することにより、光塩基発生剤から塩基が発生し、発生した塩基の作用により、光反応性組成物中の塩基反応性化合物に含まれる官能基が変換され、反応性を示すようになる、あるいは、発生した塩基の作用により、塩基反応性化合物に含まれる官能基が反応する。そのため、前述の光反応性組成物に光を照射して塩基を発生させることにより、光反応性組成物に含有される塩基反応性化合物が反応して反応生成物が得られる。
光反応性組成物は、光照射により塩基反応性化合物が反応することにより硬化される光硬化性組成物であってもよく、光硬化性組成物は、光照射により硬化物を製造するために用いられてもよい。
また、光反応性組成物は、光照射により可溶化する光反応性材料(ポジ型)であってもよく、光照射により硬化する光反応性材料(ネガ型)であってもよい。
また、光反応性組成物は、光照射により可溶化する光反応性材料(ポジ型)であってもよく、光照射により硬化する光反応性材料(ネガ型)であってもよい。
本開示の光反応性組成物が含有する光塩基発生剤は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
本開示の光反応性組成物において、光塩基発生剤の含有率は、前記塩基反応性化合物の含有率に対して、4質量%~39質量%であることが好ましく、6質量%~36質量%であることがより好ましく、8質量%~33質量%であることがさらに好ましい。光塩基発生剤の前記含有率が4質量%以上であることで、塩基反応性化合物の反応がより容易に進行する。また、光塩基発生剤の前記含有率が39質量%以下であることで、光塩基発生剤の過剰使用が抑制される。
(塩基反応性化合物)
本開示の光反応性組成物は、塩基反応性化合物を含有する。塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物(本開示においては、「塩基反応性化合物(9-2a)」と称することがある)、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物(本開示においては、「塩基反応性化合物(9-2b)」と称することがある)である。塩基反応性化合物(9-2b)は、反応する基が、塩基の作用により官能基が反応性を示す基に変換されたものではない点で、塩基反応性化合物(9-2a)とは異なる。
本開示の光反応性組成物は、塩基反応性化合物を含有する。塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物(本開示においては、「塩基反応性化合物(9-2a)」と称することがある)、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物(本開示においては、「塩基反応性化合物(9-2b)」と称することがある)である。塩基反応性化合物(9-2b)は、反応する基が、塩基の作用により官能基が反応性を示す基に変換されたものではない点で、塩基反応性化合物(9-2a)とは異なる。
前記塩基反応性化合物において進行する反応としては、例えば、付加重合及び縮合重合(縮重合)が挙げられる。
前記塩基反応性化合物は、例えば、モノマー、オリゴマー及びポリマーのいずれであってもよいし、低分子化合物及び高分子化合物のいずれであってもよい。
前記塩基反応性化合物としては、公知のものを用いることができ、例えば、「特開2011-80032号公報」に記載の塩基反応性化合物を用いることができる。ただし、これは一例である。
塩基反応性化合物(9-2a)としては、例えば、塩基の作用により分解して官能基が反応性を示す基に変換されるものが挙げられる。このような塩基反応性化合物(9-2a)としては、例えば、カーボネート骨格(-O-C(=O)-O-)を有する化合物、感光性ポリイミド等が挙げられる。
塩基反応性化合物(9-2b)としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アルコキシシラン化合物、(メタ)アクリレート化合物、チオール化合物等が挙げられる。
なお、本開示において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を包含する概念である。
なお、本開示において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を包含する概念である。
本開示の光反応性組成物が含有する塩基反応性化合物は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
(他の成分)
本開示の光反応性組成物は、塩基反応性化合物及び光塩基発生剤以外に、さらに他の成分を含有していてもよい。
前記他の成分は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。
光反応性組成物が含有する前記他の成分は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
本開示の光反応性組成物は、塩基反応性化合物及び光塩基発生剤以外に、さらに他の成分を含有していてもよい。
前記他の成分は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。
光反応性組成物が含有する前記他の成分は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
前記他の成分としては、増感剤、充填材、顔料、溶媒等が挙げられる。
<増感剤>
本開示の光反応性組成物は、増感剤を含有していてもよい。
増感剤は、特に限定されず、例えば、ベンゾフェノン、ナフトキノン、アントラキノン、キサンテン、チオキサンテン、キサントン、チオキサントン、アントラセン、フェナントレン、フェナントロリン、ピレン、ペンタセン、これらの誘導体等が挙げられる。
増感剤は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物の増感剤の含有量は、特に限定されず、適宜調節すればよい。
本開示の光反応性組成物は、増感剤を含有していてもよい。
増感剤は、特に限定されず、例えば、ベンゾフェノン、ナフトキノン、アントラキノン、キサンテン、チオキサンテン、キサントン、チオキサントン、アントラセン、フェナントレン、フェナントロリン、ピレン、ペンタセン、これらの誘導体等が挙げられる。
増感剤は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物の増感剤の含有量は、特に限定されず、適宜調節すればよい。
<充填材>
本開示の光反応性組成物は、充填材(フィラー)を含有していてもよい。充填材を含有させることで、例えば、光反応性組成物自体の粘度、反応後の光反応性組成物(後述する反応生成物)の強度等の特性を調節できる。
前記充填材は、公知のものでよく、特に限定されない。例えば、充填材は、繊維状、板状及び粒状のいずれでもよく、その形状、大きさ及び材質は、いずれも目的に応じて適宜選択すればよい。
光反応性組成物が含有する充填材は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物の充填材の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。
本開示の光反応性組成物は、充填材(フィラー)を含有していてもよい。充填材を含有させることで、例えば、光反応性組成物自体の粘度、反応後の光反応性組成物(後述する反応生成物)の強度等の特性を調節できる。
前記充填材は、公知のものでよく、特に限定されない。例えば、充填材は、繊維状、板状及び粒状のいずれでもよく、その形状、大きさ及び材質は、いずれも目的に応じて適宜選択すればよい。
光反応性組成物が含有する充填材は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物の充填材の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。
<顔料>
本開示の光反応性組成物は、顔料を含有していてもよい。顔料を含有させることで、例えば、光透過性等を調節できる。
光反応性組成物が含有する顔料は、公知のものでよく、例えば、白色、青色、赤色、黄色、緑色等のいずれの顔料でもよく、特に限定されない。
光反応性組成物が含有する顔料は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物の顔料の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。
本開示の光反応性組成物は、顔料を含有していてもよい。顔料を含有させることで、例えば、光透過性等を調節できる。
光反応性組成物が含有する顔料は、公知のものでよく、例えば、白色、青色、赤色、黄色、緑色等のいずれの顔料でもよく、特に限定されない。
光反応性組成物が含有する顔料は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物の顔料の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜調節すればよい。
<溶媒>
本開示の光反応性組成物は、溶媒を含有していてもよい。溶媒を含有させることで、取り扱い性が向上する。
前記溶媒は、特に限定されず、塩基反応性化合物及び光塩基発生剤の溶解性、安定性等を考慮して、適宜選択すればよい。
溶媒としては、特に限定されず、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;酢酸エチル、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,2-ジメトキシエタン(ジメチルセロソルブ)等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン;アセトニトリル等のニトリル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド等が挙げられる。
本開示の光反応性組成物は、溶媒を含有していてもよい。溶媒を含有させることで、取り扱い性が向上する。
前記溶媒は、特に限定されず、塩基反応性化合物及び光塩基発生剤の溶解性、安定性等を考慮して、適宜選択すればよい。
溶媒としては、特に限定されず、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;酢酸エチル、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,2-ジメトキシエタン(ジメチルセロソルブ)等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン;アセトニトリル等のニトリル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド等が挙げられる。
光反応性組成物が含有する溶媒は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は任意に設定できる。
光反応性組成物において、溶媒の含有量は、前記塩基反応性化合物の含有量に対して、3質量倍~20質量倍であることが好ましく、4質量倍~15質量倍であることがより好ましく、5質量倍~10質量倍であることがさらに好ましい。溶媒の含有量がこのような範囲であることで、光反応性組成物の取り扱い性がより向上する。
光反応性組成物は、塩基反応性化合物、光塩基発生剤、特定の多環芳香族化合物及び必要に応じて他の成分を配合することで得られる。各成分の配合後は、得られたものをそのまま光反応性組成物としてもよいし、必要に応じて引き続き公知の精製操作等を行って得られたものを光反応性組成物としてもよい。
各成分の配合時には、すべての成分を添加してからこれらを混合してもよいし、一部の成分を順次添加しながら混合してもよく、すべての成分を順次添加しながら混合してもよい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー等を用いて混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー等を用いて混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
配合時の温度は、各配合成分が劣化しない限り特に限定されず、例えば、3℃~30℃とすることができる。
配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されず、例えば、30秒~1時間とすることができる。
ただし、これら配合条件は、一例に過ぎない。
配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されず、例えば、30秒~1時間とすることができる。
ただし、これら配合条件は、一例に過ぎない。
<反応生成物>
本開示の反応生成物は、前述の光反応性組成物を反応させて得られるものである。本開示の反応生成物を製造する方法については、後述する本開示の反応生成物の製造方法にて説明する。
本開示の反応生成物の形状は、例えば、膜状、線状等、目的に応じて任意に選択できる。
本開示の反応生成物は、前述の光反応性組成物を反応させて得られるものである。本開示の反応生成物を製造する方法については、後述する本開示の反応生成物の製造方法にて説明する。
本開示の反応生成物の形状は、例えば、膜状、線状等、目的に応じて任意に選択できる。
(反応生成物の製造方法)
本開示の反応生成物の製造方法は、前述の光反応性組成物に光を照射して前記光塩基発生剤から前記塩基を発生させる工程と、を含む。光反応性組成物に含有される塩基反応性化合物は、発生した塩基の作用により、塩基反応性化合物に含まれる官能基が変換され、反応性を示すようになる、あるいは、発生した塩基の作用により、塩基反応性化合物に含まれる官能基が反応する。そのため、前述の光反応性組成物に光を照射して塩基を発生させることにより、光反応性組成物に含有される塩基反応性化合物が反応して反応生成物が得られる。
本開示の反応生成物の製造方法は、前述の光反応性組成物に光を照射して前記光塩基発生剤から前記塩基を発生させる工程と、を含む。光反応性組成物に含有される塩基反応性化合物は、発生した塩基の作用により、塩基反応性化合物に含まれる官能基が変換され、反応性を示すようになる、あるいは、発生した塩基の作用により、塩基反応性化合物に含まれる官能基が反応する。そのため、前述の光反応性組成物に光を照射して塩基を発生させることにより、光反応性組成物に含有される塩基反応性化合物が反応して反応生成物が得られる。
前記光反応性組成物を、公知の手法で目的物に付着させた後、必要に応じてプリベークして(乾燥させて)光反応性組成物層を形成し、光反応性組成物層に光を照射してもよい。
例えば、膜状の反応生成物を製造する場合には、スピンコーター、エアーナイフコーター、ブレードコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、ロールナイフコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ナイフコーター、スクリーンコーター、マイヤーバーコーター、キスコーター等の各種コーター、又はアプリケーター等の塗工手段を利用して、光反応性組成物を目的物に塗工するか、あるいは目的物を光反応性組成物に浸漬することにより、目的物に光反応性組成物を付着させればよい。
例えば、膜状又は線状の反応生成物を製造する場合には、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット式印刷法、ディスペンサー式印刷法、ジェットディスペンサー式印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等の印刷手段を利用することにより、目的物に光反応性組成物を付着させればよい。
例えば、膜状の反応生成物を製造する場合には、スピンコーター、エアーナイフコーター、ブレードコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、ロールナイフコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ナイフコーター、スクリーンコーター、マイヤーバーコーター、キスコーター等の各種コーター、又はアプリケーター等の塗工手段を利用して、光反応性組成物を目的物に塗工するか、あるいは目的物を光反応性組成物に浸漬することにより、目的物に光反応性組成物を付着させればよい。
例えば、膜状又は線状の反応生成物を製造する場合には、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット式印刷法、ディスペンサー式印刷法、ジェットディスペンサー式印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等の印刷手段を利用することにより、目的物に光反応性組成物を付着させればよい。
プリベークは、例えば、40℃~120℃、30秒~10分の条件で行ってもよく、特に限定されない。
光反応性組成物に照射される光の波長は、特に制限されず、例えば、紫外域~可視光域の波長であってもよい。光反応性組成物に照射される光の波長は、10nm以上であってもよく、200nm以上であってもよく、300nm以上であってもよい。また、光反応性組成物に照射される光の波長は、600nm以下であってもよく、500nm以下であってもよく、400nm以下であってもよい。
光反応性組成物に照射される光の照度は、例えば、1mW/cm2~100mW/cm2であることが好ましく、5mW/cm2~80mW/cm2であることがより好ましく、10mW/cm2~60mW/cm2であることがさらに好ましい。
光反応性組成物に照射される光照射量は、例えば、100mJ/cm2~20000mJ/cm2であることが好ましく、200mJ/cm2~15000mJ/cm2であることがより好ましく、300mJ/cm2~12000mJ/cm2であることがさらに好ましい。
ただし、ここで挙げた光照射条件は一例に過ぎず、これらに限定されない。
光反応性組成物に照射される光照射量は、例えば、100mJ/cm2~20000mJ/cm2であることが好ましく、200mJ/cm2~15000mJ/cm2であることがより好ましく、300mJ/cm2~12000mJ/cm2であることがさらに好ましい。
ただし、ここで挙げた光照射条件は一例に過ぎず、これらに限定されない。
光反応性組成物に光を照射して得られた反応生成物を、さらにポストベーク(光照射後加熱処理)を行ってもよい。
ポストベークは、例えば、50℃~180℃、20分~2時間の条件で行ってもよく、特に限定されない。
ポストベークは、例えば、50℃~180℃、20分~2時間の条件で行ってもよく、特に限定されない。
反応生成物の厚さは、目的に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。反応生成物の厚さは、例えば、1μm~500μmであることが好ましく、5μm~200μmであることがより好ましい。このような厚さの反応生成物を形成するためには、例えば、前記光反応性組成物層の厚さを、目的とする反応生成物の厚さ以上とすればよい。
例えば、前記光反応性組成物層の厚さ(光照射前の光反応性組成物層の厚さ)に対する、前記反応生成物の厚さ(光照射後の光反応性組成物層の厚さ)の割合([光照射後の光反応性組成物層の厚さ]/[光照射前の光反応性組成物層の厚さ])を、例えば、0.2~1.0とすることができ、さらに反応条件を調節することで、0.3~1.0、0.4~1.0、0.5~1.0、0.6~1.0、0.7~1.0、0.8~1.0、及び0.9~1.0のいずれかとすることも可能である。
以下に実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって制限されるものではない。
<化合物(1)-1の製造>
まず以下に示すように、化合物(X)を、塩化チオニル及び1,1,3,3-テトラメチルグアニジンと順に反応させて、化合物(Y)を製造した。
すなわち、化合物(X)(2.1g、0.020mol)及び塩化チオニル(SOCl2、10mL)を混合した混合液を室温で7時間撹拌した後、この混合液に乾燥ジクロロメタン(20mL)、並びに1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(2.3g、0.022mol)及び乾燥ジクロロメタン(15mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で2時間撹拌し、反応を行った。
次いで、反応液に、飽和塩化ナトリウム水溶液を添加して、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。この飽和塩化ナトリウム水溶液による洗浄をさらに1回行い、合計で2回行った。
これにより、化合物(Y)を粘性黄色液体として得た(収率94%)。
得られた化合物(Y)の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表1に示す。
まず以下に示すように、化合物(X)を、塩化チオニル及び1,1,3,3-テトラメチルグアニジンと順に反応させて、化合物(Y)を製造した。
すなわち、化合物(X)(2.1g、0.020mol)及び塩化チオニル(SOCl2、10mL)を混合した混合液を室温で7時間撹拌した後、この混合液に乾燥ジクロロメタン(20mL)、並びに1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(2.3g、0.022mol)及び乾燥ジクロロメタン(15mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で2時間撹拌し、反応を行った。
次いで、反応液に、飽和塩化ナトリウム水溶液を添加して、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。この飽和塩化ナトリウム水溶液による洗浄をさらに1回行い、合計で2回行った。
これにより、化合物(Y)を粘性黄色液体として得た(収率94%)。
得られた化合物(Y)の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表1に示す。
次に、以下に示す反応により化合物(Y)を加水分解して化合物(1)-1を製造した。
すなわち、化合物(Y)(0.31g、1.2mmol)及びメタノール(20mL)を混合した混合液に、水(10mL)及び炭酸カリウム(0.19g、1.5mmol)を混合した混合液を添加し、加熱しつつ3時間撹拌し、反応を行った。反応終了後、反応液を飽和塩化アンモニウム溶液でクエンチした。
次いで、得られた反応液にジクロロメタンを添加し、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。ジクロロメタンによる洗浄をさらに2回行い、合計で3回行った。
これにより、目的物である化合物(1)-1を黄色固体として得た(収率82%)。
得られた化合物(1)-1の1H-NMR、13C-NMRによる分析結果を表2に示す。光照射により発生する1,1,3,3-テトラメチルグアニジンの共役酸の水中におけるpKaは15.2である。
すなわち、化合物(Y)(0.31g、1.2mmol)及びメタノール(20mL)を混合した混合液に、水(10mL)及び炭酸カリウム(0.19g、1.5mmol)を混合した混合液を添加し、加熱しつつ3時間撹拌し、反応を行った。反応終了後、反応液を飽和塩化アンモニウム溶液でクエンチした。
次いで、得られた反応液にジクロロメタンを添加し、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。ジクロロメタンによる洗浄をさらに2回行い、合計で3回行った。
これにより、目的物である化合物(1)-1を黄色固体として得た(収率82%)。
得られた化合物(1)-1の1H-NMR、13C-NMRによる分析結果を表2に示す。光照射により発生する1,1,3,3-テトラメチルグアニジンの共役酸の水中におけるpKaは15.2である。
<化合物(2)-1の製造>
以下に示すように、化合物(2)-101と、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンとを反応させて、イオン型光塩基発生剤である化合物(2)-1を製造した。
すなわち、化合物(2)-1(0.58g、0.024mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(20mL)を混合した混合液に、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(2.3g、0.022mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(10mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で2時間撹拌し、反応を行った。
次いで、得られた反応液にジクロロメタンを添加し、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。ジクロロメタンによる洗浄をさらに2回行い、合計で3回行った。
これにより、目的物である化合物(2)-1を黄色固体として得た(収率90%、酸:塩基=1.2:1.0)。
得られた化合物(2)-1の1H-NMRによる分析結果を表3に示す。
以下に示すように、化合物(2)-101と、1,1,3,3-テトラメチルグアニジンとを反応させて、イオン型光塩基発生剤である化合物(2)-1を製造した。
すなわち、化合物(2)-1(0.58g、0.024mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(20mL)を混合した混合液に、1,1,3,3-テトラメチルグアニジン(2.3g、0.022mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(10mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で2時間撹拌し、反応を行った。
次いで、得られた反応液にジクロロメタンを添加し、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。ジクロロメタンによる洗浄をさらに2回行い、合計で3回行った。
これにより、目的物である化合物(2)-1を黄色固体として得た(収率90%、酸:塩基=1.2:1.0)。
得られた化合物(2)-1の1H-NMRによる分析結果を表3に示す。
<化合物(3)-1の準備>
イオン型光塩基発生剤である以下の化合物(3)-1を準備した。
イオン型光塩基発生剤である以下の化合物(3)-1を準備した。
<化合物(4)-1の準備>
非イオン型光塩基発生剤である以下の化合物(4)-1を準備した。光照射により発生するピペリジンの共役酸の水中におけるpKaは、11.2である。
非イオン型光塩基発生剤である以下の化合物(4)-1を準備した。光照射により発生するピペリジンの共役酸の水中におけるpKaは、11.2である。
[試験例1]
(化合物(1)-1の溶媒中での波長365nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が2.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、光照射量を0、50、150及び300mJ/cm2の4通りとし、波長365nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-1の吸光度を測定した。結果を図1に示す。
(化合物(1)-1の溶媒中での波長365nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が2.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、光照射量を0、50、150及び300mJ/cm2の4通りとし、波長365nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-1の吸光度を測定した。結果を図1に示す。
[試験例2]
(化合物(1)-1の溶媒中での波長313nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が2.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、水銀キセノンランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、光照射量を0、50、100及び280mJ/cm2の4通りとし、波長313nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-1の吸光度を測定した。結果を図2に示す。
(化合物(1)-1の溶媒中での波長313nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が2.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、水銀キセノンランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、光照射量を0、50、100及び280mJ/cm2の4通りとし、波長313nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-1の吸光度を測定した。結果を図2に示す。
試験例1では、モル吸光係数がε365=3.1×103L/(mol・cm)であり、試験例2では、モル吸光係数がε313=1.6×104L/(mol・cm)である。
図1及び図2から明らかなように、光照射量0mJ/cm2、すなわち、光未照射の場合のスペクトルと比べて、その他の照射量の場合のスペクトルでは、増大しているピークと減少しているピークがともにあり、この測定結果は、光照射により、以下に示す反応にて化合物(1)-1から塩基が発生していることを裏付けていた。さらに、365nm及び313nmの光照射により、化合物(1)-1を分解する露光量に大きな差がないことを確認した。
図1及び図2から明らかなように、光照射量0mJ/cm2、すなわち、光未照射の場合のスペクトルと比べて、その他の照射量の場合のスペクトルでは、増大しているピークと減少しているピークがともにあり、この測定結果は、光照射により、以下に示す反応にて化合物(1)-1から塩基が発生していることを裏付けていた。さらに、365nm及び313nmの光照射により、化合物(1)-1を分解する露光量に大きな差がないことを確認した。
[試験例3]
(化合物(1)-1の保存安定性)
以下に示す塩基反応性化合物(9)-301(0.10g)、化合物(1)-1(0.012g、前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して8モル%)及びメタノール(0.51g)をガラス瓶内に添加して混合液を調製した。
混合液を25℃の暗所にて6日間保管した。6日間の保管後、ガラス瓶を振ったり、反転させたりしてガラス瓶内の混合液が液体であることを確認した。
(化合物(1)-1の保存安定性)
以下に示す塩基反応性化合物(9)-301(0.10g)、化合物(1)-1(0.012g、前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して8モル%)及びメタノール(0.51g)をガラス瓶内に添加して混合液を調製した。
混合液を25℃の暗所にて6日間保管した。6日間の保管後、ガラス瓶を振ったり、反転させたりしてガラス瓶内の混合液が液体であることを確認した。
[試験例4]
(化合物(2)-1の保存安定性)
以下に示す塩基反応性化合物(9)-301(0.10g)、化合物(2)-1(0.013g、前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して8モル%)及びメタノール(0.50g)をガラス瓶内に添加して混合液を調製した。
混合液を25℃の暗所にて4日間保管した。4日間の保管後、ガラス瓶を振ったり、反転させたりした結果、ガラス瓶内の混合液がゲル化していることを確認した。
(化合物(2)-1の保存安定性)
以下に示す塩基反応性化合物(9)-301(0.10g)、化合物(2)-1(0.013g、前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して8モル%)及びメタノール(0.50g)をガラス瓶内に添加して混合液を調製した。
混合液を25℃の暗所にて4日間保管した。4日間の保管後、ガラス瓶を振ったり、反転させたりした結果、ガラス瓶内の混合液がゲル化していることを確認した。
試験例3及び試験例4の結果から、化合物(1)-1を含む混合液では、塩基反応性化合物(9)-301の架橋反応が抑制されている一方、化合物(2)-1を含む混合液では、塩基反応性化合物(9)-301の架橋反応が進行していることが推測された。
以上により、化合物(1)-1及び塩基反応性化合物(9)-301を含む組成物は、化合物(2)-1及び塩基反応性化合物(9)-301を含む組成物よりも暗所での保存安定性に優れることが示された。
以上により、化合物(1)-1及び塩基反応性化合物(9)-301を含む組成物は、化合物(2)-1及び塩基反応性化合物(9)-301を含む組成物よりも暗所での保存安定性に優れることが示された。
[試験例5]
(化合物(1)-1のアウトガス確認試験)
イソシアヌル酸トリグリシジル(0.041g)、化合物(1)-1(0.020g)、及びメタノール(0.097g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、試験用樹脂組成物を得た。
次いで、上記で得られた試験用樹脂組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工し、得られた塗膜上にフッ化カルシウム製プレートを配置し、2枚のフッ化カルシウム製プレートで塗膜を挟むことにより積層体を作製した。LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を積層体の塗膜に照射した。このとき、光照射量(mJ/cm2)を10,000mJ/cm2とした。
光照射後に、積層体の外観を確認し、アウトガスが発生しているか確認した。
(化合物(1)-1のアウトガス確認試験)
イソシアヌル酸トリグリシジル(0.041g)、化合物(1)-1(0.020g)、及びメタノール(0.097g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、試験用樹脂組成物を得た。
次いで、上記で得られた試験用樹脂組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工し、得られた塗膜上にフッ化カルシウム製プレートを配置し、2枚のフッ化カルシウム製プレートで塗膜を挟むことにより積層体を作製した。LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を積層体の塗膜に照射した。このとき、光照射量(mJ/cm2)を10,000mJ/cm2とした。
光照射後に、積層体の外観を確認し、アウトガスが発生しているか確認した。
試験例5では、光照射によりフッ化カルシウム製プレート間に透明な膜が得られ、以下の反応式に示すようにアウトガスの発生は確認されなかった。
[試験例6]
(化合物(3)-1のアウトガス確認試験)
イソシアヌル酸トリグリシジル(0.055g)、化合物(3)-1(0.032g)、及びクロロホルム(0.080g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、試験用樹脂組成物を得た。
次いで、試験例5と同様にして積層体を作製し、積層体に光を照射した。光照射後に、積層体の外観を確認し、アウトガスが発生しているか確認した。
(化合物(3)-1のアウトガス確認試験)
イソシアヌル酸トリグリシジル(0.055g)、化合物(3)-1(0.032g)、及びクロロホルム(0.080g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、試験用樹脂組成物を得た。
次いで、試験例5と同様にして積層体を作製し、積層体に光を照射した。光照射後に、積層体の外観を確認し、アウトガスが発生しているか確認した。
試験例6では、光照射によりフッ化カルシウム製プレート間の膜が黄変し、気泡が確認された。そのため、試験例6では、以下の反応式に示すようにアウトガスとして二酸化炭素が発生していることが推測される。また、試験例6にて膜が黄変した理由としては、ニトロ基に由来するニトロソ基が発生したためと推測される。
[実施例1]
(光反応性組成物の製造)
前述の塩基反応性化合物(9)-301(0.24g)、化合物(1)-1(前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して7モル%)及びメタノール(1.2g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(光反応性組成物の製造)
前述の塩基反応性化合物(9)-301(0.24g)、化合物(1)-1(前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して7モル%)及びメタノール(1.2g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(反応生成物の製造)
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をシリコンウエハ上に塗工した。次いで、この塗膜(光反応性組成物層)を60℃で1分加熱(プリベーク)した後、水銀キセノンランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長313nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした塗膜を3種類用意し、60℃、80℃又は100℃で30分それぞれ加熱(ポストベーク)した。以上により、3種類の塗膜を最終的に、塩基反応性化合物(9)-301を重合させた反応生成物とすることを試みた。
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をシリコンウエハ上に塗工した。次いで、この塗膜(光反応性組成物層)を60℃で1分加熱(プリベーク)した後、水銀キセノンランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長313nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした塗膜を3種類用意し、60℃、80℃又は100℃で30分それぞれ加熱(ポストベーク)した。以上により、3種類の塗膜を最終的に、塩基反応性化合物(9)-301を重合させた反応生成物とすることを試みた。
[比較例1]
(光反応性組成物の製造)
前述の塩基反応性化合物(9)-301(0.24g)、化合物(4)-1(0.016g、前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して7モル%)及びメタノール(1.2g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(光反応性組成物の製造)
前述の塩基反応性化合物(9)-301(0.24g)、化合物(4)-1(0.016g、前記塩基反応性化合物におけるメトキシ基に対して7モル%)及びメタノール(1.2g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(反応生成物の製造)
実施例1と同様の操作を行い、3種類の塗膜を最終的に、塩基反応性化合物(9)-301を重合させた反応生成物とすることを試みた。
実施例1と同様の操作を行い、3種類の塗膜を最終的に、塩基反応性化合物(9)-301を重合させた反応生成物とすることを試みた。
比較例1において、光照射前の塗膜、光照射後の塗膜、光照射後にさらに10分加熱した塗膜及び光照射後にさらに30分加熱した塗膜について、メトキシ基のC-H伸縮振動に由来するピーク強度(2830cm-1)をフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定した。結果を図3に示す。
さらに、比較例1にて、光照射前の塗膜に光を照度50mW/cm2、光照射量1000mJ/cm2及び波長313nmの条件で照射し、次いで、100℃で0分~30分加熱したときの、加熱時間とメトキシ基のピーク面積との関係を図4に示す。
また、実施例1及び比較例1にて光照射前の塗膜に光を照度50mW/cm2、光照射量1000mJ/cm2及び波長313nmの条件で照射し、次いで、100℃で0分~30分加熱したときの、加熱時間とメトキシ基のピーク面積との関係を図5に示す。
また、実施例1及び比較例1にて光照射前の塗膜に光を照度50mW/cm2、光照射量1000mJ/cm2及び波長313nmの条件で照射し、次いで、100℃で0分~30分加熱したときの、加熱時間とメトキシ基のピーク面積との関係を図5に示す。
また、実施例1及び比較例1にて光照射後の塗膜を60℃、80℃又は100℃で30分加熱して得られた反応生成物の鉛筆硬度を求めた。結果を図6に示す。
図3及び図4から、比較例1にて塗膜への光照射及び加熱により塗膜中のメトキシ基がわずかに減少することを確認した。さらに、図5から、塗膜への光照射及び加熱により実施例1にて比較例1よりもメトキシ基の減少率が大きいこと、すなわち、塩基反応性化合物(9)-301の反応性に優れていることを確認した。また、図5から、塗膜への光照射の有無及び塗膜の加熱度合いによってメトキシ基の減少率に差が生じることを確認した。
図6に示すように、比較例1では、加熱後において塗膜が液状であり、反応生成物の鉛筆硬度が測定できない、又は、加熱後において反応生成物の鉛筆硬度が6B未満であった。
一方、実施例1では、加熱後において反応生成物の鉛筆硬度はB以上であり、反応生成物として鉛筆硬度に優れる硬化物が得られていることを確認した。
一方、実施例1では、加熱後において反応生成物の鉛筆硬度はB以上であり、反応生成物として鉛筆硬度に優れる硬化物が得られていることを確認した。
[実施例2]
(光反応性組成物の製造)
トリメチロールプロパントリアクリレート(0.14g)、以下の化合物(9)-401(0.28g、トリメチロールプロパントリアクリレートにおけるアクリロイル基に対するメルカプト基の割合100モル%)、化合物(1)-1(0.013g、トリメチロールプロパントリアクリレートに対して10モル%)及びメタノール(0.43g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(光反応性組成物の製造)
トリメチロールプロパントリアクリレート(0.14g)、以下の化合物(9)-401(0.28g、トリメチロールプロパントリアクリレートにおけるアクリロイル基に対するメルカプト基の割合100モル%)、化合物(1)-1(0.013g、トリメチロールプロパントリアクリレートに対して10モル%)及びメタノール(0.43g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(反応生成物の製造)
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工した。次いで、この塗膜(光反応性組成物層)を60℃で1分加熱(プリベーク)した後、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした。以上により、光照射により化合物(1)-1から発生する塩基の作用により、化合物(9)-401からチオラートアニオンを生成させ、生成させたチオラートアニオンと、トリメチロールプロパントリアクリレートとの架橋反応により反応生成物を生成することを試みた。
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工した。次いで、この塗膜(光反応性組成物層)を60℃で1分加熱(プリベーク)した後、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした。以上により、光照射により化合物(1)-1から発生する塩基の作用により、化合物(9)-401からチオラートアニオンを生成させ、生成させたチオラートアニオンと、トリメチロールプロパントリアクリレートとの架橋反応により反応生成物を生成することを試みた。
実施例2において、光照射前の塗膜、光照射量を0、100、600及び1000mJ/cm2とした塗膜について、アクリロイル基のC=C伸縮振動に由来するピーク強度(1405cm-1)をフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定した。結果を図7に示す。図7から、光照射により、1405cm-1のピーク面積が減少することが示されており、365nmの光照射によりアクリロイル基の消費が確認された。
[実施例3]
実施例3にて、LEDランプを用いて365nmの光を塗膜に照射する代わりに水銀キセノンランプを用いて313nmの光を塗膜に照射した以外は実施例2と同様にして光反応性組成物を製造し、さらに、反応生成物を生成することを試みた。
実施例3にて、LEDランプを用いて365nmの光を塗膜に照射する代わりに水銀キセノンランプを用いて313nmの光を塗膜に照射した以外は実施例2と同様にして光反応性組成物を製造し、さらに、反応生成物を生成することを試みた。
実施例3においても実施例2と同様にフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定し、光照射によるアクリロイル基のピーク面積の変化及びメルカプト基のピーク面積の変化を評価した。結果を図8及び図9に示す。
図8及び図9に示すように、塗膜への光照射によりアクリロイル基及びメルカプト基が消費されて架橋反応が進行していることが分かった。さらに、365nmの光を塗膜に照射した実施例2にて、313nmの光を塗膜に照射した実施例3よりも架橋反応が進行していることが分かった。高波長の光を塗膜に照射することにより、塗膜中の化合物(1)-1のcis体に化学平衡が移動し、塩基を発生させる環化反応が進行しやすい傾向にあるためと推測される。
[実施例4]
(光反応性組成物の製造)
以下に構造を示すビスフェノールA型エポキシ化合物(JER-828、三菱ケミカル株式会社、0.19g)、以下の化合物(9)-501(0.19g、ビスフェノールA型エポキシ化合物におけるエポキシ基に対するメルカプト基の割合50モル%)、化合物(1)-1(0.013g、ビスフェノールA型エポキシ化合物におけるエポキシ基に対して3モル%)及びシクロペンタノン(0.052g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(光反応性組成物の製造)
以下に構造を示すビスフェノールA型エポキシ化合物(JER-828、三菱ケミカル株式会社、0.19g)、以下の化合物(9)-501(0.19g、ビスフェノールA型エポキシ化合物におけるエポキシ基に対するメルカプト基の割合50モル%)、化合物(1)-1(0.013g、ビスフェノールA型エポキシ化合物におけるエポキシ基に対して3モル%)及びシクロペンタノン(0.052g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(反応生成物の製造)
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工した。次いで、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした。その後、塗膜を60℃で30秒加熱した。以上により、光照射により化合物(1)-1から発生する塩基の作用により、化合物(9)-501からチオラートアニオンを生成させ、生成させたチオラートアニオンと、ビスフェノールA型エポキシ化合物との架橋反応により反応生成物を生成することを試みた。
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工した。次いで、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした。その後、塗膜を60℃で30秒加熱した。以上により、光照射により化合物(1)-1から発生する塩基の作用により、化合物(9)-501からチオラートアニオンを生成させ、生成させたチオラートアニオンと、ビスフェノールA型エポキシ化合物との架橋反応により反応生成物を生成することを試みた。
実施例4において、光照射前の塗膜、光照射後の塗膜、光照射後に5秒間加熱した塗膜及び光照射後に30秒間加熱した塗膜について、エポキシ基のC-O伸縮振動に由来するピーク強度(920cm-1)、メルカプト基のS-H伸縮振動に由来するピーク強度(2550cm-1)及び水酸基のO-H伸縮振動に由来するピーク強度(3600cm-1付近)をフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定した。結果を図10に示す。図10から、光照射により、365nmの光照射によりエポキシ基及びメルカプト基の消費及び水酸基の増加が確認され、これにより架橋反応が生じていることが確認できた。
実施例4において、光照射を行わずに0~30秒間加熱した塗膜について、前述と同様に各官能基のピーク強度をフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定し、光照射によるエポキシ基のピーク面積の変化及びメルカプト基のピーク面積の変化を評価した。結果を図11及び図12に示す。
図11及び図12に示すように、塗膜への光照射を行った場合、光照射を行っていない場合と比較してエポキシ基及びメルカプト基がより消費されて架橋反応が進行していることが分かった。
<化合物(1)-2の製造>
まず以下に示すように、o-クマル酸を、化合物(Z)と反応させて、化合物(1)-2を製造した。
まず、o-クマル酸(1.8g、0.010mol)、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(2.1g、0.012mol、EDAC・HCl)及び乾燥ジクロロメタン(20mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で1時間撹拌した。
次いで、撹拌した混合液に、化合物(Z)(1.0g、0.012mol)を添加して、70時間撹拌して反応を行った。最後にクロロホルムで洗浄した。
これにより、化合物(1)-2を淡黄色固体として得た(収率44%)。
得られた化合物(1)-2の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表4に示す。
まず以下に示すように、o-クマル酸を、化合物(Z)と反応させて、化合物(1)-2を製造した。
まず、o-クマル酸(1.8g、0.010mol)、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(2.1g、0.012mol、EDAC・HCl)及び乾燥ジクロロメタン(20mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で1時間撹拌した。
次いで、撹拌した混合液に、化合物(Z)(1.0g、0.012mol)を添加して、70時間撹拌して反応を行った。最後にクロロホルムで洗浄した。
これにより、化合物(1)-2を淡黄色固体として得た(収率44%)。
得られた化合物(1)-2の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表4に示す。
次に、化合物(1)-2に対する光照射により発生する2-メチル-2-イミダゾリン(2MI)について、フェノールレッドの呈色実験により脂肪族アミンであるシクロヘキシルアミン(CyA)よりも強い塩基であることを確認した。まず、塩基として2MI、CyA及びジアザビシクロウンデセン(DBU)を準備し、各塩基を溶解させたメタノール溶液1.5mLに対し、2.0×10-5mol/Lに調製したフェノールレッドのメタノール溶液1.5mLを加えた。その溶液のUV-Visスペクトルを測定することで、各塩基の塩基性を評価した。評価結果を図17に示す。
図17に示すように、DBU及び2MIでは570nm付近に塩基性を示すピークが出現した一方、CyAでは570nm付近に塩基性を示すピークが出現しなかった。570nm付近のピーク強度は、塩基の強さに依存するため、2MIはDBUよりも塩基性は弱いが、2MIはCyAよりも強い塩基性を示すことがわかった。
得られた化合物(1)-2の水溶液について、波長365nmの光を照射して塩基性が発現するか確認をpH試験紙を用いて行った。その結果、pH試験紙が塩基性側に変色した。
<化合物(4)-3の製造>
以下に示すように、化合物(4)-1を、化合物(4)-2と反応させて、化合物(4)-3を製造した。
まず、カリウムtert-ブトキシド(1.4g、0.012mol)、化合物(4)-2(5.7g、0.012mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(20mL)を混合した混合液に、化合物(4)-1(2.4g、0.010mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(20mL)を混合した混合液を添加し、1時間撹拌して反応させた。
次いで、撹拌した混合液から反応物を精製し、化合物(4)-3を白色固体として得た(収率88%)。
得られた化合物(4)-3の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表5に示す。
以下に示すように、化合物(4)-1を、化合物(4)-2と反応させて、化合物(4)-3を製造した。
まず、カリウムtert-ブトキシド(1.4g、0.012mol)、化合物(4)-2(5.7g、0.012mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(20mL)を混合した混合液に、化合物(4)-1(2.4g、0.010mol)及び乾燥テトラヒドロフラン(20mL)を混合した混合液を添加し、1時間撹拌して反応させた。
次いで、撹拌した混合液から反応物を精製し、化合物(4)-3を白色固体として得た(収率88%)。
得られた化合物(4)-3の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表5に示す。
<化合物(4)-4の製造>
以下に示すように、化合物(4)-3を反応させて、化合物(4)-4を製造した。
まず、化合物(4)-3(2.6g、0.080mol)、メタノール(20mL)及び2N水酸化ナトリウム(20mL)を混合した混合液を5時間撹拌して反応させた。反応終了後、反応液を5質量%塩酸でクエンチした。
次いで、得られた反応液にジクロロメタンを添加し、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。ジクロロメタンによる洗浄をさらに3回行い、合計で4回行った。
これにより、目的物である化合物(4)-4を白色固体として得た(収率84%)。
得られた化合物(4)-4の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表6に示す。
以下に示すように、化合物(4)-3を反応させて、化合物(4)-4を製造した。
まず、化合物(4)-3(2.6g、0.080mol)、メタノール(20mL)及び2N水酸化ナトリウム(20mL)を混合した混合液を5時間撹拌して反応させた。反応終了後、反応液を5質量%塩酸でクエンチした。
次いで、得られた反応液にジクロロメタンを添加し、分液ロート中で振とうし、反応液を洗浄した。ジクロロメタンによる洗浄をさらに3回行い、合計で4回行った。
これにより、目的物である化合物(4)-4を白色固体として得た(収率84%)。
得られた化合物(4)-4の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表6に示す。
<化合物(1)-3の製造>
以下に示すように、化合物(4)-4を化合物(Z)と反応させて、化合物(1)-3を製造した。
まず、化合物(4)-4(1.8g、0.0067mol)、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(1.9g、0.010mol、EDAC・HCl)及び乾燥ジクロロメタン(20mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で1時間撹拌した。
次いで、撹拌した混合液に、化合物(Z)(0.84g、0.010mol)を添加して、12時間撹拌して反応を行った。最後に水及びアセトンで洗浄した。
これにより、化合物(1)-3を淡黄色固体として得た(収率31%)。
得られた化合物(1)-3の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表7に示す。
以下に示すように、化合物(4)-4を化合物(Z)と反応させて、化合物(1)-3を製造した。
まず、化合物(4)-4(1.8g、0.0067mol)、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(1.9g、0.010mol、EDAC・HCl)及び乾燥ジクロロメタン(20mL)を混合した混合液をそれぞれ添加し、0℃で1時間撹拌した。
次いで、撹拌した混合液に、化合物(Z)(0.84g、0.010mol)を添加して、12時間撹拌して反応を行った。最後に水及びアセトンで洗浄した。
これにより、化合物(1)-3を淡黄色固体として得た(収率31%)。
得られた化合物(1)-3の1H-NMR、13C-NMR、ESI-MSによる分析結果を表7に示す。
化合物(1)-2及び化合物(1)-3について、溶解性試験を行ったところ、tert-ブチル基が導入された化合物(1)-3では、化合物(1)-2よりもクロロホルム、ジメチルスルホキシド等に対する溶解性が向上していた。
[試験例7]
(化合物(1)-3の溶媒中での波長365nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が1.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、光照射量を0、50、100、200及び350mJ/cm2の5通りとし、波長365nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-3の吸光度を測定した。試験例7では、モル吸光係数がε365=1.2×104L/(mol・cm)であった。
試験例7では、光照射量0mJ/cm2、すなわち、光未照射の場合のスペクトルと比べて、その他の照射量の場合のスペクトルでは、増大しているピークと減少しているピークがともにあり、この測定結果は、光照射により、以下に示す反応にて化合物(1)-3から塩基が発生していることを裏付けていた。
(化合物(1)-3の溶媒中での波長365nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が1.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、光照射量を0、50、100、200及び350mJ/cm2の5通りとし、波長365nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-3の吸光度を測定した。試験例7では、モル吸光係数がε365=1.2×104L/(mol・cm)であった。
試験例7では、光照射量0mJ/cm2、すなわち、光未照射の場合のスペクトルと比べて、その他の照射量の場合のスペクトルでは、増大しているピークと減少しているピークがともにあり、この測定結果は、光照射により、以下に示す反応にて化合物(1)-3から塩基が発生していることを裏付けていた。
[試験例8]
(化合物(1)-3の溶媒中での波長313nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が1.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、水銀キセノンランプを用いて、照度を10mW/cm2とし、光照射量を0、50、100、200及び350mJ/cm2の5通りとし、波長313nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-3の吸光度を測定した。試験例8では、モル吸光係数がε313=2.8×104L/(mol・cm)であった。
試験例8では、光照射量0mJ/cm2、すなわち、光未照射の場合のスペクトルと比べて、その他の照射量の場合のスペクトルでは、増大しているピークと減少しているピークがともにあり、この測定結果は、光照射により、以下に示す反応にて化合物(1)-3から塩基が発生していることを裏付けていた。
(化合物(1)-3の溶媒中での波長313nmの光照射における挙動の確認)
上記で得られた化合物(1)-1を、濃度が1.5×10-5mol/Lとなるようにメタノールに溶解させた。そして、水銀キセノンランプを用いて、照度を10mW/cm2とし、光照射量を0、50、100、200及び350mJ/cm2の5通りとし、波長313nmの光を、得られたメタノール溶液に照射した。その後、化合物(1)-3の吸光度を測定した。試験例8では、モル吸光係数がε313=2.8×104L/(mol・cm)であった。
試験例8では、光照射量0mJ/cm2、すなわち、光未照射の場合のスペクトルと比べて、その他の照射量の場合のスペクトルでは、増大しているピークと減少しているピークがともにあり、この測定結果は、光照射により、以下に示す反応にて化合物(1)-3から塩基が発生していることを裏付けていた。
[試験例9]
(化合物(1)-3の高分子固体中での光照射時における挙動の確認)
ポリテトラメチレングリコール(0.058g)、化合物(1)-3(0.0081g、ポリテトラメチレングリコールに対して14質量%)、及びクロロホルム(0.42g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、試験用樹脂組成物を得た。
次いで、1500rpm、20秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた試験用樹脂組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工し、得られた塗膜を60℃で3分加熱した後、水銀キセノンランプを用いて、照度を12mW/cm2とし、波長313nmの光を塗膜に照射した。このとき、0mJ/cm2~24000mJ/cm2の光照射量において、アミド基に由来するピーク強度及びラクトン構造に由来するピーク強度をフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定した。化合物(1)-3の光照射量とIRスペクトルにおけるアミド基とラクトン構造のピーク面積との関係を示すグラフを図13に示す。
(化合物(1)-3の高分子固体中での光照射時における挙動の確認)
ポリテトラメチレングリコール(0.058g)、化合物(1)-3(0.0081g、ポリテトラメチレングリコールに対して14質量%)、及びクロロホルム(0.42g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、試験用樹脂組成物を得た。
次いで、1500rpm、20秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた試験用樹脂組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工し、得られた塗膜を60℃で3分加熱した後、水銀キセノンランプを用いて、照度を12mW/cm2とし、波長313nmの光を塗膜に照射した。このとき、0mJ/cm2~24000mJ/cm2の光照射量において、アミド基に由来するピーク強度及びラクトン構造に由来するピーク強度をフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定した。化合物(1)-3の光照射量とIRスペクトルにおけるアミド基とラクトン構造のピーク面積との関係を示すグラフを図13に示す。
[試験例10]
(化合物(1)-3の高分子固体中での光照射時における挙動の確認)
試験例9にて、水銀キセノンランプの代わりにLEDランプを用い、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した以外は試験例9と同様の実験を行った。合物(1)-3の光照射量とIRスペクトルにおけるアミド基とラクトン構造のピーク面積との関係を示すグラフを図14に示す。
(化合物(1)-3の高分子固体中での光照射時における挙動の確認)
試験例9にて、水銀キセノンランプの代わりにLEDランプを用い、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した以外は試験例9と同様の実験を行った。合物(1)-3の光照射量とIRスペクトルにおけるアミド基とラクトン構造のピーク面積との関係を示すグラフを図14に示す。
図13及び図14から明らかなように、光照射量が増加するにつれて、アミド基に由来するピーク強度が減少し、かつ、ラクトン構造に由来するピーク強度が増加した。これは、光を照射することにより、試験例7及び試験例8と同様の反応が生じているためである。
[実施例5]
(光反応性組成物の製造)
トリメチロールプロパントリアクリレート(0.14g)、前述の化合物(9)-401(0.28g、トリメチロールプロパントリアクリレートにおけるアクリロイル基に対するメルカプト基の割合100モル%)、化合物(1)-3(0.013g、トリメチロールプロパントリアクリレートに対して10モル%)及びクロロホルム(0.43g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(光反応性組成物の製造)
トリメチロールプロパントリアクリレート(0.14g)、前述の化合物(9)-401(0.28g、トリメチロールプロパントリアクリレートにおけるアクリロイル基に対するメルカプト基の割合100モル%)、化合物(1)-3(0.013g、トリメチロールプロパントリアクリレートに対して10モル%)及びクロロホルム(0.43g)を配合し、25℃で1分撹拌することで、光反応性組成物を得た。
(反応生成物の製造)
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工した。次いで、この塗膜(光反応性組成物層)を60℃で1分加熱(プリベーク)した後、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした。以上により、光照射により化合物(1)-3から発生する塩基の作用により、化合物(9)-401からチオラートアニオンを生成させ、生成させたチオラートアニオンと、トリメチロールプロパントリアクリレートとの架橋反応により反応生成物を生成することを試みた。
1000rpm、10秒の条件でスピンコート法により、上記で得られた光反応性組成物をフッ化カルシウム製プレート上に塗工した。次いで、この塗膜(光反応性組成物層)を60℃で1分加熱(プリベーク)した後、LEDランプを用いて、照度を50mW/cm2とし、波長365nmの光を塗膜に照射した。光照射量を1000mJ/cm2とした。以上により、光照射により化合物(1)-3から発生する塩基の作用により、化合物(9)-401からチオラートアニオンを生成させ、生成させたチオラートアニオンと、トリメチロールプロパントリアクリレートとの架橋反応により反応生成物を生成することを試みた。
[実施例6]
実施例5にてLEDランプの代わりに水銀キセノンランプを用い、照度10mW/cm2とし、波長313nmの光を塗膜に照射した以外は実施例5と同様にして反応生成物を生成することを試みた。
実施例5にてLEDランプの代わりに水銀キセノンランプを用い、照度10mW/cm2とし、波長313nmの光を塗膜に照射した以外は実施例5と同様にして反応生成物を生成することを試みた。
実施例5及び実施例6にて、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)で測定し、光照射によるアクリロイル基のピーク面積の変化及びメルカプト基のピーク面積の変化を評価した。その結果、塗膜への光照射によりアクリロイル基及びメルカプト基が消費されて架橋反応が進行していることを確認した。結果を図15及び図16に示す。
図15及び図16に示すように、塗膜への光照射によりアクリロイル基及びメルカプト基が消費されて架橋反応が進行していることが分かった。さらに、313nmの光を塗膜に照射した実施例6にて、365nmの光を塗膜に照射した実施例5よりも架橋反応が進行していることが分かった。実施例2及び3とは異なる結果が得られた理由としては、化合物(1)-3では、tert-ブチル基が導入されているために吸収スペクトルが長波長化し、化合物(1)-1を用いた場合とは異なり、313nmの光を塗膜に照射した際に架橋反応がより進行したと考えられる。
2019年9月10日に出願された日本国特許出願2019-164946の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (8)
- 前記第2の骨格は、下記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される構造である請求項1に記載の光塩基発生剤。
(一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。) - 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、
前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有する化合物を含み、
前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる光塩基発生剤。
(一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。一般式(1)-13で表される構造がR31及びR33が相互に結合して形成された環構造を有する場合、当該環構造は芳香族性を示す環構造ではない。) - 前記第2の骨格は、下記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される構造である請求項4に記載の化合物。
(一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。) - 下記一般式(a)で表される第1の骨格と、
前記第1の骨格の結合位置と結合してアミド基を構成している窒素原子を有し、上記一般式(1)-12、(1)-13又は(1)-14で表される第2の骨格と、を有し、
前記化合物は、光照射により前記第2の骨格の前記窒素原子に水素原子が結合した塩基を発生させる化合物。
(一般式(a)中、Gは2価の芳香族基であり、*は窒素原子との結合位置を表す。一般式(1)-12~一般式(1)-14中、R22、R23、R24、R32、R33、R41、R42、R43及びR44は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、R21及びR31は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、*は一般式(a)の*と結合して単結合を形成する結合位置を表す。R21~R24の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R31~R33の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよく、R41~R44の少なくとも二つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。一般式(1)-13で表される構造がR31及びR33が相互に結合して形成された環構造を有する場合、当該環構造は芳香族性を示す環構造ではない。) - 請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の光塩基発生剤と、
塩基反応性化合物と、
を含み、
前記塩基反応性化合物は、塩基の作用により反応性を示す基に変換される官能基を有する化合物、又は塩基の作用により反応する基を有する化合物である光反応性組成物。 - 請求項7に記載の光反応性組成物を反応させて得られる反応生成物。
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