JP7347877B2 - 反応性付与化合物、反応性付与化合物の製造方法、および積層体 - Google Patents
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Description
本願は、2020年11月5日に、日本に出願された特願2020-185196号、および2021年9月7日に、日本に出願された特願2021-145578号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
<1> 本発明の一実施形態に係る反応性付与化合物は、1分子内に、下記式(1)で表されるシランカップリング部位と、ジアジリン基と、を備え、下記式(2)で表される化合物である。
<2> <1>に記載の反応性付与化合物は、前記Xがトリアジン環であってもよい。
<3> 上記<1>または<2>の反応性付与化合物は、前記Z1、Z2およびZ3がNHまたはOであってもよい。
<4> 上記<3>に記載の反応性付与化合物は、下記式(4)で表される化合物であってもよい。
<8> 本発明の一実施形態に係る反応性付与化合物の製造方法は、<1>に記載の反応性付与化合物の製造方法であって、トリハロゲン化されたトリアジン環を備える化合物と、水酸基およびジアジリン基を備える化合物と、を反応させて、ジアジリン基を1つ以上付与されたジアジリン基付与化合物を得る、ジアジリン基付与工程と、前記ジアジリン基付与化合物と、アミノ基および下記式(6)で表されるシランカップリング部位とを備える化合物と、を反応させるシランカップリング部位付与工程と、を備える。
<9> <8>に記載の反応性付与化合物の製造方法は、前記ジアジリン基付与工程において、前記ジアジリン基を2つ付与してもよい。
<10> <8>または<9>に記載の反応性付与化合物の製造方法は、下記式(18)の化合物と、3-アミノプロピルトリエトキシシランと、を反応させることで、下記式(4)の化合物を得てもよい。
<13> <8>または<12>に記載の反応性付与化合物の製造方法は、下記式(15)の化合物と、3-アミノプロピルトリエトキシシランと、を反応させることで、下記式(12)の化合物を得てもよい。
本実施形態に係る反応性付与化合物は、1分子内に、下記式(1)で表されるシランカップリング部位と、ジアジリン基と、を備える。下記式(1)中の*は、隣接する炭素原子を表す。
本実施形態に係る反応性付与化合物は、光反応性窒素官能基であるジアジリン基と、シランカップリング部位と、を有するので、光(波長360nm付近)でジアジリン基が光分解して、高反応性の化学種であるカルベン(価電子が6個で電荷を持たない二配位の炭素)を発生する。このカルベンの部位が積層体の基材表面と共有結合を形成する。共有結合を形成後、この反応性付与化合物のシランカップリング部位が基材表面に固定される。シランカップリング部位は、溶媒などに含まれる水分による加水分解によってシラノール基を形成する。よって、この基材にシラノール基を介して他の材料(例えば金属層)と接合することのできる反応性を付与することができる。
また、本実施形態のジアジリン基を有する反応性付与化合物は、アジド基を有していた従来の化合物に対して、接合強度が高い。例えば、反応性付与化合物が付与された樹脂を金属めっきした場合に、本実施形態の反応性付与化合物は、アジド基を有していた従来の化合物よりも金属が剥離しにくい。本開示の反応性付与化合物は、樹脂と金属との接合以外にも、シリコン樹脂同士の接合などの樹脂と樹脂との接合に応用することができる。また、本開示の反応性付与化合物は、樹脂とセラミックス、石英等の無機材料との接合などにも応用することもできる。
本実施形態の反応性付与化合物は、例えば、トリアジン環またはベンゼン環を備える化合物にシランカップリング部位およびジアジリン基を導入する方法により適宜製造することができる。ここでは、トリハロゲン化されたトリアジン環を例に挙げて説明するが、ベンゼン環の場合も化学反応を利用して合成することができる。トリハロゲン化されたトリアジン環とは、トリアジン環の水素原子が3つハロゲンで置換されているものをいう。置換されているハロゲンとしては、塩素が好ましい。トリハロゲン化されたトリアジン環を備える化合物としては、塩化シアヌル、3,5,6-トリクロロ-1,2,4-トリアジン、4,5,6-トリクロロ-1,2,3-トリアジンが挙げられる。
ジアジリン基付与工程では、塩化シアヌルと水酸基およびジアジリン基を備える化合物と、を反応させて、ジアジリン基付与化合物を得る。水酸基およびジアジリン基を備える化合物としては、例えば、2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エタノール、2-(3-ブチル-3H-ジアジリン-3-イル)エタノール、2-(3-ペンチル-3H-ジアジリン-3-イル)エタノール、(4-(3-(トリフルオロメチル)-3H-ジアジリン-3-イル)フェニル)メタノールなどが挙げられる。
シランカップリング部位付与工程では、上記のジアジリン基付与工程で得られたジアジリン基付与化合物と、アミノ基および上記式(6)で表されるシランカップリング部位を備える化合物と、を反応させる。このシランカップリング部位付与工程を経て、本実施形態に係る反応性付与化合物を得ることができる。
本実施形態に係る反応性付与化合物を用いた積層体の一例を次に説明する。図1に示すように、本発明の実施形態に係る積層体100は、基材(第1基材)1、反応性付与化合物層2、および金属層(第2基材)3を備える。以下、各部について説明する。
基材1としては、セラミックスなどの無機材料、または樹脂などが挙げられる。基材1の形態は、特に限定されず、板状でもよいし、粒状でもよい。基材1は第1基材の例である。
反応性付与化合物層2は、基材1上に設けられ、本実施形態に係る反応性付与化合物から構成される。ここで、「基材1上に設けられ」には、基材1の表面に接するように反応性付与化合物層2を設けることだけでなく、基材1と反応性付与化合物層2との間に中間層を設けることも含まれる。また、基材1の表面に部分的に設けることも含まれる。
金属層3は、反応性付与化合物層2上に設けられる。金属層3としては、銀、スズ、銅、銅合金などから構成される。積層体100がプリント基板の場合は、金属層3を構成する金属としては、電力損失、伝送損失の観点から導電率の高い銅および銅合金が好ましい。金属層は第2基材の例である。
以下に、本実施形態に係る積層体の製造方法を説明するが、本実施形態に係る積層体の製造方法は以下の方法に限定されない。
試料の合成および合成した試料についての分析には、以下の機器、試薬を用いた。
・分析機器
核磁気共鳴スペクトル:JEOL JNM-ECA500 NMR測定装置(500 MHz)
質量分析:JEOL JMS-700 質量分析装置
・試薬
各種試薬:市販のものを用い必要に応じて定法により精製した。なお、2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エタノールは、amadis chemicalから購入した。(4-(3-(トリフルオロメチル)-3H-ジアジリン-3-イル)フェニル)メタノールは東京化成工業から購入した。
各種反応溶媒:必要に応じて定法により乾燥・精製した。
シリカゲル:Wako-gel C-200(和光純薬)、シリカゲル 60N(関東化学)
10mL枝付きフラスコをアルゴン雰囲気下とし、脱水THF(1.1mL),2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エタノール(0.39mL,4.07mmol,2.50eq.)およびジイソプロピルエチルアミン(0.54mL,4.07mmol,2.50eq.)を加えた後、0℃に冷却した。脱水THF(0.72mL)に溶かした塩化シアヌル(0.307g,1.63mmol,1.00eq.)を加え、遮光下で1時間撹拌した。室温(20~30℃)まで昇温した後、遮光下で16時間撹拌した。撹拌後、水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、溶媒除去、真空乾燥を行うことで粗生成物として黄色液体(0.654g)を得た。粗生成物をヘキサン:クロロホルム=1:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製することで2,4-ジクロロ-6-(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-1,3,5-トリアジン(0.292g,1.18 mmol,72%)を黄色液体として得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 1.14(s,3H,CH3),1.88(t,J=6.6Hz,2H,CH2),4.43(t,J=6.6Hz,2H,CH2);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 20.1,23.7,33.6,65.4,170.8,172.7;
FAB-MS:m/z 248 [(M+H)+].
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 0.66(brt,4H,CH2),1.09(s,3H,CH3),1.23(t,J=6.9Hz,18H,CH3),1.67(brs,4H,CH2),1.77(brs,2H,CH2),3.33 and 3.40(each brs,total 4H,CH2),3.82(q,J=6.9Hz,12H,CH2),4.13 and 4.20(each brs,total 2H,CH2),5.14 and 5.24(brs,2H,NH);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 7.75,18.4,20.1,23.0,24.1,34.1,43.3,58.5,61.4,16.3,170.0;
HR-FAB-MS:m/z calcd for C25H52N7O7Si2[(M+H)+]:618.3467;Found:618.3471.
10mL枝付きフラスコをアルゴン雰囲気下とし、脱水THF(1.1mL),2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エタノール(0.39mL,4.07mmol,2.50eq.)およびジイソプロピルエチルアミン(0.54mL,4.07mmol,2.50eq.)を加えた後、0℃に冷却した。脱水THF(0.72mL)に溶かした塩化シアヌル(0.308g,1.63mmol,1.00eq.)を加え、遮光下で1時間撹拌した。40℃まで昇温した後、遮光下で17時間撹拌した。撹拌後、水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、溶媒除去、真空乾燥を行うことで粗生成物黄色液体(0.582g)を得た。粗生成物をヘキサン:クロロホルム=1:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製することで2-クロロ-4,6-ビス(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-1,3,5-トリアジン(0.227g,0.728mmol,45%)を黄色液体として得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 1.13(s,6H,CH3),1.85(t,J=6.4Hz,4H,CH2),4.37(t,J=6.4Hz,4H,CH2);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ20.2,23.8,33.8,64.4,171.9,172.9;
FAB-MS:m/z 312 [(M+H)+].
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 0.67(t,J=7.6Hz,2H,CH2),1.10(s,3H,CH3),1.11(s,3H,CH3),1.23(t,J=6.9Hz,9H,CH3),1.71(quint,J=7.6Hz,2H,CH2),1.79(t,J=6.3Hz,2H,CH2),1.81(t,J=6.3Hz,2H,CH2),3.44(q,J=7.6Hz,2H,CH2),3.83(q,J=6.9Hz,6H,CH2),4.22(t,J=6.3Hz,2H,CH2),4.28(t,J=6.3Hz,2H,CH2),5.80(brt,1H,NH);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 7.73,18.4,20.12,20.14,22.9,23.97,24.01,33.9,43.5,58.5,62.3,62.4,168.1,171.3,171.9;
HR-FAB-MS:m/z calcd for C20H37N8O5Si[(M+H)+]:497.2656;Found:497.2652.
50mL枝付きフラスコに塩化シアヌル(1.00g,5.42mmol,1.00eq.)を入れ、アルゴン雰囲気下とした。脱水塩化メチレン(9.5mL)に溶解させた後、0℃に冷却した。脱水塩化メチレン(5.4mL)に溶かした(4-(3-(トリフルオロメチル)-3H-ジアジリン-3-イル)フェニル)メタノール(1.17g,5.41mmol,1.00eq.)とジイソプロピルエチルアミン(1.01ml,5.94mmol,1.10eq.)を加え、遮光下で1時間撹拌した。室温(20~30℃)まで昇温した後、遮光下で1.5時間撹拌した。撹拌後、水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、溶媒除去、真空乾燥を行うことで粗生成物として黄色液体(1.88g)を得た。粗生成物をヘキサン:クロロホルム=1:4を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製することで2,4-ジクロロ-6-((4-(3-(トリフルオロメチル)-3H-ジアジリン-3-イル)ベンジル)オキシ)-1,3,5-トリアジン(1.45g,3.98mmol,73%)を黄色液体として得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 5.53(s,2H,CH2),7.23(d,J=8.6Hz,2H,benzene-H),7.51(d,J=8.6Hz,2H,benzene-H);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 28.4(q,J=40.9Hz),70.7,122.1(q,J=275Hz),127.0,128.9,130.0,135.5,170.8,172.8;
19F NMR(471MHz,CDCl3):δ -65.0;
HR-FAB-MS:m/z calcd for C12H7Cl2F3N5O[(M+H)+]:363.9980;Found:363.9972.
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 0.65 and 0.66(each brt,total 4H,CH2),1.22(t,J=6.9Hz,18H,CH3),1.68(brs,4H,CH2),3.33 and 3.39(each brs,total 4H,CH2),3.82(q,J=6.9Hz,12H,CH2),5.14,5.23 and 5.29(each brs,total 2H,NH),5.33(brs,2H,CH2),7.16(d,J=6.9Hz,2H,benzene-H),7.43-7.48(brm,2H,benzene-H);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 7.75,18.4,23.0,23.1,28.4(q,J=40.9Hz),43.4,58.5,66.8,67.0,67.2,122.2(q,J=275Hz),126.5,127.9,128.3,128.4,128.5,138.9,166.8,167.3,167.6,170.0,170.4;
19F NMR(471MHz,CDCl3):δ -65.2.
50mL枝付きフラスコに塩化シアヌル(1.00g,5.42mmol,1.00eq.)を入れ、アルゴン雰囲気下とした。脱水塩化メチレン(9.5mL)に溶解させた後、0℃に冷却した。脱水塩化メチレン(5.4mL)に溶かした(4-(3-(トリフルオロメチル)-3H-ジアジリン-3-イル)フェニル)メタノール(2.42g,11.9mmol,2.20eq.)とジイソプロピルエチルアミン(2.02ml,11.9mmol,2.20eq.)を加え、遮光下で1時間撹拌した。室温(20~30℃)まで昇温した後、遮光下で16時間撹拌した。撹拌後、水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、溶媒除去、真空乾燥を行うことで粗生成物として黄色固体(3.32g)を得た。粗生成物をヘキサン:クロロホルム=1:4を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製することで2-クロロ-4,6-ビス((4-(3-(トリフルオロメチル)-3H-ジアジリン-3-イル)ベンジル)オキシ)-1,3,5-トリアジン(2.46g,4.52mmol,83%)を白色固体として得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 5.47(s,4H,CH2),7.21(d,J=8.4Hz,4H,benzene-H),7.47(d,J=8.4Hz,4H,benzene-H);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 28.4(q,J=40.9Hz),69.8,122.1(q,J=275Hz),126.9,128.7,129.7,136.3,172.0,173.0;
19F NMR(471MHz,CDCl3):δ -65.0.
HR-FAB-MS:m/z calcd for C21H13ClF6N7O2[(M+H)+]:544.0723;Found:544.0722.
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 0.64(t,J=7.5Hz,2H,CH2),1.22(t,J=6.9Hz,9H,CH3),1.69(quint,J=7.5Hz,2H,CH2),3.41(q,J=7.5Hz,2H,CH2),3.82(q,J=6.9Hz,6H,CH2),5.36(s,2H,CH2),5.39(s,2H,CH2),5.91(t,J=7.5Hz,1H,NH),7.18(d,J=7.9Hz,4H,benzene-H),7.43(d,J=7.9Hz,2H,benzene-H),7.46(d,J=7.9Hz,2H,benzene-H);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 7.73,18.4,22.8,28.4(q,J=40.9Hz),43.5,58.6,67.8,68.1,122.1(q,J=275Hz),126.6,128.2,128.5,128.9,129.0,138.0,168.1,171.3,171.9;
19F NMR(471MHz,CDCl3):δ -65.1.
10mL枝付きフラスコに2,4-ジクロロ-6-(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-1,3,5-トリアジン(0.110g,0.443mmol,1.00eq.)を入れ、アルゴン雰囲気下とした。脱水1,4-ジオキサン(2.21mL),プロピルアミン(0.08mL,0.974mmol,2.20eq.およびジイソプロピルエチルアミン(0.23mL,1.35mmol,3.05eq.)を加え、65℃まで昇温した後、遮光下で3時間撹拌した。撹拌後、水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、溶媒除去、真空乾燥を行うことで粗生成物として白色固体(0.152g)を得た。粗生成物をクロロホルムを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製することで6-(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-N2,N4-ジプロピル-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミン(0.130g,0.443mmol,100%)を白色固体として得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 0.95(t,J=7.2Hz,6H,CH3),1.09(s,3H,CH3),1.58(br sext,4H,CH2),1.74 and 1.78(br t and br s,total 2H,CH2),3.30 and 3.36(each br s,total 4H,CH2),4.13 and 5.07(each br s,total 2H,NH);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 11.5,20.2,23.0,24.1,34.1,42.7,61.3,61.4,166.9,167.3,170.3;
HR-FAB-MS:m/z calcd for C13H24N7O [(M+H)+]:294.2042;Found:294.2044.
20mL枝付きフラスコに2-クロロ-4,6-ビス(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-1,3,5-トリアジン(0.280g,0.898mmol,1.00eq.)を入れ、アルゴン雰囲気下とした。脱水1,4-ジオキサン(5.58mL),プロピルアミン(0.09mL,1.10mmol,1.22eq.)およびジイソプロピルエチルアミン(0.23mL,1.35mmol,1.50eq.)を加え、65℃まで昇温した後、遮光下で3時間撹拌した。撹拌後、水を加え、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、溶媒除去、真空乾燥を行うことで粗生成物として白色固体(0.300g)を得た。粗生成物をクロロホルムを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて分離精製することで4,6-ビス(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-N-プロピル-1,3,5-トリアジン-2-アミン(0.291g,0.870mmol,97%)を白色固体として得た。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ 0.96(t,J=7.2Hz,3H,CH3),1.10(s,3H,CH3),1.11(s,3H,CH3),1.61(sext,J=7.2Hz,2H,CH2),1.79(t,J=6.6Hz,2H,CH2),1.82(t,J=6.9Hz,2H,CH2),3.40(q,J=7.2Hz,2H,CH2),4.23(t,J=6.6Hz,2H,CH2),4.29(t,J=6.9Hz,2H,CH2),5.65(br s,1H,NH);
13C NMR(126MHz,CDCl3):δ 11.4,20.2,22.8,24.0,24.1,34.0,42.9,62.3,62.5,168.2,171.3,171.9;
HR-FAB-MS:m/z calcd for C14H23N8O2 [(M+H)+]:335.1944;Found:335.1948.
50mL三口フラスコに撹拌子と塩化シアヌル(1.00g,5.42mmol)を入れ、次いでTHF(6mL)およびアセトニトリル(6mL)を加え、-10℃まで冷却した。トリメチルシリルジアゾメタン(2.0Mヘキサン溶液、3.0mL,6.0mmol)を加えた後、室温(20~30℃)まで昇温して6時間攪拌した。攪拌終了後、水を加え、混合溶液をジエチルエーテルにて抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過した後、ロータリーエバポレータにて濃縮、減圧乾燥することで茶色固体の粗生成物を得た。この粗生成物を、クロロホルム:ヘキサン=4:1を展開溶媒とするシリカゲルクロマトグラフィーにて分離、精製することで、2,4-ジクロロ-6-(ジアゾメチル)-1,3,5-トリアジン(0.689 g,3.63mmol,67%)を黄色固体として得た。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 0.66 (t,J=8.4Hz,4H,CH2),1.27(t,J=7.0Hz,18H,CH3),1.67(br s,4H,CH2),3.36(br s,4H,CH2),3.82(q,J=7.0Hz,12H,CH2),4.83-5.24(m,2H,NH),5.44(br s,1H, CH)
13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ 7.7,18.3,23.0, 43.1, 51.5, 58.4, 146.8,165.1;
FAB-MS m/z [(M+H)+]: 560.3048
反応性付与化合物のUV-vis吸収スペクトルのシミュレーションには、以下の理論計算プログラムを用いた。
・理論計算プログラム Gaussian 16,Revision C.01
UV-vis吸収スペクトルのシミュレーション方法:上記式(4)の反応性付与化合物のトリエトキシシリルプロピルアミノ基をメチルアミノ基に単純化したモデル化合物(本実施例2のトリエトキシシリルプロピルアミノ基をメチルアミノ基に置換したモデル化合物)を分子モデリングし、密度汎関数(DFT)計算により分子構造を最適化した。DFT計算の汎関数にはB3LYPを用い、基底関数には6-31G(d)を用いた。得られたモデル化合物の最適構造を用いて、時間依存密度汎関数(TD-DFT)計算を行うことでUV-vis吸収スペクトルのシミュレーション結果を得た。TD-DFT計算の汎関数にはB3LYPを用い、基底関数には6-31+G(d,p)を用いた。
また、得られた実施例1~実施例4および比較例1についての分析には、以下の機器、試薬を用いた。
・測定機器 UV-vis吸収スペクトル:JASCO V-670
・試料溶液 実施例1と実施例2および比較例1の各化合物をアセトンで洗浄後、乾燥させた50 mLメスフラスコに、試料濃度が50μmoldm-3または2mmoldm-3となるように量り入れ、脱水エタノールでメスアップした。脱水エタノールを選択した理由は、それぞれの化合物に存在するエトキシシラン部分の加水分解を防ぐためである。
・測定:アセトンで洗浄、乾燥させた石英ガラスセル(1cm)に試料溶液を入れ、以下の条件で測定を行った。
UV-vis吸収スペクトル測定条件:バンド幅:2nm,走査速度:200nm/min,レスポンス:Fast,データ取り込み間隔:1nm
次に、実施例1と実施例2のジアジリン基が波長の長い紫外光(UVA)(波長365nm)の照射によって、カルベンへ分解するかどうか確認実験を行った。実施例1の6-(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-N2,N4-ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)-1,3,5-トリアジン―2,4-ジアミンは、シランカップリング部位が加水分解するため、シランカップリング部位をもたず、取り扱いやすい参考例1の6-(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-N2,N4-ジプロピル-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミンを用いて確認実験を行った。同様に、実施例2の4,6-ビス(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-N-((3-トリエトキシシリル)プロピル)-1,3,5-トリアジン-2-アミンの代わりに、参考例2の4,6-ビス(2-(3-メチル-3H-ジアジリン-3-イル)エトキシ)-N-プロピル-1,3,5-トリアジン-2-アミンを用いて確認実験を行った。測定条件は以下の通りとなる。
・測定機器 UV-vis吸収スペクトル:JASCO V-670
・試料溶液 参考例1の化合物をアセトンで洗浄後、乾燥させた50mLメスフラスコに、試料濃度が4mmoldm-3となるように量り入れ、脱水メタノールでメスアップした。また、参考例2の化合物をアセトンで洗浄後、乾燥させた50mLメスフラスコに、試料濃度が2mmoldm-3となるように量り入れ、脱水メタノールでメスアップした。
・測定:アセトンで洗浄、乾燥させた石英ガラスセル(1cm)に試料溶液を入れ、以下の条件で測定を行った。
UV-vis吸収スペクトル測定条件:バンド幅:2nm,走査速度:200nm/min,レスポンス:Fast,データ取り込み間隔:1nm
・光源:AS ONEハンディUVランプ(254nm/365nm兼用)
・光照射条件:波長:365nm、時間0~40min
ジアジリン基の光分解によってカルベンが発生していることを裏付けるため、参考例1と参考例2をそれぞれメタノールに溶解させ、365nmの紫外光を10分間照射する前後の溶液を質量分析することで光反応生成物を調査した。測定条件は以下の通りとなる。
・測定機器:JEOL JMS-700 質量分析装置
・試料溶液:サンプル瓶に試料を6mg量り入れ、3mLの脱水メタノールを加え試料溶液とした。
・光源:AS ONEハンディUVランプ(254nm/365nm兼用)
・測定:調整した試料溶液の一部を何も操作を加えずにサンプル瓶に入れ、それを紫外光照射前のサンプルとした。残りの調整溶液の一部を石英セルに入れ、その後石英セルにハンディUVランプで365nmの紫外光を10分間照射した後、その溶液をサンプル瓶に入れ、これを紫外光照射後のサンプルとした。それらを質量分析で分析した。
次に、実施例1、実施例2および実施例4の反応性付与化合物を用いた積層体を作製し、その剥離強度評価(密着性評価)を行った。評価用試料は下記の手順で準備した。
蒸留水50mLに10分間の超音波攪拌を行いながら、ローム・アンド・ハース電子材料製キャタプレップ404Aを4.25gとNaClを13.2g加え、プレディップ溶液を作製した。
蒸留水50mLに10分間の超音波攪拌を行いながら、ローム・アンド・ハース電子材料製キャタプレップ404を12.5g加えた。キャタプレップ404が完全に溶解した後、ローム・アンド・ハース電子材料製キャタポジット44を1.5mL加え、キャタリスト溶液を作製した。
蒸留水47.5mLに10分間の超音波攪拌を行いながら、ローム・アンド・ハース電子材料製アクセラレータ―19Eを2.5g加え、アクセラレータ溶液を作製した。
蒸留水42.6mLに10分間の超音波攪拌を行いながら、奥野製薬工業製アドカッパーIW-A 2.5mL、奥野製薬工業製アドカッパーC 0.75mL、奥野製薬工業製アドカッパー 4mL、および奥野製薬工業製無電解銅R-Nを0.15mL加え、無電解めっき溶液を作製した。
実施例1および実施例2の反応性付与化合物を用いた積層体の銅層部分に1cm幅の切れ込みを入れて密着試験機(イマダ製IMADA FORCE MEASUREMENT model mX2)を用いて、引張速度50mm/min、引張角度90°の条件で銅層とABS基板との剥離強度を測定した。得られた結果を表2に示す。また、実施例4のコロナ放電処理の有無の結果を表3に示す。
また、コロナ放電によって基板表面上に導入される水酸基の数は少ないため、そのままでは高い密着性を得ることは困難であるが、ジアジリン基の光反応を介して実施例1と実施例2の反応性付与化合物を基板表面に結合させてシラノール生成基を付与し、シラノールと銅層との間で結合を形成させることで密着性を改善できることが確認された。LEDランプを用いた場合では、分子内のジアジリン基数が1個の実施例1を用いた積層体よりも、ジアジリン基数が2個の実施例2を用いた積層体の方が高い剥離強度を示した。また、LEDランプよりも水銀ランプを用いたほうが、より高い剥離強度を示した。主波長を365nmとして紫外領域に幅広いスペクトルをもつ高圧水銀ランプを使用する場合には、カルベンが発生しやすく、反応性付与化合物と基板との光反応効率が高くなるため、分子内のジアジリン基の数に依存せず、いずれの反応性付与化合物を用いても高いめっき密着性が得ることができる。一方で、365nmを中心として狭いスペクトルをもつLEDランプを使用する場合では、カルベンが発生しにくく、反応性付与化合物と基板との光反応効率が低くなるため、ジアジリン基を多くもち、基板との反応確率が高い実施例2を用いた方が高い密着性を得ることができる。
一方、表3に示す通り、実施例4の反応性付与化合物を用いた場合、高圧水銀ランプまたはLEDランプを光反応光源に用いたいずれにおいても同程度の剥離強度を示した。加えて、コロナ処理をしない場合でも高い剥離強度を示した。これは、実施例4の反応性付与化合物が、3-トリフルオロメチル-3-フェニルジアジリン骨格を有することでジアジリン基の光分解効率が向上したこと及び発生したカルベンのO-H挿入反応のみならずC-H挿入反応が可能となったためと考えられる。
以上の結果から、ジアジリン基をもつ反応性付与化合物は、光反応性分子接合剤として非常に有用であると考えられる。
Claims (15)
- 1分子内に、下記式(1)で表されるシランカップリング部位と、
ジアジリン基と、を備え、
下記式(2)で表される化合物である、反応性付与化合物。
[式(1)中の*は、隣接する炭素原子を表し、R1、R2およびR3は、水素原子またはアルキル基を表し、R1、R2およびR3は同一であっても異なっていてもよい。式(2)中のXは、トリアジン環またはベンゼン環を表し、Z 1 、Z 2 およびZ 3 は、O、NH、S、またはCH 2 のいずれかを表し、m1、m2、m3は1~10の整数を表し、Y 1 、Y 2 およびY 3 は、前記シランカップリング部位または上記式(3)若しくは(11)で表されるジアジリン基であり、Y 1 、Y 2 およびY 3 の少なくとも1つは、前記シランカップリング部位であり、Y 1 、Y 2 およびY 3 の少なくとも1つは、前記ジアジリン基であり、上記式(3)中の*は隣接する炭素原子を表し、R 4 は任意の官能基であり、上記式(11)中の*は隣接する炭素原子を表し、R 5 は任意の官能基であり、Aは、アリーレン基または2価の複素環基である。] - 前記Xがトリアジン環である、請求項1に記載の反応性付与化合物。
- 前記Z1、Z2およびZ3がNHまたはOである、請求項1または2に記載の反応性付与化合物。
- 請求項1に記載の反応性付与化合物の製造方法であって、
トリハロゲン化されたトリアジン環を備える化合物と、水酸基およびジアジリン基を備える化合物と、を反応させて、ジアジリン基を1つ以上付与されたジアジリン基付与化合物を得る、ジアジリン基付与工程と、
前記ジアジリン基付与化合物と、アミノ基および下記式(6)で表されるシランカップリング部位とを備える化合物と、を反応させるシランカップリング部位付与工程と、を
備える、反応性付与化合物の製造方法。
[式(6)中の*は隣接する炭素原子を表し、R1、R2およびR3は、水素原子またはアルキル基を表し、R1、R2およびR3は同一であっても異なっていてもよい。] - 前記ジアジリン基付与工程において、前記ジアジリン基を2つ付与する、請求項8に記載の反応性付与化合物の製造方法。
- 前記ジアジリン基付与工程において、前記ジアジリン基を1つ付与する、請求項8に記載の反応性付与化合物の製造方法。
- 第1基材と、
前記第1基材上に設けられ、請求項1~7のいずれか1項に記載の反応性付与化合物から構成される、反応性付与化合物層と、
前記反応性付与化合物層上に設けられる、第2基材と、
を備える、積層体。
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