TWI342873B - Calixarene compound, method for menufacturing same, intermediate of same, and composition containing same - Google Patents
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(1) 1342873 * 九、發明說明 _ 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關杯芳烴系之新穎化合物,其製造方法, 其中間體及其組成物,特別是可期待作爲包攝化合物 (crathrate compound)等用途,藉由導入官能基而容易 機能化之杯芳烴系新穎化合物,其製造方法及其中間體, 以及可期待利用在硬化性組成物或光阻,以及利用作爲包 φ 攝化合物之新穎杯芳烴系化合物(衍生物)及含該衍生物 之硬化性組成物或光阻用組成物》 【先前技術】 杯芳烴系化合物一般而言係由酚、間苯二酚 (resorcinol )等酚系化合物與醛系化合物縮合而得之環狀 寡聚物。近年來,杯芳烴系化合物於主客體化學(Host-guest chemistry) 領域 中’繼 冠醚、 環糊精 而成爲 廣受注 φ 目之第三類包接化合物。 杯芳烴系化合物一般爲1個分子內具有眾多羥基,而 熱安定性優越,且具有高玻璃轉移溫度與高融點者,又由 於其構造而具有成膜性,因而作爲優越之機能性材料廣受 注目。例如’目前已有報告揭示應用於使用對-甲基杯[6] 芳烴六乙酸酯之電子線負型光阻(例如,參照非專利文獻 1 )、或應用於杯[4]間苯二酚芳烴(resorcinarene )、交 聯劑、光酸產生劑之鹼顯像型負型光阻(例如,參照非專 利文獻2 )等,又’亦有報告記載,杯芳烴系化合物以應 1342873 * · (2) , 用作爲高性能之光硬化材料爲目的,藉由導入自由基聚合 - 性官能基、陽離子聚合性官能基,及以應用作爲高解像度 之光阻材料爲目的,藉由導入保護基而合成杯芳烴系衍生 物’以及有關該等衍生物之光反應特性之評估(例如,參 照非專利文獻3、4及5 )。又,亦有各種報告記載有關 各種具有陽離子聚合性官能基之對-烷基杯[n]芳烴衍生物 之合成與其光陽離子聚合之探討(例如,參照非專利文獻 • 6 ) ° 又,杯芳烴系化合物中,有關間苯二酚系化合物與醛 系化合物之縮合物杯間苯二酚芳烴系化合物,以包接大客 體(gest)爲目的進行各種硏究,並藉由間苯二酚環之化 學修飾使空孔增大,而合成爲數眾多之深度衍生物。 例如,使相鄰之間苯二酚環之羥基對以共價鍵交聯則 獲得錐形構型(conformation ) 係堅牢固定之籠 (basket )型空洞物(cavitand )。此種交聯法,有報告 φ 記載例如使用二鹵甲烷之烷化反應(參照非專利文獻 7 )、使用二烷基二氯矽烷之矽烷化反應(參照非專利文 獻8)等。又,亦有報告記載使用具有CHO (參照非專利 文獻9 ) 、Ο Η (參照非專利文獻1 〇 ) 、c 0 2 R (參照非專 利文獻1 1 )等官能基之衍生物作爲間苯二酚系化合物之 例。此外’將具有適當官能基之2種以上之空洞物以Sn2 反應連結則獲得膠囊型之堅果殼分子(carcerand )(參照 非專利文獻12)。但是,此種空洞物類殘留有反應性 基,因而化學修飾更爲困難。 -8- (3) 1342873 非專利文獻 1 : Y.〇chiai,S.Manako,H.Yamamoto,T. Teshima,J.Fujita,E.Nomura : J.Photopoly mer.Sci.Tech. 1 3, 4 1 3(2000) 非專利文獻 2 : T.Nakayama,M.Nomura,K.Haga,M. Ueda : Bull.Chem.Soc.Jpn.,71,2979(1 998)
非專利文獻 3: T.Nishikubo,A.Kameyama,andH.Kudo, K’Tsutsui,: J.Polym.Sci.Part.Part A. Polym.Chem, 39,1293(2002) 非專利文獻 4: T.Nishikubo,A.Kameyama,and H. Kudo : Polym J.,3 5,2 1 3(2003 ) 非專利文獻 5: T.Nishikubo,A.Kameyama,and H. kudo : Am.Chem.Soc,3 1 ,363 非專利文獻 6 : K.Tsutsui,S.Kishimoto,A.Kameyama, T.Nishikubo : Polym.Prep.Jpn.,37,1805(1999) 非專利文獻 7: J.R. Moran, S. karbach,and D.J. Cram, J , A m. Chem . S o c ., 104, 5 82 6,( 1 9 8 2) 非專利文獻 8: D.J. Cram, K.D. Stewart, I.
Goldberg, and K.N. Trueblood, J, Am. Chem. S o c., 107, 2574, (1985) 非專利文獻 9: M.L.C. Quan,and D.J. Cram, J, Am. Chem. Soc·, 113, 2754, (1991) 非專利文獻 10: J.C.Sherman,and D.J.Cram, J,
Am. Chem. Soc., Ill, 45 27 ( 1 98 9) 非專利文獻 Π : J.C. Sherman and D.J. Cram,J, -9- (4) 1342873 - Am. Chem. Soc·, 1 1 1,4527, ( 1 9 89) 非專利文獻 12: P. Timmerman, W. Verboom, F.C. J.M. van Veggel, W. Hoorn, and D.N. Reoinhoudt, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 33, 1 292,(1 994) 【發明內容】 本發明之特徵係提供具有如堅果殻分子之立體構造之 φ 杯芳烴系新穎化合物中化學修飾容易之化合物、其製造方 法及其中間體,以及上述杯芳烴系化合物之衍生物中可利 用在硬化性組成物或光阻,以及利用作爲包攝化合物之新 穎杯芳烴系化合物(衍生物)及使用該衍生物之組成物。 亦即,本發明係提供式(1 )所示之杯芳烴系化合 物:
-10- (5) 1342873 . (式中’…至R6各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基:X1至X12各自獨立示碳數1至之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代之 炳基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 】〇之取代或未經取代之芳烷基 '碳數1至1〇之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;Z |至Z24各 φ 自獨立示氫原子,具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶性 基之基、或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基、或相鄰之2個 Z結合形成碳數1至8之取代或未經取代之伸烷基;q I至 q12各自獨立示0或1之整數)。 式(1)中,X1至X12各爲甲基亦佳。q1至q12爲〇 亦佳。R1至R6各自獨立爲碳數3、5、7或8之伸烷基亦 佳0 又,式(])中,以Z1至Z24所示之基全部爲氫原子 • 者’作爲化學修飾容易之杯芳烴系化合物爲佳。又,Z1 至Z24所示之基中,以至少有一個爲氫原子以外之基者作 爲杯芳烴系化合物爲佳。此外,乙1至224所示之基中I以 至少有一個爲具有聚合性官能基,尤其是聚合性不飽和基 及/或環狀醚基者使用於硬化性組成物之際較佳。又,Z1 至z24所示之基中,至少有一個爲具有鹼可溶性基,尤其 是選自羧基、胺基、磺醯胺基、磺酸基及磷酸基之至少一 種者,使用於光阻組成物之際甚佳《再者,Z 1至Z24所示 2基中,以至少有一個基爲具有聚合性官能基及鹼可溶性 -11 - (6)1342873 基二者爲佳。 本發明提供至少一種選自式(2 )至(8 )所示群組之 杯芳烴系化合物之中間體:
(式中,R7示碳數1至8之取代或未經取代之伸院 基;X13至X16各自獨立示碳數1至1〇之取代或未經取代 之烷基 '碳數2至1〇之取代或未經取代之烯基、碳數2 至之取代或未經取代之炔基、碳數7至10之取代或未
經取代之芳烷基 基、取代或未經 或1之整數)、 、碳數1至〗〇之取代或未經取代之烷氧 jLLi R之苯氧基;cji3至q16各自獨立示〇 -12- (7) 1342873
(式中,R8及R9各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基;X17至X23各自獨立示碳數1至10之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代之 烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;q 1 7至q23 各自獨立示〇或1之整數)、
-13 - (8)1342873 1各自獨立示碳數1至8之取代或 至χ33各自獨立示碳數1至10之 碳數2至10之取代或未經取代 之取代或未經取代之炔基、碳數7 (式中,R10至R1 未經取代之伸烷基;X2 取代或未經取代之院基 之嫌基、碳數2至 碳數1至1 0之取代或 代之苯氧基:q24至q33 至1 0之取代或未經取代之劳:@ s 未經取代之烷氧基、取代或未經取 各自獨立示〇或1之整數)、
(Χ40)—
(5) (式中’ "R15各自獨立示碳數!至8之取代或 未經取代之伸院基;X34至X42各自獨立示碳數丨至1〇之 取代或未經取代之院基 '碳數2至1〇之取代或未經取代 之烯基、碳數2至1 0之取代或未經取代之炔基、碳數7 至1 〇之取代或未經取代之芳烷基、碳數】至〗〇之取代或 未經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;至q42 各自獨立示0或1之整數)、
-14- 1342873
(式干,K 王 π 自獨立示碳數1至 1 〇之取代或未經 未經取代之伸焼基,X 至X54各 取代或未經取代之烷基、碳數2至 之烯基、碳數2至丨0之取代或未經取代之炔基、g 至I 0之取代或未树前沖〜 未經取代之院氧:芳院基、碳數1至10之取 各自獨立示0项, X a未經取代之苯氧基:q43 ΐ $ 1之整數)' -15- (10)1342873
HO (7)
(式中,R2G至R23各自獨立示碳數1至8之取代或 未經取代之伸烷基;X55至X65各自獨立示碳數1至10之 取代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代 之烯基、碳數2至1 0之取代或未經取代之炔基、碳數7 至10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或 未經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;q5 5至q65 各自獨立示〇或1之整數)、 1342873
(式中,R24至R29各自獨立示碳數1至8之取代或 未經取代之伸烷基;X66至X8()各自獨立示碳數1至10之 取代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代 -17 - (12)
丄J 之fcs基、叾户 嫉數2至】〇之取代或未經取代之炔基 '碳數7 Ά、' 1 0 - ^之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至1 〇之取代或 未經取# + Θ 〜Ζ院氧基、取代或未經取代之苯氧基:q66至q8〇 各自獨义示0之整數)、 式(2 )至(8 )中,以ΧΙ3至Χ80爲甲基者較佳。 ^ I 3 q爲0者亦佳。又,R7至R29各自獨立爲碳數3、 5 7或8之伸烷基者亦佳。 本發明提供杯芳烴系化合物之製造方法,係將至少一 種選自式(9 )所示化合物群組之化合物與至少一種選自 式(1 0 )所示化合物群組之化合物縮合之製造方法:
HO’ ^-y) (9)
(式中’ X81示碳數!至10之取代或未經取代之院 基、碳數2至10之取代或未經取代之嫌基、碳數2至1〇 之取代或未經取代之炔基、碳數7至1〇之取代或未經取 代之芳院基 '碳數丨至1〇之取代或未經取代之烷氧基、 取代或未經取代之苯氧基;示〇或丨之整數)。 OHC-R3 0-CHO (1 0) (式中,R30 未經取代之伸烷 (13) (13)1342873 基)。 式(9 )中以X81爲甲基較佳。q81爲0者亦佳。式 (1 0 )中以R3G爲碳數3、5、7或8之伸烷基者爲佳。 本發明提供含有式(1 )所示之杯芳烴系化合物及溶 解該化合物之溶媒之組成物:
(式中’ R1至R6各自獨立示碳數!至8之取代或未 經取代之伸院基:χΐ至各自獨立示碳數1至1〇之取 代或未經取代之烷基 '碳數2至1 0之取代或未經取代之 烯基、碳數2至〗〇之取代或未經取代之炔基、碳數7至 1 0之取代或未經取代之芳烷基、碳數丨至】〇之取代或未 糸'取代之垸氧基、取代或未經取代之苯氧基:Ζ 1至Ζ24各 自獨i不氮原子、具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶 一基、或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基、或相鄰之2個 -19- % (14) 1342873 - Z結合形成碳數1至8之取代或未經取代之伸院基;q 1至 ^ q12各自獨立示〇或1之整數)。 杯芳烴系化合物以式(1 )之Z1至Z24所示之基中, 至少一個爲具有聚合性官能基之化合物,且另含聚合起始 劑作爲硬化性組成物爲佳。又,杯芳烴系化合物以式 (1)中之Z1至Z24所示之基中,至少一個爲具有鹼可溶 性基之化合物作爲光阻組成物爲佳。 g Z1至Z24所示之基全部爲氫原子之杯芳烴系化合物, 由於具有如堅果殼分子般之立體構造,因而可期待利用作 爲包攝化合物使用,且更容易藉由導入官能基而機能化。 又,式(1 )中Z1至Z24所示之基中,至少一個爲氫原子 以外之基之杯芳烴系化合物(下文,亦稱爲杯芳烴系衍生 物),其耐熱性高,可期待利用於硬化性組成物或光阻組 成物以及利用作爲包攝化合物,以及利用於作爲具有更高 機能之杯芳烴系化合物之中間體等廣泛領域。又,杯芳烴 φ 系化合物之中間體可適用於作爲上述杯芳烴系化合物之中 間原料。再者上述杯芳烴系化合物之製造方法係可適當地 製造上述杯芳烴系化合物者。又,由於含上述杯芳烴系衍 生物之硬化性組成物或成膜性係經過改良’而可形成具有 高耐熱性之膜。 【實施方式】 實施發明之最佳形態 下文依據具體之實施形態詳細說明本發明之杯芳烴系 -20- ⑧ (15) (15)1342873 化合物,其製造方法’其中間體及其組成物,惟本發明並 非受限於以下之實施形態者。 本發明之杯芳烴系化合物係下述式(1 )所示者:
(式中’ R1至R6各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基;X1至X12各自獨立示碳數1至10之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 〇之取代或未經取代之 烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;Z 1至Z24各 自獨立示氫原子、具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶性 基之基、或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基、或相鄰之2個 Z結合形成碳數]至8之取代或未經取代之伸烷基:q I至 ⑧ -21 - (16) (16)1342873 q12各自獨立示0或】之整數)。 首先說明有關式(〗)所示之杯芳烴系化合物中,Z I 至Z24全部爲氫原子之化合物,亦即式(1 I )所示之杯芳 烴系化合物:
(式中,Rl至…各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基;X1至各自獨立示碳數1至1〇之取 代或未經取代之院*,2 g 1〇 &取代或未經取代之 烯基、碳冑2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 Μ之取代或未經取代之芳烷基、碳數丨至1〇之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;…至各 自獨立示〇或!之整數)。 式(11)所不之杯方徑系化合物中,芳香環爲單取代 '、未k取代之間苯一酚環。^:香環爲單取代或未代之 -22 - (17) 1342873 / 間苯二酚環時,構型之固定變得容易,可適用於作爲包攝 * 化合物’且使對羥基經化學修飾之機能化更爲容易。 又’ 1個芳香環中可不具羥基以外之取代基(各χ1 至χ ) ’惟亦可視目的而賦予各種取代基。取代基(各 X至X12)可例舉如碳數丨至丨〇之取代或未經取代之烷 基、碳數2至1〇之取代或未經取代之烯基、碳數2至1〇 之取代或未經取代之炔基、碳數7至丨〇之取代或未經取 φ 代之芳烷基、碳數1至10之取代或未經取代之烷氧基、 取代或未經取代之苯氧基。此處,取代基(各χ1至 X12)可相同亦可各自不同。 芳香環爲單取代之間苯二酚環時,芳香環部分一般以 成爲式(12)所示之構造爲佳。此處,X以甲基爲佳。
ΗΟ 式(1 1 )所示之杯芳烴系化合物中,R 1至R6各自獨 立示碳數1至8之取代或未經取代之伸烷基。其中以碳數 3、5、7或8之伸院基爲基本骨架之取代或未經取代之伸 院基,可容易地形成環狀體而佳。此外R1至R6之任一者 均爲碳數3之直鏈伸烷基時’可以非常良好之收率形成環 狀體。 此類式(1 1 )所不之杯芳烴系化合物係如上述,可直 ⑧ (18) 1342873 ' 接或藉由機能化而可作爲耐高熱之包攝化合物使用,或作 . 爲硬化性材料或光阻材料之成分使用。此外亦可將該杯芳 烴系化合物數個重疊成爲筒狀之構造。因而,藉由將聚苯 胺等導電性聚合物配置於此種筒狀構造之內部空洞部分, 即可形成被絕緣性杯芳烴系化合物包圍之極微細導電路, 而適用於超微細電子線等各種領域。 繼之說明上述杯芳烴系化合物之製造方法。如上述之 φ 杯芳烴系化合物,係將下式(9 )所示之化合物與下式 (1 〇 )所示之化合物縮合即可製得:
(9) (式中’ X示碳冑!至1〇之取代或未經取代之烷 9基、碳數2至10之取代或未經取代之烯基、碳數2至10 之取代或未經取代之炔基、碳數7至10之取代或未經取 代之芳烷基、碳數1至! 0之取代或未經取代之烷氧基、 取代或未經取代之苯氧基;〇或】之整數)。 OHC——R30-CHO (1 〇) 之取代或未經取代之伸院 (式中’ R3Q不碳數1至 基)。 ⑧ -24 - (19) 1342873 ' 式(9 )所示之化合物爲單取代或未經取代之二經基 • 苯’而式(9 )中X81及q81係分別對應於式(η )中之 χ至χ 12及q1至q12。式(9)所示化合物之具體例可例 舉如間苯二酌、2 -甲基間苯二酸、2 - 丁基間苯二酌等,以 使用此等中之至少一種化合物爲佳。其中特別以間苯二酚 及2·甲基間苯二酚爲佳。式(10)所示之化合物爲二醛 系化合物,式(1 〇 )中R3G係對應於化合物式(丨丨)之R1 • 至R 6。式(1 0 )所示化合物之具體例可例舉如1,5 _戊二 薛、1 ’ 7 -庚二醛、1 ’ 9 -壬二醛、丨,10 -癸二醛等。以使 用此等中之至少一種化合物爲佳。 式(9 )所示之化合物(下文亦稱爲化合物(a )) 與式(1 〇 )所示之化合物(下文亦稱爲化合物(B ))之 莫耳比並無特別限制’惟就收率觀點而言,化合物(B ) / 化合物(A )之莫耳比以0.05至0.85範圍爲佳,0.0 7 5至 0.6之範圍更佳’ 〇.〗至〇·3之範圍最佳。反應溶液中之單 # 體濃度(化合物(A )與(B )之合計濃度)並無特別限 制’惟就收率觀點而言以2mol/L以上爲佳,4mol/L以上 更佳,4至I0mol/L之範圍最佳》 使此等化合物於溶媒中,觸媒之存在下進行脫水縮 合。觸媒可例舉如酸觸媒等。 將此等化合物藉由脫水縮合依次進行反應,最終生成 杯芳烴系化合物。中間體之生成過程例如下述。將4分子 化合物(A )與1分子化合物(B )縮合,生成式(2 )所 示之中間體】。2分子之該中間體】藉由伴隨化合物 -25- ⑧ (20) (20)1342873 (A)脫離之縮合反應而生成式(3)所示之中間體3。然 後,依次進行藉由伴隨化合物(A )脫離之分子內或與中 間體1之縮合反應而生成式(4 )所示之中間體4、式 (5 )所示之中間體5 '式(6 )所示之中間體6、式(7 ) 所示之中間體7、式(8 )所示之中間體8。然後,生成式 (1 1 )所示之杯芳烴系化合物。 使用間苯二酚作爲化合物(A )及戊二醛 (glutaraldehyde )作爲化合物(B )時各中間體之生成過 程之一具體例示於第丨圖。 由於此類中間體可於反應過程中安定的取出,而以此 類中間體作爲原料亦可製造杯芳烴系化合物。因而,如上 述之中間體亦可使用於作爲杯芳烴系化合物之製造原料。 繼之說明式(1 )中’ z1至z24至少一個爲氫原子以 外之基,且Z1至Z24係不互相結合之1價基的杯芳烴系 衍生物(I ):
-26- 1342873
(式中,R1至R6各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基:X1至X12各自獨立示碳數1至1〇之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代之 烯基、碳數2至之取代或未經取代之炔基、碳數7至 10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;Z1至Z24各 自獨立示氫原子、具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶性 基之基、或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基(但是,Z1至 Z24之至少一個爲氫原子以外之基)、或相鄰之2個Z結 合形成碳數1至8之取代或未經取代之伸烷基;q 1至q 12 各自獨立示0或1之整數)。 於杯芳烴系衍生物(I )中,以z1至z2 4所示之基中 至少一個基具有聚合性官能基爲較佳之]個形態。杯芳烴 系衍生物(I )因具有聚合性官能基而可利用於硬化性組 -27- (22) 1342873 ' 成物。又,藉由具有此種官能基而改善對溶媒之溶解性及 , 成膜性。 聚合性官能基可例舉如具有聚合性不飽和構造之基、 具有環狀醚構造之基等。具體而言可例舉如乙烯基、亞乙 嫌基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、取代或未經取代之環氧 丙基、取代或未經取代之氧雜環丁基、取代或未經取代之 螺原酸酯(spiroorthoester)基等。 • 該形態中,杯芳烴系衍生物(I )係如上述具有至少 一個聚合性官能基即可,惟就提高硬化速度之觀點而言以 具有更多聚合性官能基爲佳。杯芳烴系衍生物(I )以j 個芳香環具有一個以上之聚合性官能基爲佳,!個芳香環 具有2個聚合性官能基更佳^ 杯芳烴系衍生物(I)之其他較佳形態係Z1至Z24所 示之基中,至少一個爲具有鹼可溶性基之形態。杯芳烴系 衍生物(I )因具有此種基而可利用於光阻組成物。例 φ 如,鹼可溶性基與多官能乙烯醚化合物等交聯劑反應而交 聯後,於光酸產生劑之存在下,藉由對特定部位照射光, 使水解成爲鹼可溶性後,以鹼水溶液將特定部位溶解去除 即可形成特定之凹凸圖案。又,藉由導入此種基亦可改善 成膜性。 此外,杯芳烴系衍生物(I)以具有聚合性官能基與 鹼可溶性基二種基者,因可利用於光阻用組成物等而佳。 例如,形成該杯芳烴系衍生物(I)之膜後’於特定部位 照射光等,使特定部位硬化後,以鹼水溶液將其他部位溶 -28 - ⑧ (23) 1342873 - 解去除’即可形成特定之凹凸圖案。 . 鹼可溶性基可例舉如羧基、胺基、磺醯胺基、磺酸基 及磷酸基等。 該形態中,杯芳烴系衍生物(I )係如上述具有至少 一個鹼可溶性基基即可,惟就更進一步提高對鹼水溶液之 溶解性之觀點而言以具有更多鹼可溶性基爲佳。杯芳烴系 衍生物(I)以1個芳香環中具有一個以上之鹼可溶性基 φ 爲佳,1個芳香環具有2個鹼可溶性基更佳。 此外’就可具有更多聚合性官能基與鹼可溶性基觀點 而言’ Z1至Z24所示之基中,以至少有一個基具有聚合性 官能基及鹼可溶性基二者亦佳》 杯芳烴系衍生物(1 )中,Z】至Z24所示之基中,以 至少有一個基爲具有烷基鏈碳數1至8之取代烷基者爲更 佳之另一形態。例如以烷基爲間隔基,藉由在其先端附與 如上述之官能基,而提高官能基之自由度,使反應性提 ® 升。或者’具有加成上述官能基或經可取代之取代基取代 之取代烷基之衍生物亦可作爲合成使用於光阻用組成物等 之衍生物的中間體使用。此外’具有上述官能基或取代基 爲經保護基保護之取代烷基之衍生物亦可使用於作爲中間 體。 式(1 )中,相鄰之2個Z結合形成碳數1至8之取 代或未經取代之伸烷基的杯芳烴系衍生物(丨】),亦即式 (1 3 )所示之杯芳烴系衍生物(11 )爲較佳之另一形態。 藉由成爲此種構造而可堅牢的固定構型,而適用於作爲包 -29- (S) (24)1342873 攝特定化合物用之包攝化合物。
(式中,R1至R6各自獨立示碳數】至8之取代或未 經取代之伸烷基;X1至X12各自獨立示碳數1至10之取 • 代或未經取代之烷基、碳數2至1 〇之取代或未經取代之 烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 1 〇之取代或未經取代之芳烷基、碳數丨至丨〇之取代或未 經取代之院氧基、取代或未經取代之苯氧基;γ I至γ 1 2各 自獨立示碳數丨至8之取代或未經取代之伸烷基;ql至 q12各自獨立示〇或1之整數)。 杯芳烴系衍生物(I ) 代基(各X1至X12), 取代基(各X1至Xw ), 或(Π)中,1個芳香環中之取 視目的亦可能具有各種取代基, 可例舉如碳數1至1 0之取代或 -30- (25)1342873 未經取代之烷基、碳數2至I 0之取代或未經取代之烯 基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至10 之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至1〇之取代或未經 取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基等。 杯芳烴系衍生物(I)或(Π )中,芳香環爲單取代 或未經取代之間苯二酚環時,該芳香環之部分一般以成爲 式(14)所示之構造爲佳。此處,X以氫原子或甲基爲
(14) (式中’X示碳數1至10之取代或未經取代之烷 基、碳數2至10之取代或未經取代之烯基、碳數2至10 • 之取代或未經取代之炔基、碳數7至1 〇之取代或未經取 代之芳院基、碳數1至10之取代或未經取代之院氧基、 取代或未經取代之苯氧基:Ζ25、Ζ26各自獨立示氫原子、 具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶性基之基、或碳數】 至8之取代或未經取代之伸烷基)。 杯芳烴系衍生物(I )或(11 )中,R1至R6各自獨立 爲碳數1至8之取代或未經取代之伸烷基。特別以RI至 R 6爲碳數3、5、7或8之伸烷基’就容易形成環狀體之 基本骨架觀點而言較佳。此外,R 1至R6之任一者均爲碳 -31 - (S) (26) (26)1342873 數3之直鏈伸烷基時’可以非常良好之收率形成環狀體之 基本骨架。 使用具有聚合性官能基之杯芳烴系衍生物於硬化性組 成物時’一般同時使用溶劑及聚合起始劑。聚合起始劑可 例舉如二苯乙醇酮、二苯乙醇酮乙基醚、聯苄、異丙基二 苯乙醇酮醚、二苯甲酮、米蚩酮氯噻噸酮、十二碳基噻噸 酮、二甲基噻噸酮、乙醯苯二乙基縮酮、苯甲基二甲基縮 酮、〇:-羥基環己基苯基酮等光聚合起始劑、熱聚合起始 劑,以使用此等中之至少一種聚合起始劑爲佳。 適當之溶劑可例舉如醇系溶劑、醚系溶劑、鹵化烴系 溶劑、芳香族烴系溶媒、醯胺系溶媒等。 使用杯芳烴系衍生物於光阻用組成物時,一般使用與 上述相同之溶劑。 繼之說明有關杯芳烴系衍生物之製造方法。首先依前 述方法獲得形成基本骨架之式(1 1 )所示之杯芳烴系化合 物。 將所得式(11)所示之杯芳烴系化合物中酚性羥基之 氫原子’以具有聚合性官能基之基、具有驗可溶性基之基 及/或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基取代,即可獲得杯芳 烴系衍生物(I )。酚性羥基中氫原子之取代可依據一般 ^知方法進彳了。 例如’於T H F (四氫呋喃)等溶劑中,於三乙醇胺等 觸媒存在下’將具有鹵素或環氧基等與酚性羥基具反應性 之基’以及具有聚合性官能基之基等所要官能基之化合物 -32- (27) 1342873 添加至式(1 1 )所示之杯芳烴系化合物中使進行反應,即 可獲得杯芳烴系衍生物(I )。 又,使兩末端均具有與酚性羥基具反應性之基的取代 烷類等與式(1 1 )所示之杯芳烴系化合物進行反應,即可 獲得杯芳烴系衍生物(II )。 實施例 下文,以實施例更詳細說明本發明,惟本發明並非限 定於此等實施例者。 (實施例1 :使間苯二酚與戊二醛(1,5-戊二醛) 反應而合成杯芳烴系化合物(下文稱爲CRA )) 將間苯二酣2.20g(20mmol)溶解於乙醇4.5mL中並 添加鹽酸I . 5 m L。將該溶液於攪拌下冰冷至5 °C,並緩緩 滴加戊二醛之50%水溶液0.40g ( 2mmol )。然後,於80 φ °C加熱4 8小時’獲得黄濁之溶液。將該懸濁液注入甲醇 中,過濾取得沉澱物後,以甲醇洗淨3次。所得固體於室 溫減壓乾燥2 4小時。結果獲得粉末狀之淡黃色固體。以 MALDI-TOF-MS' IR及1H-NMR確認其構造。結果如下, 該化合物之構造不於式(15)。式(15)中,各氫原子之 位置所附之記號(a至f )係對應於n M R數據中氫之記號 者。 MALDI-TOF-MS:顯示僅獲得分子量1705.86之化合 物。 -33- (28)1342873 收量:〇 . 4 3 g (收率:7 9 % ) IR (薄膜法):(cm·1 ) 3406 ( v oh ) : 2931 ( vc-H) : 1621、 1505、 1436 (v c = c rs ffi·- η ) 'Η - NMR ( 5 00ΜΗζ ' 溶媒 CDC13 、內咅標準 TMS ) : δ (ppm)=〇.86~2.35(b,32.0Ha,Hb)、 3.98〜4.22 ( m,4.0HHC )、
6.09〜7.42( m,8.0H,芳香性 Hd,He) 8.65 〜9,56 ( m ' 8.OH > OHf )
(15) (實施例2 : 戊二醛/間苯二酚比例之探討) 除了使用 N-甲基吡咯烷酮(NMP ) 9mL作爲溶劑並 添加鹽酸 3.0mL,並使用間苯二酚20n)n1〇l,且將戊二醛 -34 - (29) 1342873
.— (GA )之量作各種改變以外,與實施例1同樣合成C R A - 環狀體。結果示於第2圖。隨G A比例之減少,環狀體之 收率增加。而裝入之原料比爲0.2 ( GA :間苯二酚=1 : 5 )時,收率達最高之73%。裝入之原料比爲丨.0 ( GA : 間苯二酚=1 : 1 )時,開始反應丨〇分鐘後即膠化。 (實施例3 : 反應時間之探討] • 除了使戊二醛/間苯二酚之莫耳比成爲0.2,而將反應 日寺間改變爲各種不同時間以外,與實施例2同樣合成 CRA環狀體。結果示於第3圖。隨反應時間之增加,環 狀體之收率增加。而反應開始4 8小時後,收率達最高之 7 3%。 (實施例4 : 單體濃度之探討) 除了將反應溶液中之初期單體濃度(戊二醛與間苯二 # 酣之合計濃度)作各種改變以外,與實施例3同樣合成 CRA環狀體。結果示於第4圖。單體濃度高者收率高, 6-6m〇l/L時收率最高。又,濃度再提高時收率减低。 此等條件之探討結果’最適條件爲裝入原料比0.2, 單體濃度6.6mol/L,反應時間48小時。 (實施例5 : 反應中間體構造之決定) 爲解明反應機構’進行下列實驗。使間苯二酚2 2 g (〇 . 2 m 〇 1 )與戊二醛5 0 %水溶液8 g ( 〇 · 〇 2 ηι 〇丨)之反應, -35- (30) 1342873 - 以鹽酸1 5mL作爲觸媒,於乙醇45mL ( 4.8mol/L )中,80 , °C下進行,將經過5分鐘、6小時、8小時、2 4小時、4 8 小時後之反應液以大小排除層析法(Size Exclusion C h r o m a t o g r a p h y )進行分析,探討反應之經時變化。所得 之層析圖示於第10圖。由第10圖可知,反應開始5分鐘 後可確認主要之中間體,且可分辨該中間體減少且生成 CRA環狀體(第1〇圖中之T3)。 Β 接著,進行與上述相同之反應,將反應開始後2小時 之反應液取出,分爲甲醇可溶部分與甲醇不溶部分。甲醇 可溶部分於減壓下去除甲醇並藉由矽膠管注層析法(展開 溶劑:乙酸乙酯)分離爲區分1 ( Rf値:0.61 )與區分2 (Rf値:0_82 )。以1H-NMR確認區分1中所含成分爲原 料間苯二甲酚。區分2中所含成分之構造係以]^八1^01-TOF-MS、IR、】H-NMR及13C-NMR進行確認。其結果確 認係戊二醛1分子與間苯二酚4分子反應而得之第1圖所 φ 示之中間體。分析結果如下。 區分2之分析結果 IR ( KBr 法):(cm - 1 ) 3 29 1 ( v oh ) ; 2935 ( ; 2 8 6 3 ( v c -- η ) ; 1617 > 1508 ' 1457( Vc=c($e性)) iH—NMRC 500MHz、溶媒 DMSO — ds) '內部標準 TMS ) : <5 ( ppm) =1.09 (五重峰,J = 7.50Hz,2.0H )、 1.78(五重峰,J = 7.50Hz,4.0H) ' 4.27 ( t - J = 7.5 0Hz > 2.OH ) ⑧ (31) 1342873 6.09〜6.12 ( m,4.0Hz ) • 6.2 1 ( d,J = 8.50Hz > 4.0H ) 6.74 ( d > J = 8.50Hz,4.OH ) 8.84〜8.87 ( m,8.OH ) l3C- NMR ( 125MHz、溶媒 DMSO — ds、內部標準 T M S ) : (5 ( p p m ) = 2 6.7、3 4.4、3 9 · 0、1 0 2 · 6、1 0 6.0、
122.6' 128.5' 155.4' 155.8 • 質量分析 MALDI-TOF— MS 計算値(m/z) 5 04.8 [M + H] + 實測値(m/z) 5 04.9 [M + H] + 再將分離之〇.l〇g(〇.2mmol)中間體i溶解於乙醇 4.5mL中並添加鹽酸1.5mL作爲觸媒,於80°C反應48小 時。反應終了後將反應液注入甲醇中,並分爲甲醇可溶部 分與甲醇不溶部分。甲醇不溶部分再以甲醇洗淨並經乾燥 φ 後,所得淡黃色固體之構造以MALDI-TOF-MS、IR及1H-N M R確認。結果確認該固體係式(1 5 )所示之C R A環狀 體。另一方面,將甲醇可溶部分以矽膠管注層析法(展開 溶劑:乙酸乙酯)分離時由區分1 ( Rf値:〇·61 )獲得 0.049g之間苯二酚。依據下式所示之計算而導出之間苯二 酚之回收率爲9 1 %。 間苯二酚之回收率=所得之間苯二酚(mo丨)/(構成 所用中間體1之間苯二酚(mol ) -構成所得CRA環狀體 之間苯二酚(m ο I )) -37- (32) 1342873 - 由上述可確認,於酸性條件下即使不添加二醛,亦由 , 中間體1生成CRA環狀體。因而,CRA環狀體之生成機 構可判斷係如第1圖所示,首先生成中間體1,然後脫離 間苯二酚並進行反應,而生成CRA環狀體。 (實施例6 :由1,7-庚二醛與間苯二酚合成CRA ) 將間苯二酚2.20g ( 20mmol )溶解於乙醇4.5mL中並 g 添加鹽酸1 · 5 m L。將該溶液於攪拌下冰冷至5 °C,並緩緩 滴加1,7 -庚二醛0.26g(2mmol)。然後,於 80°C加熱 4 8小時,獲得渾濁之黄色溶液。將該懸濁液注入甲醇 中,過濾取得沉澱物後,以甲醇洗淨3次。所得固體於室 溫減壓乾燥24小時》結果獲得粉末狀之淡黃色固體。以 MALDI-TOF-MS、IR及1 Η - N M R確認其構造。結果如下 示,該化合物之構造示於式(16)。式(16)中,各氫原 子之位置所附之記號(a至f)係對應於NMR數據中氫之 φ 記號者。 收量:0.1 2 g (收率:2 0 % ) IR (薄膜法):(cm·1 ) 3406( v〇H) : 2931 ( vC-h) : 1621' 1505' 1436 (V c = C ( « ® ti )) ’Η - NMR ( 500MHz、溶媒 CDC13、內部標準 TMS) : (5 (ppm)=0.85〜2.35(b,20.0H,Ha,Hb)、 3.98〜4.22(m,4.0H,Hc)、 6 · 0 9 〜7.4 2 ( m,8 · 0 H,芳香性 Hd,He )、 (33)1342873
8.65 〜9.56 ( m,8.OH ' OHf) 質量分析MALDI-TOF-MS 計算値(m/z ) 1 8 84.9 [M + H] + 實測値(m/z) 1 8 8 5 .3 [M + H] +
OH' (16)
(實施例7 :由1,9-壬二醛與間苯二酚合成CRA) 除了使用1,9-壬二醛0.31g(2mmol)替代1,7-庚 二醛以外,與實施例6同樣操作進行合成,並確認其構 造,該化合物之構造示於式(17)。式(17)中,各氫原 子之位置所附之記號(a至f)係對應於NMR數據中氫之 記號者。 收量:0 · 0 8 5 g (收率:2 5 % ) 1R (薄膜法):(cm·1 ) -39 - ⑧ (34)1342873 3 4 0 6 ( v oh ) ; 293 1 ( v c - h ) ; 1621、 1505、 1436 (V C = C < Λ )) 4 — NMR ( 500MHz、溶媒 CDC13、內部標準 TMS ) : δ ( ppm ) =0.84〜2.38 ( b,28.0H,Ha,Hh )、 3.98-4.22 ( m ' 4.0H > Hc )、 6.09〜7.42 ( m,8·OH,芳香性 Hd,PT )、 8.65 〜9.56 ( m,8.OH > OHf)
質量分析MALDI — TOF — MS 計算値(m/z) 2075.06 [M + Na] + 實測値(m/z) 2074.1 4 [M + Na] +
(實施例8 :由1,10-癸二醛與間苯二酚合成CR A ) 除了使用1,1 0 -癸二醛0.3 4 g ( 2 m in ο 1 )替代】,7 -庚 -40 - (35)1342873 二醛以外,與實施例6同樣操作進行合成,並確認其構 造,該化合物之構造示於式(1 8 )。式(1 8 )中,各氫原 子之位置所附之記號(a至f)係對應於NMR數據中氫之 記號者。 收量:0.042g (收率:6%) IR (薄膜法):(cnT1 ) 3 406 ( v oh ) : 293 1 ( v c - η ) ; 1621、 1505、 143 6
(V c=c ( s φ 性)) 4 — NMR ( 500MHz、溶媒 CDC13、內部標準 TMS) : δ (ppm)=0.80〜2.33(b,32.0H,Ha,Hb)、 3.98〜4.22 ( m,4·0Η,Hc )、 6.0 9 〜7 · 4 2 ( m,8.0 Η,芳香性 H d,H e ) ' 8.65 〜9.56 ( m,8.0Hz,OHf ) 質量分析MALDI—TOF — MS 計算値(m/z) 1 440.76 [M + Na] +
實測値(m / z ) 1 4 4 0 · 7 0 [ M + N a ] + -41 - (36) 1342873
(18) (實施例9:由甲基間苯二酚與戊二醛與合成CRA) 將間苯二酚22.0g(0.2mol)溶解於乙醇45mL中並 添加鹽酸1 5mL。將該溶液於攪拌下冰冷至5°C,並緩緩 滴加戊二醛之50%水溶液4.0g ( 0.02mol )。然後,於80 • t加熱4 8小時,獲得渾濁之黄色溶液。將該懸濁液注入 甲醇中,過濾取得沉澱物後,以甲醇洗淨3次。所得固體 於室溫減壓乾燥24小時。結果獲得粉末狀之淡黃色固 體。以 MALDI-TOF-MS、IR及1 Η · N M R確認其構造。結 果如下示,該化合物之構造示於式(1 9 )。式(1 9 )中, 各氫原子之位置所附之記號(a至f)係對應於NMR數據 中氫之記號者。 收量:0.8 1 g (收率:1 3 % ) IR (薄膜法):(cm·1 ) -42 - (37)1342873 3 4 06 ( v 〇h) ; 293 1 ( v c - η ) ; 1621、 1505、 143 6 (V C = C ( w δ ft )) 'H - NMR ( 5 00MHz ' 溶媒 CDC13、內部標準 TMS ) : (5 (ppm) =0.96- 1,9 7 ( m - 24.OH,Ha,Hb ’
He)、 4.00-4.4 1 ( m,4.0HHC )
6.2 1 〜7.24 ( m,4.0H,Hd )、 8. 1 0〜9. 1 0 ( m,8.0H,Hf)
質量分析MALDI — TOF — MS
計算値(m/z) 1894.84[M + Na] 實測値(m/z) 1 894.5 3 [M + Na]
取得實施例9所得化合物之1 H - 1 H C O S Y圖譜,可確 認苯環之質子彼此偶合,而確認CRA環彼此接近。由此 -43 - (38)1342873 結果亦支持所得化合物係環狀體。 (實施例10 :使用甲基丙烯醯氯(MAC )合成衍生 物(導入自由基聚合性官能基)) 將與實施例】同樣方法所得之C R A (下文稱爲T3 ) 3.00g( 1.76mmol,OH 當量:42.2mmol)懸濁於三乙肢 2 1 .2mL ( 1 52mmol ) ’添加脫水THF30mL並冰冷之,於 鲁 氣風雰圍中滴力口甲基丙稀酿氯(MAC) 1 3 · 3 〇 S (1 2 7 m m ο 1 ) ’於室溫攪拌2 4小時《反應終了後,以乙 酸乙酯稀釋,以碳酸氫鈉水溶液洗滌,並以蒸餾水洗滌3 次後,以無水硫酸鎂乾燥。然後,使用乙酸乙酯爲良溶 劑、乙醚爲貧溶劑進行2次再沉澱,獲得乳白色之粉末狀 固體。又’濃縮濾液’並添加甲醇而回收析出之白色固 體。所得固體以IR及1H-NMR分析其構造《結果如下 示,該化合物之構造示於式(20)。式(20)中,各氫原 φ 子之位置所附之記號(a至g )係對應於NMR數據中氫之 記號者。由該結果可知’所得之衍生物其酯化率爲 100%。下文’式(20 )之化合物亦稱爲丁3-卜 收量:2.56g (收率:44%) IR ( KRS ) : ( cm'1 ) 2929( ^ch) : 1739( 2^c = 〇(Ri>) ;1637 申《•丙烯Μ «
1 294、 】H—NMR(500MHz、溶媒DMSO ,內部標準丁 Μ -44 - ③ (39)1342873 S ) : δ ( ppm ) =1.64 〜2.36( m、36.0 H、Ha、Hb、
Hf) '
3.80〜4.45 ( m » 4.00H、 Hc ) 5.60〜6.25 ( m 1 l 6 · I Η、 He > Hg,) 6.60 〜7.50 ( m ’ 8.00Η、 He、 Hd ) (實施例1丨:使用甲基丙烯酸環氧丙酯(gma )合 成衍生物(導入自由基聚合性官能基)) 砰取 0.50gT3 ( 0.29m mol > OH 當量:7.03 mmol)、 溴化四丁基銨(以下,亦稱爲 TBAB ) 0.22g (0.0 3 0 m m ο 1 ),添加5 m L Ν Μ P並添加甲基丙烯酸環氧丙 酯(G Μ A ) 2 0 0 g ( 0.5 9 m m 〇 丨),於 1 0 〇t 攪拌 4 8 小時。 (40)1342873 反應終了後,以乙酸乙酯稀釋’以鹽酸水溶液洗游’並以 蒸餾水洗滌3次後,以無水硫酸鎂乾燥。然後,使用乙酸 乙酯爲良溶劑、環己烷爲貧溶劑進行再沉澱’獲得淡黃色 粉末狀固體。又,所得固體之構造以IR及iH-NMR分 析。結果如下示,該化合物之構造示於式(2 ])。式 (2 1 )中,各氫原子之位置所附之記號(a至k )係對應 於N M R數據中氫之記號者。由該結果可知’所得衍生物 之醚化率爲1 0 0 %。下文,式(2 1 )之化合物亦稱爲Τ3 — 2。 收量:1.38g (收率:92%) IR ( KRS ) : ( cm·1 )
3 4 3 8 (P 〇 Η ); 2931 ( v c h) ;1 7 1 4 (V c = o ( 酯) ); 1634( v c :=c .(甲 基丙烯醯基) ): 1502 (V c :=C ( w 香性) ;1296、 1172( v c - O C ) Ή - NMR ( 5 0 0 Μ H z, 溶 媒 DMSO ,內部 標準 TMS )·· 5 ( ppm )=1.83~2.17 (m ,36.OH ' HJ、 Hb、 Hj ) 、 3.5 8〜 5.60 (m、 52.OH ' Hc 、 Hf、 H8 ' Hh > Hj )、 5.69 〜 6.02 (m、 1 6.0H ' Hk Hk,) 6.3 9 〜 7.70 (m、 8.00H ' He Hd ) -46 - (41)1342873
?Hh , ’spV R : -CHfcM-CHa 丨-〇-C-C=C、Hk (21) (實施例1 2至1 5 : T3 - 2合成條件之探討) GMA之裝入量及溫度係依據表1所示之條件,與實 施例1 1同樣操作而合成衍生物。收率及醚化率(以1 H-N M R測定)示於表1。
GMA 溫度 醚化率 收率 mmol ( OHeq.) (°C ) (%) (% ) 0.29 ( 1.0) 70 65 45 0.29(1.0) 1 00 9 1 5 5 0.44(1.5) 100 98 7 7 0.59 ( 2.0 ) 1 00 1 00 92 T B A Β * 5 m 〇 ] % -47- (42) (42)1342873 (實施例1 6、1 7 : Τ3 - 1及T3 - 2之光硬化反應) 實施例1 6係對〇 〇重量份T 3 - 1添加3重量份式 (22)所示之聚合起始劑(汽巴嘉1基(CIBA GEIGY) 公司製,商品名IrgaCure907 )及1重量份2-乙基蒽醌, 另外添加少量THF後,塗布於KBr板並於室溫下乾燥 後,照射2 5 0W、光度8mW/cm2 ( 254nm)之光進行光硬 化反應。轉化率係以FT-IR由1638CITT1之甲基丙烯醯基 (v c = c )起因之吸收減少而計算求得。實施例1 7係對T 3 一 2進行相同試驗。該等結果示於第5圖。第5圖中,G 示T3-2之轉化率,S示T3—l之轉化率。 /"Λ ^ ίΗ3/—\ H_C-S—</ 、)一C-C—N O (2 2) 3 \—/ I \_/ ch3 T3— 1與T3— 2共同產生交聯,而確認硬化之進行。 又,觀察到儘管T3— 1、T3— 2均於1分子內具有24個甲 基丙烯醯基,轉化率卻爲不同之5 6 %與2 5 %,Τ 3 — 2已知 係光反應性相當高者。此推論係由於官能基之分子鏈長而 自由度增加,因而有效率的進行交聯之故。又,咸認Τ3 - 2由於甲基丙烯醯基附近具有羥基,因而有效率的進行 自由基聚合。 (貫ί也例1 8 :對Τ3 — 2導入驗可溶性基) -48 - ⑧ (43) 1342873 將 0.30g(0.175mmol,OH 當量:4.22mmol)之 丁3-2
溶解於N-甲基吡咯烷酮(NMP) 5mL中,添加將〇.67mL· (4 · 2 2 m m ο 1 )三乙胺、無水順式-1,2,3,6 -四氫苯一甲 酸酐(THPA )溶解於lmL NMP之溶液後,於70°C下加 熱攪拌24小時。反應終了後倒入0.0 5N鹽酸水溶液中’ 將不溶部分減壓乾燥。繼之溶解於氯仿並抽氣,結果獲得 淡黃色粉末固體。所得固體之構造以iH-NMR及MALDI-TOF-MS進行分析。結果如下示,該化合物之構造示於式 (23 )。於式(23 )中,各氫原子之位置所附之記號(a 至P)係對應於NMR數據中氫之記號者。由該結果可 知’所得衍生物之酯化率爲1 00%。下文,式(23 )所示 之化合物亦稱爲T 3 - 2 a。 收量:〇.495g (收率:96%) IR ( KRS ) : ( cm-1 ) 3515 ( v 〇h) ; 1724( Vc = o(es)) ! 16 3 3 (v 0 = ) ; 1 5 0 3 ( Vc = c(>is 性));1294、 1183( v c - ο - c ) !Η - NMR ( 5 00MHz -溶媒 DMSO,內部標準 TMS) : δ ( ppm) = 1.43-2.34 ( m > 68.OH ' Hs ' Hb ' H1 ^ H1 、 Hn)、 2.51-3.20 (m' 16.OH' Hk' H°) 3.62 〜5.02( m、36.OH ' Hc、Hf、Hh ) 5.00 〜6.35 ( m、40.0H、Hg、HJ、HJ’、Hni、Hm') 6.39〜7.70 (m、8.00 H、He、Hd) -49- (44)1342873 11.8〜12.5 ( m、4.58H、Hp ) 質量分析(MALDI— TOF— MS) 計算値(m/z) :8769.20[M + H + ] 實測値(m/z ) : 8 7 7 0.9 5 [ M + H + ]
(實施例〗9 :使用3-氯-丙醇合成衍生物(導入間 隔基)) 砰取 0 · 3 0 g ( 0 · 1 8 m ηι ο 1,OH 當量:4 · 2 2 m m ο 1 ) T 3 ' 0.0 7 g ( 0.2 1 m m ο 1 ) T B A B 溶解於 3 m L 之 N Μ P 後,添加 0.5 8 6 g ( 4.2 2 m m o 1 )碳酸鉀,於6 Ot下攪拌1 2小時。於 -50 - ⑧ (45)1342873
形成鹽後,滴加3 -氯-1 -丙醇〇. 3 5 ni L ( 4 · 2 2 m m ο 1 )並於8 Ο °C攪拌5小時。反應終了後倒入〇 0丨ν鹽酸水溶液中,析 出部分於6 0 °C減壓乾燥後,使用甲醇爲良溶劑、乙醚爲
貧溶劑進行再沉澱,獲得淡紅色粉末固體。所得固體之構 造以IR及1 H-NMR進行分析。結果如下示,該化合物之 構造不於式(24)。式(24 )中,各氫原子之位置所附之 S己號(a至h)係對應於NMR數據中氫之記號者。由該結 果可知’所得固體之醚化率爲52%。下文,亦將式(24 ) 之化合物稱爲T3— 3,。 收量:0 · 3 4 7 g ( 6 4 % ) IR ( KRS ) : ( cm·1 ) 3 3 3 2 (
2917 ( ^ cH) ' 1613 、 1504 (= 性)、1280、 1 0 5 4 ( y c - 〇 _ c ) H — NMR ( 500MHz ’ 溶媒 DMSO — d6、內部標準 TMS ) : 5 ( ppm ) =ΐ·21 〜2.33 ( m,20.3H、Ha、Hb、
Hg )、 3.56〜4.95 (m、20·6Η、Hc、Hh) 5.79〜7.81 (ni、8.00H、He、、 7·85〜9.38 ( m、3.84 > HJ ) (46) 1342873
(實施例20 :使用6-氯-1-己醇合成衍生物(導入間 隔基)) 除了以 0.56mL(4.22mmol) 6 -氯-1-己醇替代 3 -氯-1- φ 丙醇以外,與實施例1 〇同樣操作,獲得淡紅色粉末固 體。所得固體之構造以IR及1 H-NMR進行分析。結果如 下示,該化合物之構造示於式(25)。式(25)中,各氫 原子之位置所附之記號(a至j )係對應於NMR數據中氫 之記號者。由該結果可知,所得固體之醚化率爲52%。下 文,亦將式(2 5 )之化合物稱爲T 3 - 4,。 收量:〇.492g ( 68% ) IR ( KRS ) : (cm-1) 3374 (ν〇 η) 、2935 ( vCH) '1612、1496 -52- ⑧ (47)1342873 (UcscsyMi) ) 、 1291、 1055( yc-o-- c) 4 — NMR ( 600MHz,溶媒 DMSO — d6、內部標準 TMS ) : δ (ppm) =1.31 〜2.41 (m、45.3H' Ha、Hb' Hs、
Hh 、 H1)、 3.20 〜4.84 (m、20.7H、Hc、Hr、HJ )、 6.06〜7.64 ( t、8.00H、He、Hd )、 7.70〜9. 1 0 ( m、3.84H、Hj )、
(實施例21 :使用3-氯-1 -丙醇合成衍生物-2 ) 除了使用1.65g(5.06mmol)碳酸絶替代碳酸鉀,並 將3 -氯-1 -丙醇改爲0.7 0 m L ( 8 · 4 4 m m ο 1 ),且反應時間爲 24小時以外,與實施例1 0同樣進行反應,獲得白色固 體。所得固體之構造以I R及1 Η -N M R進行分析。結果如 -53- (48)1342873 下示,該化合物之構造示於式(2 6 )。式(2 6 )中,各氫 原子之位置所附之記號(a至h )係對應於N M R數據中氫 之記號者。由該結果可知,所得固體之醚化率爲100%。 下文,亦將式(2 6 )之化合物稱爲Τ3 - 3。 收量:0.0 4 g ( 6 % ) IR ( KRS ) : ( cm'1 ) 3 3 9 1 ( oh ) ' 293 7 ( v ch ) ' 1 608 ' 1502
(Vc = c(»s 性))、1263、 10 5 3 ( v c - o - c) 4 - NMR ( 500MHz,溶媒 DMSO— d6、內部標準 TMS ) : δ ( ppm) =1 ·25~ 1 .5 1 ( m、4.00H、Hb ) 1.88〜2.34(m、24.0H、Ha、Hg)、 3.56 〜3.95 ( m、16.0H、Hh )、 3.72-4.3 5 ( m ' 4.00H、Hc )、 4.54〜4.75(m、16.0H、Hf)、 6.60~6.73 (m、8.00H、He、Hd )
-54 (49) 1342873
(26) H2b R:、c/e、c/QH H2h H2h (實施例22 :使用6-氯-1-己醇合成衍生物-2) 除了使用1.65g(5.06mmol)碳酸鉋替代碳酸鉀,並 將6 -氯-1-己醇改爲1.12mL(8.44mmol),且反應時間爲 3天以外,與實施例1 1同樣進行合成,獲得褐色粉末固 體。所得固體之構造以IR及1 H-NMR進行分析。結果如 下示,該化合物之構造示於式(27)。式(27)中,各氫 原子之位置所附之記號(a至j )係對應於N M R數據中氫 之記號者。由該結果可知,所得固體之醚化率爲100%。 下文,亦將式(27 )之化合物稱爲Τ3 - 4。 收量:0 · 1 9 g ( 2 7 % ) IR ( KRS ) : ( cm·1 ) 3 3 7 5 ( v 〇h) ' 2 9 3 5 ( v ch ) ' 1 609' 1500 (v c c ( ^ tt: ) ) 、 12 6 4 ' 1 0 5 5 ( v c - o - c ) -55- (50) 1342873 - 4 - NMR ( 500MHz,溶媒 DMSO— d6 ' 內部標準 . TMS ) : δ (ppm)二 1.3】~1.82(m、78.0H、iT'Hb、}r、
Hh ' H')、 3.56〜3.64 ( t、16.0H、H))、 3.67〜3.79 ( t、16.0H、Hf )、 4.02〜4.1 1 ( m、4.00H、Hc )、
(實施例 23:使用 3 -氯甲基-3 -乙基氧雜環丁烷 (CMEO )合成衍生物(導入陽離子聚合性基)) 抨取 0.30g(0.18mmol,OH 當量·· 4.22 mmol) T3、 0.07g ( 0.21m mol) T B A B 溶解於 9 m L 之 N Μ P 後,添加 0.25g ( 10.6mmol )氫化鈉,於室溫攪拌1小時。於形成 -56- ⑧ (51)1342873 鹽後’添加 1 . 7 0 g ( 1 2 · 7 m m ο 1 ) C Μ Ε Ο,於 8 〇 °c 攪拌 4 8 小 時。反應終了後以乙酸乙酯稀釋,並以蒸餾水洗淨3次 後,有機相以無水硫酸鎂乾燥。濾除乾燥劑後濃縮’使用 氯仿爲良溶劑、正己烷爲貧溶劑進行再沉澱,獲得白色粉 末固體。所得固體之構造以 h-NMR及MALDI-TOF-MS 進行分析。結果如下示,該化合物之構造示於式(28 ) » 式(28 )中,各氫原子之位置所附之記號(a至i )係對 應於NMR數據中氫之記號者》由該結果可知,所得固體 之醚化率爲100%。下文,亦將式(28 )之化合物稱爲T3 —5 。 收量:0.5 0 g ( 7 0 % ) IR ( KRS ) : ( cm·1 ) 2 9 6 2 ( v c η 3 ) 、 2 9 3 5 ( ν c η 2 ) 、 2 9 3 5 ( vCH)、 1608 ' 1502 ' 1460 ( Vc=c(s香性))、1292 ' 1107 (V c - ο - c ( 0 ) ) 、 9 8 0 ( Vc— o-c(<a 狀 )
•H-NMR ( 600MHz,溶媒 DMSO - d6、內部標準 TMS) : δ (ppm) =0.68-1.91 ( m、52.0H、Ha、Hb、Hh、 H”、 3.96〜4.95 ( m、52.0H、Hc、Hf、Hg)、 5.42〜7.8 1 ( m、8.00H、He、Hd )、 質量分析(MALDI— TOF—MS) 計算値(m/z) : 4098.74[M + K + ] 實測値(ni/z) : 4096.47 [M + K + ] -57 - (52) 1342873
(實施例24 : T3 _ 5合成條件之探討) 合成條件係依據表2所示之條件,與實施例23同樣 操作而合成衍生物(Τ 3 - 5 )。收率及醚化率(以1 Η -NMR測定)示於表2。 • -58 - ⑧ (53)1342873
[表2] CMEO 驗 時間 醚化率 收率 m m ο 1 (〇 H e q .) C h) (% ) (% ) 8.45(2) Na2C03 48 50 73 12.7 ( 3 ) Na2C03 48 50 72 8.45 ( 2 ) C S 2 c 0 3 48 75 40 12.7 ( 3 ) C S 2 C 0 3 48 80 45 12.7 ( 3 ) NaH 24 98 70 12.7 ( 3 ) NaH 48 1 00 70 溫度:80°C、TBAB : 5 m ο 1 % 使用鹼與碳酸鈉時,即使改變裝入原料之比例,其醚 化率亦爲50%,由MALDI-TOF-MS確認係選擇性獲得12 取代體。亦即,藉由選擇反應條件可使預定數目之羥基殘 留,而於殘留之羥基中導入其他官能基可使官能基複合 # 化。 (實施例25:使用2_氯乙基乙烯醚(CEVE)合成衍 生物(導入聚合性自由基)) 坪取 lg(0,58nimol,OH 當量:14,4mmol) 丁3、 〇.23g ( 0.70mmol) TBAB 溶解於 15mL 之 NMP 後,添加 0 · 6 8 g ( 2 8.8 m m ο 1 )氫化鈉,於室溫攪拌1小時。形成鹽 後,滴加2-氯乙基乙烯醚3.00g ( 28.8nimol )並於8〇°C攪 拌4 8小時。反應終了後以乙酸乙酯稀釋,並以蒸餾水洗 -59- ⑧ (54) (54)1342873 淨3次後’有機相以無水硫酸鎂乾燥。濾除乾燥劑後濃 縮’使用氯仿爲良溶劑、甲醇爲貧溶劑進行再沉澱,獲得 白色粉末固體。所得固體之構造以]H-NMR及]^八1^1-T 0 F - M S進行分析。結果如下示,該化合物之構造示於式 (29)。式(29 )中,各氫原子之位置所附之記號(a至 i )係對應於N M R數據中氫之記號者。由該結果可知,所 得固體之醚化率爲1 〇 〇 %。下文,亦將式(2 9 )所示之化 合物稱爲Τ3 - 6。對有關Τ3 - 6進行立體構造及分子運動 之解析結果,鄰近分子彼此間非常接近,確認成爲通道構 造。由該結果顯示乙烯基與苯環之π-π堆疊作用甚強, 顯示自我集合。因而明瞭藉由利用自我集合而使分子量高 之分子之結晶化容易進行。又,利用通道構造,藉由於通 道內部配置導電性聚合物,可形成被絕緣性之杯芳烴系衍 生物包圍之極微細導電路,而適用於超微細電子線路等各 種領域。 收量:1 . 5 4 g ( 7 8 % ) IR ( KRS ) : ( cm'1 ) 2939 ( y ch ) 、 1617 ( v c = c) ' 1 5 00 ' 1455 (v c = c ( » s ) ) 、 1294' 115 8 ( v c - o - c ) 、 10 0 5 (v =c o - c ) j — NMR( 600MHz,溶媒 DMSO — d6、內部標準 IMS ) :6(ppm)=〇.28〜1.37(m、4.00H、Hb)、 1.37-2.37 (m、8.00H、Ha)、 3·65 〜4.75 (m、52.OH、Hc、Hf' Hg、Ui ' H1')、 (55)1342873
6.00〜7.50(m']6.0H'He、Hd、H 質量分析(MALDI— TOP— MS 計算値(m/z ) : 3 3 87.30 ( M] 實測値(m/z ) : 33 8 7.44 [M]
(29) (實施例26: T3-5及Τ3—ό之光陽離子聚合) 於具有氧雜環丁烷之Τ3- 5及具有乙烯醚之Τ 中,添加雙[4-(二苯基擴酿基)苯基]硫-雙(六戴憐 (下文稱爲DPSP )作爲光酸產生劑’該DPSP之添 對官能基爲1 m 0 1 %或5 m ο 1 °/〇 ’溶解於氯仿中並塗布於 板,於室溫乾燥,並以薄膜狀態使用超高壓水銀燈 長:3 60nm、光度:1 5mW/cm2 ),進行光陽離子聚合 3 一 6 酸) 加量 KBr (波 。轉 (56) 1342873 ·. 化率係使用FT-IR,以苯基之吸收波峰爲基準,由環狀醚 . 殘基之吸收波峰(τ3 — 5 )或乙烯醚殘基(T3 — 6 )之減少 計算求得。結果分別示於第6圖及第7圖。此外,將經 3 60秒光照射之薄膜於1 50°C加熱,探討溫度效果,結果 分別示於第8圖及第9圖。 具有乙烯醚之 T3 - 6,經光照射則源自乙烯基之 1617CHT1之波峰減小。又,源自乙烯醚之1293cm·1之吸 _ 收波峰位移至1 1 87cnT1,由於醚之吸收波峰增大,顯示係 進行目的之陽離子聚合。光陽離子聚合迅速進行,而以光 照射 3 60 秒轉化率即達 80% ( 5mol%DPSP ) 及 40% (lmol%DPSP)。 添加 5mol%DPSP之反應系大體上係 進行乙烯醚聚合,分子運動性變低,即使於1 50°C下加熱 亦不能提升轉化率。 具有氧雜環丁烷之T3 - 5之光陽離子聚合迅速進行, 以光照射3 6 0秒轉化率即達6 0 % ( 5 m ο 1 % D P S Ρ )。又’將 φ 經光照射之薄膜加熱則轉化率提升至80%。與T3 - 6同樣 分子運動性變低,即使於1 5 0 °C下加熱亦不能提升轉化 率。 (實施例27: T3— 6之光自由基聚合) 醚化率1 0 0 %之Τ 3 - 6與實施例1 6同樣進行光硬化反 應,轉化率係由源自1617cm·1之乙烯基(V c = c )之吸收 減少計算求得。其結果爲經1分鐘之光照射後轉化率達 15%。 -62- (57) (57)1342873 (實施例28 : T3 — 6之去乙烯化) 秤取 0.50gT3- 6 ( 0.15 mmol , OH 當量: 3.55mmol ) ’使其完全溶解於醚與二氯甲烷以 4:1 (v/v )之比率混合之混合溶劑中。滴加1 2N鹽酸0 · 3 5 m L (4.26mm〇l ),於室溫攪拌5分鐘。然後將大量乙醚注入 並濾取沉澱物,以乙醚與甲醇之混合溶劑洗淨3次,獲得 茶綠色粉末固體。所得固體之構造以IR及1 H-NMR進行 分析。結果如下示,該化合物之構造示於式(3 0 )。式 (3 0 )中,各氫原子之位置所附之記號(a至j )係對應 於NMR數據中氫之記號者。由該結果可知,所得固體完 全去乙嫌化而成爲徑乙基。下文,亦將式(30)之化合物 稱爲T 3 — 7。 收量:〇.37g ( 91%) IR ( KRS ) : ( cm'1 ) 3 3 6 7 ( ^ 〇η ) 、 2929 ( Vch) 、 1 4 9 9 ' 1 4 5 0 ( v c = c (芳 s性))、1293、 118 7 ( v c - o- c ) ’H— NMR ( 600MHz,溶媒 DMSO — de、內部標準 TM S ) : δ (ppm) =0.18-2.31 ( m ' 12.0H、Ha、Hb)、 3.25〜5.94 ( m、36.0H、Hc、Hf、Hg)、 6.50〜8.30 ( m、8.00H、He、Hd) -63- (58) (58)1342873
(實施例29:導入(/3·甲基丙烯醯基)乙氧基) 於5〇mL之三頸燒瓶內置入攪拌子’秤取i.38gT3_ 7 (0.5mmol,OH 當量:24mmol)後’溶解於 UJtD定 5.69g (72mmol )中,於氮氣雰圍中滴加甲基丙烯酸酐 (MAA ) 7.39g ( 48mmol ),於室溫攪拌2 4小時《反應 終了後,以氯仿稀釋,以碳酸氫鈉水溶液洗滌2次,再以 蒸餾水洗滌2次後,有機層以無水硫酸鎂乾燥。濾除乾燥 劑後濃縮,使用氯仿爲良溶劑、乙醚爲貧溶劑進行再沉澱 精製,回收沉澱物並於室溫減壓乾燥,結果獲得白色粉末 固體之生成物。所得粉末固體之構造以IR及1 H-NMR進 行分析。結果如下示’該化合物之構造示於式(3 1 )。式 (3〗)中,各氫原子之位置所附之記號(a至i )係對應 -64- 迄 (59)1342873 於NMR數據中氫之記號者。由該結果可知,所得固體之 醚化率爲100%,羥乙基之0H基與MAA縮合,而確認導 入(Θ -甲基丙烯醯基)乙氧基。下文,式(31)之化合 物亦稱爲T3 — 8。 收量:2 · 2 3 g ( 7 2 % ) IR ( KRS ) : ( cm·') 2 9 2 9 ( i> c η ) 、 1719( 2^c = 〇(«i) ) ' 1636
(v c = c(T,®pi««ffi) 、 15 0 1 ( Vc = c (芳 s 性))、1295、 1164( v c o- c ) 4 - NMR ( 500MHz,溶媒 DMSO - d6、內部標準 TMS ) : (5 ( ppm ) =1.64〜2.45 ( m、28.OH、Ha、Hb、
Hh )、 3·40~5· 1 1 ( m、36.0H、Hc )、 5.58~8.43(m、24.0H、He、Hd、H1、H1’)
-65- ⑧ (60) 1342873
(實施例3 0 : τ 3 一 8之光硬化反應) 使用T3 - 8與實施例16、17同樣進行光硬化反應。 φ 結果以約40%之轉化率發生交聯’顯示其光反應性高於 丁3- 1而低於丁3_2。咸認此係因與T3-l相較’甲基丙 烯醯基之分子運動性優越而光反應性高,而由於不具有如 Τ3 — 2之羥基因而相較之下其光反應性低。 (實施例31 :使用CMEO與MCA合成混合型衍生 物)
以實施例 24中,使用碳酸鈉作爲鹼所得之醚化率 5 0%之CMEO衍生物爲原料,與實施例]同樣操作與MAC -66 - (61)1342873 反應。所得白色固體之構造以1尺及iH-NMR進行分析。 結果如下示,該化合物之構造示於式(3 2 )。式(3 2 ) 中,各氫原子之位置所附之記號(a至k)係對應於N MR 數據中氫之記號者。由該結果可知,所得之衍生物係殘留 之羥基全部酯化,而係導入5〇%源自CMEO之取代基、 5 0 %源自 M A C之取代基之混合型衍生物。下文,亦@ $ (32 )之化合物稱爲T3 - 9。 收量:1.62g ( 86%) IR ( KRS ) : ( cm·1 ) 2 9 6 2 ( v cη3 ) 、 2 9 3 2 ( ν cη2 ) 、 2 8 7 0 ( ν cη ) 、 1735 (ν c = 〇 < es ) ) 、 1 6 3 7 ( ρ c = c(甲基丙烯鱸苺)) 、ΐ6ΐ] 1 498 ' 1 45 8 ( ^ c = c( « « « ) ) 、 1 293 ' 113 1 (ν c - ο - c ( is ) ) 、 9 8 2 ( Vc-o-ct^s))
】H - NMR ( 600MHz,溶媒 CDC13、內部♦西準 TMS ) : δ (ppm)=0.68~1.27(m、20.0H、Hf'Hg)、 1.55~2·62 (m、24.OH、Ha、Hb、Hj )、 3.00 〜5.20 ( m、2 8 · 0 Η、Hc、He、H d )、 5.48〜6.20 ( m、8.0H、Hk、Hk )、 6.32〜7.24、7.27-7.75 ( m ' 8.OH ' Hh、H') ⑧ -67- (62)1342873
(實施例3 2 :熱特性之評估) 表3所示衍生物之分解開始溫度、5%質量減少溫度 及玻璃轉移溫度係使用T G / D T A及D S C測定,結果示於 表3 ’任一者均未觀測到玻璃轉移溫度。又’確認任一者 均具有高耐熱性。T3與乙烯醚脫保護而導入間隔基之T3 —7相比較’則即使導入間隔基其分解開始溫度、5%質量 減少溫度亦大致不變。此等與其他衍生物相比較,分解開 始點較早’係由於源自羥基之微量酸性度所致。具有酚性 羥基之丁3則有所謂分解開始點更早之結果。Τ3 _ 2a係以 苯一甲酸之醋鍵之分解與甲基丙烯醯基之酯鍵之分解,進 -68- ③ (63)1342873 行二階段之分解。源自甲基丙烯醯基之分解開始點與T3 _ 2相當一致。 表3 T3衍生物名 酯化或醚化率 第一分解溫度rc)cM) 第2分解溫度 分解開始溫度 5%分解溫度 (°C)(*2) Τ3 0 333 3 65 一 T3-l 1 00 387 4 18 _ Τ3-2 100 3 3 2 365 _ T3-2a 100 196 226 320 T3-6 100 336 365 _ T3-5 100 347 3 87 _ T3-7 1 00 375 348 _ T3 —8 1 00 34 8 3 90 _ T3-9 100 3 5 8 3 90 _
(*1 ):使用 TG/DTA於氮氣雰圍中,以昇溫速度 l〇°C /分鐘測定 (*2 ):使用DSC於氮氣雰圍中,以昇溫速度10°C/ 分鐘測定 (實施例3 3 :溶解性試驗) 坪取表4所示之衍生物各2 m g量,添加2 m L表4所 示之溶媒進行溶解性試驗,結果示於表4。確認藉由修飾 羥基而溶解性增加,且具有充分之薄膜形成能力。 -69 - ⑧ (64)1342873 表4 溶媒 丁3 τ3-ι Τ3-2 T3-2a T3-6 T3-5 T3-7 T3-8 T3-9 水 一 甲醇 _ _ + + + + _ + + _ 一 + — 2-丙醇 _ + — + — + — + — + + — 一 + 正己烷 _ _ _ 一 一 一 一 一 _ 丙酮 _ + + + + + + + + + + _ + + + + 氯仿 _ + + + + + + + + + + 一 + + + + THF + — + + + + + + + + + + — + + + + DMF + + + + + + + + + + + + + + + + + + NMP + + + + + + + + + + + + + + + + + + DMSO + + 十+ + + + + + + + + + + + + 十+ PGMEA _ + + + + + + + + + _ + + + + 2-庚酮 _ + + + + + + + + _ + + + + 薄膜形成性 X 〇 〇 〇 〇 〇 X 〇 〇
溶解性 ++ :室溫下溶解、+ :藉加熱而溶解、 + -:部分溶解、-:不溶 薄膜形成性 〇:可能形成薄膜、X :不能形成薄 膜 (流延溶媒(c a s t s ο 1 v e n t )):氯仿 (實施例43 :合成杯芳烴系空洞物) 使用甲基間苯二酚與戊二醛作爲原料,以與實施例1 相同之方法,獲得杯芳烴系化合物。將該化合物0.4 6g -70 - ⑧ (65)1342873
(0.25mm〇l ,〇H 當量·· 6 mmol)、碳 (6.5mm〇l)及 TBAB 〇.〇U (對 〇H 當量爲 〇 解於N-甲基吡咯烷酮4mL中’於50°C攪拌3 添加二漠甲院l,55g(8mmol) ’於80°C攪拌 應終了後,將反應溶液注入0 . 1 Μ鹽酸水溶浓 濾取沉澱物以蒸餾水洗淨後’減壓乾燥而獲 體。將所得固體溶解於二氯甲烷並以矽膠管Q 溶劑:CH2C12 )進行分離而獲得白色固體》橫 以 IR、MALDI-TOF-MS、'H-NMR 進行分析。 果確認所得衍生物爲式(3 3 )所示之構造。 中,各氫原子之位置所附之記號(a至f)係 數據中氫之記號者。又,該衍生物溶解於丙麵 中。 收量:0 . 1 0 6 g ( 2 1 % ) IR ( KRS ) : ( cm·1 ) 2 9 3 3 ' ( v c- η ) ' 1477( = 杏 β (Vc-o-c)
!H - NMR ( 600MHz > 溶媒 CDC13、 TMS ) · ό ( ppm ) =1.72-1.97 ( m ' 24.OH
He)、 4.26 ( br s ' 4.OH ' Hf)、 4.83〜5.01 ( m、4.0H、Hc )、 5.87 ( br s ' 4.OH ' H() ' 6.98〜7.2 I ( m、4.OH、Hd ) 酸鉀 0.8 2 g .0 5 m o 1 % )溶 小時。繼之 24小時。反 ί中使酸析。 得淡褐色固 i層析(展開 ί造之決定係 由該分析結 於式(33 ) 對應於NMR I、二氯甲院 ))、1094 內部標準 ' Η1 > Hb ' -71 - ⑧ (66)1342873
MALDI-TOF-MS 計算値(m/z) : 2〇15.96[M + H] 實測値(m/z ) : 2016.12[M + H]
產業上利用之可能性 如以上之說明,本發明之杯芳烴系化合物可期待利用 作爲包攝化合物,此外藉由導入官能基而機能化之杯芳烴 系衍生物耐熱性高,可利用於硬化性組成物或光阻用組成 物,以及利用作爲包攝化合物,以及利用於作爲具有更高 機能之衍生物的中間體等之廣泛領域。依據本發明之製造 方法可準備製造此類化合物。又,本發明之中間體,可適 用於作爲此類化合物之原料。再者,由於含杯芳烴系衍生 物之組成物其成膜性係經改良,而可形成具有高耐熱性之 膜,而可廣泛利用於光阻或其他用途。 ⑧ -72- (67) (67)1342873 【圖示之簡單說明】 第1圖係示合成本發明之杯芳烴系化合物時之反應機 構及中間體之一例。 第2圖係示戊二醛(GA,glutaraldehyde) /間苯二酚 之比與收率之關係圖。 第3圖係示反應時間與收率之關係之曲線圖。 第4圖係示單體濃度與收率之關係之曲線圖。 第5圖係示實施例16及17中由光硬化反應引起之轉 化率變遷之曲線圖。 第6圖係示實施例26中由T3 - 5之光陽離子反應引 起之轉化率變遷之曲線圖。 第7圖係示實施例26中由Τ3- 6之光陽離子反應引 起之轉化率變遷之曲線圖。 第8圖係示實施例26中由Τ3- 5之光陽離子反應後 之加熱引起之轉化率變遷之曲線圖。 第9圖係示實施例26中由Τ3-6之光陽離子反應後 之加熱引起之轉化率變遷之曲線圖。 第1 0圖係示實施例5中,大小排除層析法結果之層 析圖。 -73 - ⑧
Claims (1)
1342873 口 n] 第094103丨〗苹1|^一中支审1請專利範圍修正本 ^ 民國100年1月7日修正 申請專利範圍 1. 一種式 )所示之杯芳烴系化合物
(式中,R1至R6各自獨立示碳數1至8之取代或未 φ 經取代之伸烷基;X1至X12各自獨立示碳數1至10之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代之 烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;Z1至Z24各 自獨立示氫原子、具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶性 基之基、或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基、或相鄰之2個 Z結合形成碳數1至8之取代或未經取代之伸烷基;q1至 q12各自獨立示0或1之整數)。 1342873 2 ·如申請專利範圍第丨項之杯芳烴系化合物,其中, 式(1 )中之X1至X12各爲甲基者。 3. 如申請專利範圍第1項之杯芳烴系化合物,其 中,式(1)中之q1至q12爲0者。 4. 如申請專利範圍第1項之杯芳烴系化合物,其 中’式(1)中之R1至R6各自獨立爲碳數3、5、7或8 之伸烷基者。 5. 如申請專利範圍第1項之杯芳烴系化合物,其中, 式(1 )中之Z1至Z24所示之基全部爲氫原子者。 6. 如申請專利範圍第1項之杯芳烴系化合物,其中, 式(1 )中Z1至Z24所示之基中,至少有一個爲氫原子以 外之基者。 7. 如申請專利範圍第6項之杯芳烴系化合物,其中, 式(1 )中Z1至Z24所示之基中,至少有一個爲具有聚合 性官能基者。 8. 如申請專利範圍第7項之杯芳烴系化合物,其中, 該聚合性官能基爲聚合性不飽和基及/或環狀醚基者。 9. 如申請專利範圍第6項之杯芳烴系化合物,其中’ 式(1 )中Z1至Z24所示之基中,至少有一個爲具有鹼可 溶性基者。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之杯芳烴系化合物’其 中,該鹼可溶性基係選自羧基、胺基、磺醯胺基、磺酸基 及磷酸基之至少一種者。 1 1 .如申請專利範圍第6項之杯芳烴系化合物’其 -2- 1342873 中,式(1 )中Z1至Z24所示之基中,至少有一個基具有 聚合性官能基及鹼可溶性基二者。 12.—種杯芳烴系化合物之中間體,其係選自式(3 ) 至(8 )所示群組之至少一種者: (X22)q22
(式中’ R8及R9各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基;X17至X23各自獨立示碳數1至10之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代之 嫌基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 • 10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或未 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;q17至q23 各自獨立示〇或1之整數)、 Γ342873
(式中,R1()至R12各自獨立示碳數1至8之取代或 未經取代之伸烷基;X24至X33各自獨立示碳數1至10之 取代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代 之烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7 至1 〇之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至1 〇之取代或 未經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;q24至q33 各自獨立示〇或1之整數)、
HO 〇H R
HO,丫 OH (X36)q36 (5) 式中,R13至R15各自獨立示碳數1至8之取代或 4 2 未經取代之伸烷基;X34至X42各自獨立示碳數1至10之 -4- 1342873 取代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代 之烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7 至1〇之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或 未經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;q34至q42 各自獨立示0或1之整數)、
(式中’R 至R 各自獨立示碳數1至8之取代或 未經取代之伸烷基;X43至X54各自獨立示碳數丨至1 0之 取代或未經取代之院基、碳數2至1 〇之取代或未經取代 -5- 碳數2至丨〇之取代或未經取代之快基、碳數7 之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代变 未經取代,& & _乂 各自獨立 〜 < 院氧基、取代或未經取代之苯氧基;q43至qS4 示〇或1之整數)、
(7) (式中,R2。至R23各自獨立示碳數1至8之取代或 未經取代之伸烷基;X55至X65各自獨立示碳數】至1〇之 取代或未經取代之院基 '碳數2至1 〇之取代或未經取代 之烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7 至10之取代或未經取代之方院基、碳數1至10之取代1 未經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基:q55至q6s 各自獨立示〇或1之整數)、 1342873
(式中,R24至R29各自獨立示碳數1至8之取代或 未經取代之伸烷基;X06至X8()各自獨立示碳數1至10之 取代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代 1342873 之烯基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7 至10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或 未經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;q66至q8〇 各自獨立示0或1之整數)。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之杯芳烴系化合物之中間 體’其中,式(3)至(8)中,X17至X80爲甲基者。 14.如申請專利範圍第12項之杯芳烴系化合物之中間 體’其中,式(3)至(8)中,q17至q8Q爲〇者。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之杯芳烴系化合物之中間 體’其中,式(3)至(8)中,R8至R29各自獨立爲碳數 3、5、7或8之伸烷基者。 1 6. —種杯芳烴系化合物之製造方法,係將至少一種 選自式(9 )所示化合物群組之化合物與至少一種選自式 (1〇)所示化合物群組之化合物縮合之方法:
(式中,X81示碳數1至ίο之取代或未經取代之烷 基 '碳數2至10之取代或未經取代之烯基、碳數2至1〇 之取代或未經取代之炔基、碳數7至1〇之取代或未經取 代之芳烷基、碳數〗至! 〇之取代或未經取代之烷氧基、 取代或未經取代之苯氧基;示〇或丨之整數), OHC-R30-CHO (10) 1342873 基)》 17.如申請專利範圍第1 6項之杯芳烴系化合物之製造 方法’其中,式(9)中X8〗爲甲基者。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之杯芳烴系化合物之製造 方法’其中,式(9)中q81爲〇者。 1 9 .如申請專利範圍第1 6項之杯芳烴系化合物之製造 方法,其中,式(10)中爲碳數3、5、7或8之伸院 基者。 2〇 · —種組成物,其係含式(1 )所示之杯芳烴系化合 物以及溶解該化合物之溶媒考:
(式中,R1至R6各自獨立示碳數1至8之取代或未 經取代之伸烷基;χΐ至X】2各自獨立示碳數1至10之取 代或未經取代之烷基、碳數2至1 0之取代或未經取代之 嫌基、碳數2至10之取代或未經取代之炔基、碳數7至 10之取代或未經取代之芳烷基、碳數1至10之取代或未 -9- 1342873 經取代之烷氧基、取代或未經取代之苯氧基;z1至z24各 自獨立示氫原子、具有聚合性官能基之基、具有鹼可溶性 基之基、或烷鏈碳數爲1至8之取代烷基、或相鄰之2個 Z結合形成碳數1至8之取代或未經取代之伸烷基;q1至 q12各自獨立示0或1之整數)。 2 1.如申請專利範圍第20項之組成物,其中,該杯芳 烴系化合物係式(1 )中之Z1至Z24所示之基中,至少一 個爲具有聚合性官能基之化合物,且另含聚合起始劑者。 22.如申請專利範圍第20項之組成物,其中,該杯芳 烴系化合物係式(1 )中之Z1至Z24所示之基中,至少一 個爲具有鹼可溶性基之化合物。
-10-
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