JP2004503545A - 機能性アルキルチオ基を含むトリアジン系化合物及び光重合開始剤(triazine−basedcompoundcomprisingfunctionalizedalkylthiogroups、andphotpolymerizationinitiator) - Google Patents
機能性アルキルチオ基を含むトリアジン系化合物及び光重合開始剤(triazine−basedcompoundcomprisingfunctionalizedalkylthiogroups、andphotpolymerizationinitiator) Download PDFInfo
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本出願は1999年2月18日に出願された韓国特許出願10−1999−0005368号に基づいたものである。
本発明は感光性組成物に関し、特に感光性組成物として使用されれば、室温での長期保存性が優れており、光重合開始剤としての効果が優れた機能性アルキルチオ基を含むトリアジン系化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】
感光性組成物はエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物に光重合開始剤を含めたものであり、この感光性組成物は光を照射して重合し硬化することが可能であるので光硬化性インキ、感光性印刷板、各種フォトレジスト及びLCD用カラーフィルターなどに利用されている。
【0003】
このような感光性組成物に利用される光重合開始剤としては、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アシル ホスフィンオキシド誘導体、トリアジン誘導体などが知られており、その中で光照射によって分解されてハロゲンラジカルを発生するハロメチルトリアジン化合物が多く用いられている。特に、ハロメチルトリアジン化合物の中で2−アリール−4,6−ビス(トリハロメチル)−s−トリアジンは感度が比較的に優れていることが知られている。
【0004】
例えば、日本特開昭53−133428号には2−位置のアリール基のような二環あるいは多環の芳香族基または複素環式芳香族基を利用した化合物を用いることが提案されており、その中でもアリール基としてナフチル基を利用した場合に良好な結果が得られることが記載されている。しかし、この化合物の感度は実用上満足できる程度のものではなく、多量を使用しなければならず、長時間の光照射が必要であり、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物に対する溶解性が不充分であるため感光性組成物の時間経過による安定性が低いという短所がある。
【0005】
また、日本特開昭63−70243号には前記化合物において2−位置のナフチル基にアミド結合またはエステル結合を有する置換基を導入することによって感光性組成物の時間経過による安定性を改善することが提案されている。しかし、この場合も光開始剤としての感度において満足する程度のものではなく、分子量が少なくて結晶性が大きい光開始剤はコーティングした後、コーティングされたフィルムの表面上に移動したり、フィルム内で結晶化して光開始効率が減少するという短所がある。
【0006】
前記化合物の問題点を解決する方法として、バインダーと強い相互作用がある開始剤を使用する方法、分子量の大きい光開始剤を使用する方法及び多機能性(multi−functional)または複機能性トリアジン(poly−functional triazine)系光開始剤を使用する方法が知られている。
【0007】
前記方法に関して米国特許第5,298,361号には2つ以上の光活性トリアジン基を有する光開始剤が記載されている。ここではトリアジン基が脂肪族エーテル、ウレタン、エステル、アミド結合で連結されている。
【0008】
また、米国特許第4,837,123号にはアミノ基が置換されたフェニル基が2−位置に導入された2−アリール−4,6−ビス(トリハロメチル)−s−トリアジン系誘導体が記載されている。そのような化合物は光活性は優れているが、350nm以上で最大吸光度を有しており、可視光線領域まで光が吸収されるので色純度が要求される用途には限度がある。
【0009】
また、2−位置にフェニル基がS、Se、またはTeによって簡単なアルキル基またはアリール基と連結された2−アリール−4,6−ビス(トリハロメチル)−s−トリアジン誘導体がヨーロッパ公開特許公報271195A1に開示されている。しかし、これらの化合物は光重合組成物に用いられるバインダーポリマーとの相溶性に問題があり、少ない炭素数を有するアルキル基が置換される時、高温工程で昇華する問題点があり、様々な光源での光開始効果に限界がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は相溶性、光開始効果及び現像工程のような従来の光開始剤の問題点を考慮して、360nmで強い吸収を示す機能性アルキルチオ基を有するトリアジン系光開始剤を提供することを目的とする。
【0011】
また、本発明の他の目的は、感光性組成物として使用されるときに室温で長期間の保存性が優れており、光重合開始剤の効果と現像時間の調節が優れており、塗布性に優れた化合物を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために下記化学式1で表示される機能性アルキルチオ基を有するトリアジン化合物及びこの化合物を有効性分とする光重合開始剤を提供する。
[化学式1]
【化14】
前記式で、
R1はCnH2nCONH2(nは1乃至12の整数)、CnH2nCOOCmH2m+1(nは1乃至12の整数、及びmは0乃至12の整数)、(CH2)nCOOCmH2mOClH2l+1(n、m、lは各々独立的に1〜12の整数)、(CH2)nCOO−cyclo(シクロ;環状)−CmH2m−1(nは1乃至12の整数、mは3乃至12の整数)、CnH2nCOORf(nは1〜12の整数、及びRfは水素原子の全部または一部がフッ素に置換されたアルキル基)及びCnH2nCOOR6(nは1〜12の整数、及びR6は炭素数6乃至14のアリール基または炭素数6乃至14のアリール基を含む炭素数1〜6のアルキル基)からなる群より選択され、及び
R2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数1〜6のアルコキシル基である。
【0013】
前記目的を達成するために合成されたハロメチルトリアジン化合物は室温で長期間保存性が優れており、導入された機能性アルキルチオ基によって現像時間を調節することができ、光漂白効果があるのでLCD用カラーフィルターを製造する時、カラーフィルターフォトレジストの色相に大きな影響を与えない光重合開始剤としての効果を有する。
【0014】
【発明の実施の形態】
前記目的のための本発明を下記の通りさらに具体的に説明する。
【0015】
前記化学式1で表示される化合物において、R1がCnH2nCONH2である時、炭素数1〜12のアルキル基であるCnH2nはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、及びドデカメチレンからなる群より選択される。
【0016】
R1がCnH2nCOOCmH2m+1である時、炭素数1〜12のアルキル基であるCnH2nはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、及びドデカメチレンからなる群より選択され、炭素数0〜12のアルキル基であるCmH2m+1は水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、イソオクチル、ノニル、デカニル、ウンデカニル、及びドデカニルからなる群より選択される。
【0017】
R1が(CH2)nCOOCmH2mOClH2l+1である時、炭素数1〜12のアルキル基である(CH2)nはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、及びドデカメチレンからなる群より選択され、炭素数1〜12のアルキル基であるCmH2mはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、及びドデカメチレンからなる群より選択され、炭素数1〜12のアルキル基であるClH2l+1はメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、イソオクチル、ノニル、デカニル、ウンデカニル、及びドデカニルからなる群より選択される。
【0018】
R1が(CH2)nCOO−cyclo(シクロ;環状)−CmH2m−1である時、炭素数1乃至12のアルキル基である(CH2)nはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、及びドデカメチレンからなる群より選択され、cyclo−CmH2m−1は環式基を有する炭素数3乃至12の脂環式基である。
【0019】
R1がCnH2nCOORfである時、炭素数1〜12のアルキル基であるCnH2nはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、及びドデカメチレンからなる群より選択され、Rfは水素原子の全部または一部がフッ素に置換された炭素数1乃至6のアルキル基である。
【0020】
R1がCnH2nCOOR6である時、炭素数1〜12のアルキル基であるCnH2nはメチレン、エチレン、1,2−プロピレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、ドデカメチレンからなる群より選択され、R6は炭素数6乃至14のアリール基(aryl group)または炭素数6〜14のアリール基を有する炭素数1〜6のアルキル基である。
【0021】
R2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数1〜6のアルコキシ基である。
【0022】
本発明の化学式1で表示される化合物を製造する方法はシアノ化合物を合成し、アルミニウムハロゲン化合物(AlCl3、AlBr3)の存在下に化学式2で表示される機能基を含むアルキルチオベンゾニトリル化合物とトリクロロアセトニトリル(CCl3CN)を反応させてトリクロロメチル基を有するトリアジン化合物を製造する段階を含む。
【0023】
[化学式2]
【化15】
【0024】
前記式で、R1はCnH2nCONH2(nは1乃至12の整数)、CnH2nCOOCmH2m+1(nは1乃至12の整数、及びmは0乃至12の整数)、(CH2)nCOOCmH2mOClH2l+1(n、m、lは各々独立的に1〜12の整数)、(CH2)nCOO−cyclo−CmH2m−1(nは1乃至12の整数、mは3乃至12の整数)、CnH2nCOORf(nは1〜12の整数、及びRfは水素原子の全部または一部がフッ素に置換されたアルキル基)及びCnH2nCOOR6(nは1〜12の整数、及びR6は炭素数6乃至14のアリール基または炭素数6乃至14のアリール基を含む炭素数1〜6のアルキル基)からなる群より選択され、及び、R2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1〜6のアルキルまたは炭素数1〜6のアルコキシル基である。
【0025】
本発明の化合物は前述したようにエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物の光重合開始剤として有用であり、このようなエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物は従来の感光性組成物におけると同様に利用することができる。
【0026】
前記エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物の例は、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレン基の数が2〜14であるポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレン基の数が2〜14であるプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの多価アルコールで、α,β−不飽和カルボキシル酸をエステル化して得られる化合物、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテルなどのようなグリシジル基を含有する化合物に(メタ)アクリル酸を付加して得られる化合物、例えば、β−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのフタル酸ジエステルのようなヒドロキシル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物をフタル酸とエステル化して得た付加物;β−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのようなヒドロキシル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物のトルエンジイソシアネート付加物、ヒドロキシル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物と多重作用性カルボン酸の反応で得るエステル化合物、ヒドロキシル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物のポリイソシアネート付加物、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させて得られるエポキシアクリレート、及びメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸のアルキルエステルなどである。
【0027】
また、前記エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物と共に熱可塑性有機重合体を使用して硬化物の特性を改善することができる。この熱可塑性有機重合体の例は(メタ)アクリル酸エステル化合物と(メタ)アクリル酸との共重合体、(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリル酸及びこれらと共重合できる他のビニル単量体との共重合体などがある。
【0028】
前記(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロファーフィル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどがある。また、前記ビニル単量体としてはスチレン、ビニルトルエンなどがある。
【0029】
本発明の化合物と従来の光重合開始剤を組み合わせて用いれば、相乗効果を期待することができるが、本発明の化合物と併用できる従来の光重合開始剤の例は、ベンゾフェノン、フェニルビフェニルケトン、1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルシクロヘキサン、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−4´−モルホリノ−ブチロフェノン、2−メチル−4´−(メチルチオ)2−モルホリノプロピオフェノン、チオキサントン、1−クロロ−4−プロピルオキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、エチルアントラキノン、4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニルスルファイド、ベンゾインブチルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−4´−イソプロピルプロピオフェノン、4−ブチルベンゾイルトリクロロメタン、4−フェノキシベンゾイルジクロロメタン、ベンゾイル蟻酸メチル、1,7−ビス(9´−アクリジニル)ヘプタン、9−n−ブチル−3,6−ビス(2´−モルホリノ−イソブチロイル)カルバゾール、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ナフチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンなどである。
【0030】
本発明の化合物を含有する感光性組成物には必要に応じて4−メトキシフェノール、ヒドロキノン、ピロカテコール、t−ブチルカテコール、フェノチアジンなどの熱重合抑制剤;可塑剤;接着促進剤;充填材などの一般的な添加物を用いることができる。
【0031】
本発明の化合物を含有する感光性組成物は必要に応じて前記本発明化合物の重合開始剤、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物及び熱可塑性有機重合体の各成分を溶解または分散させる溶媒を加えた溶液状組成物として利用される。
【0032】
前記溶媒の例は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエテン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノール、t−ブタノール、シクロヘキサノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネート、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルアセテートなどがある。
【0033】
本発明の化合物を含有する感光性組成物はロールコーター、カーテンコーター、スピンコーター、各種印刷、浸漬などの方法で、金属、紙、ガラスなどの支持体上に適用される。また、フィルムなどの支持体上に塗布した後、他の支持体上に転写することも可能であり、その適用方法に制限はない。
【0034】
本発明の化合物を含有する感光性組成物は光硬化性塗料、光硬化性インキ、光硬化性接着剤、印刷板、印刷回路基板用フォトレジスト、TFT LCDカラーフィルター製造用顔料分散型フォトレジスト、ブラックマトリックス、PDP製造などに用いることができ、その用途に制限はない。
【0035】
本発明の化合物を含有する感光性組成物を硬化するのには光源は波長が250〜450nmである光を利用することができ、その例としては水銀蒸気アーク、カーボンアーク、キセノンアークなどがある。
【0036】
本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明するが、これら実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明がこれらだけに限られるわけではない。
【0037】
【実施例】
実施例1
下記化学式1aで表示される3− { 4−〔2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル〕フェニルチオ } プロピオン酸の製造
[化学式1a]
【化16】
【0038】
[第1段階:3−(4−シアノフェニルチオ)プロピオン酸の製造]
4−フルオロベンゾニトリル20g(165mmol)、3−メルカプトプロピオン酸20g(188mmol)、及び炭酸カリウム50gをDMF300mlに投入しバスの温度を100℃に維持して20時間反応させた。
反応温度を常温に低下させた後、1500mlの蒸溜水に反応溶液をゆっくり注いで、生じた沈殿物をろ過した。ろ液を2N HCl溶液で酸性化(PH試験紙でPHが2に上昇したことを確認)して有機質沈殿物を製造した。
前記沈殿物をろ過して蒸溜水で洗浄した後、生成物を真空乾燥器で乾燥させてその構造をNMRで分析した。収率は86%以上であった。
【0039】
[第2段階:3−{4−〔2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル〕フェニルチオ}プロピオン酸の製造]
初めに溶解していない出発物質を溶解するために、前記で製造された3−4−(シアノフェニルチオ)プロピオン酸22g(106mmol)、AlBr32g、トリクロロアセトニトリル150gの反応混合物を60℃に加熱して、常温でdry HClでバブリングさせた。
生成物は時間の経過に伴い徐々に形成された。24時間後に反応を終了した後、反応物を1000mlのジエチルエーテルで抽出してイオン交換水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
全ての揮発物質を真空下で除去して、メタノール及び水で結晶化させて収率67%以上の化合物を得た。この化合物の構造はNMR、FT−IR、及びUV−vis分光光度計で下記表1のように分析した。
【0040】
【表1】
【0041】
実施例2
下記化学式1bで表示される1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル−3− { 4−(2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル)フェニルチオ } プロピオネートの製造
[化学式1b]
【化17】
【0042】
[第1段階:3−(4−シアノフェニルチオ)プロピオン酸の合成]
4−フルオロベンゾニトリル20g(165mmol)、3−メルカプトプロピオン酸20g(188mmol)、及び炭酸カリウム50gをDMF300mlに投入しバス温度を100℃に維持して20時間反応させた。
反応温度を常温に低下させた後、1500mlの蒸溜水に反応溶液をゆっくり注ぎ、生じた沈殿物をろ過した。ろ液を2N HCl溶液で酸性化(PH試験紙でPH2に上昇したことを確認)して有機質沈殿物を製造した。
前記沈殿物をろ過して蒸溜水で洗浄した後、生成物を真空乾燥器で乾燥させてその構造をNMRで分析した。収率は86%以上であった。
【0043】
[第2段階:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル−3−(4−シアノフェニルチオ)プロピオネートの合成]
前記で製造された3−(4−シアノフェニルチオ)プロピオン酸8g(38.6mmol)を常温で30gの塩化チオニルと混合した後、混合物を温度60℃で5時間反応させた。この工程で塩化チオニルが試薬及び溶媒として用いられた。
未反応塩化チオニルを除去した後、得られた酸クロライドをTHF50mlに溶かした。ピリジン5g、及びヘキサフルオロイソプロピルアルコール10gを反応器に投入し、この反応混合物を常温で15時間攪拌して反応させた。
反応終了後、蒸溜水500mlで塩を除去して、生成物をエチルエーテルで抽出した。
この化合物はヘキサンとエチルエーテルの混合溶媒(体積比1:1)を溶離剤とするカラムクロマトグラフィで分離した。収率は約40%であった。
【0044】
[第3段階:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル−3−{4−〔2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル〕フェニルチオ}プロピオネートの合成]
前記で製造された1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル−3−(4−シアノフェニルチオ)プロピオネート3.5g(10mmol)、AlBr30.5g、及びトリクロロアセトニトリル溶液30gを常温でdry HClでバブリングさせた。
生成物は時間の経過と共に徐々に形成され、24時間後に凝固した。
反応を終了した後、反応物を1000mlのジエチルエーテルで抽出してイオン交換水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。全ての揮発物質を真空下で除去して、メタノールで再結晶して収率83%の黄色結晶を得た。この化合物の構造はNMR、FT−IR、及びUV−vis分光光度計で下記表2のように分析した。
【0045】
【表2】
【0046】
実施例3
下記化学式1cで表示されるエチル2− { 4−〔2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル〕フェニルチオ } アセテートの製造
[化学式1c]
【化18】
【0047】
[第1段階:エチル2−(4−シアノフェニルチオ)アセテートの合成]
4−フルオロベンゾニトリル15g(124mmol)、エチル2−メルカプトアセテート16g(133mmol)、及び炭酸カリウム25gをDMF100mlに投入してバス温度を130℃に維持して20時間反応させた。
反応温度を常温に低下させて、700mlの蒸溜水に反応溶液をゆっくり注いだ後、エチルエーテルで抽出して蒸溜水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥してろ過した。その後、揮発物質を蒸発させて粗製物を得た。生成物はヘキサンとエチルアセテートの混合溶媒(体積比3:1)を溶離剤とするカラムクロマトグラフィで精製した。収率は76%以上であった。
【0048】
[第2段階:エチル2−{4−(2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル)フェニルチオ}アセテートの合成]
エチル2−(4−シアノフェニルチオ)アセテート10g(45.2mmol)、AlBr30.8g、及びトリクロロアセトニトリル50gの混合溶液を常温でdry HClでバブリングさせた。
生成物は時間の経過に伴い徐々に沈殿で形成された。24時間後、反応を終了した後、生成物を500mlのクロロホルムで抽出してイオン交換水で洗浄して、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
真空下で揮発物質を蒸発させた後、溶離剤としてヘキサンとエチルアセテートの混合溶媒(体積比3:1)を使用してカラムクロマトグラフィで収率82%以上の化合物を分離した。
この化合物の構造は下記の表3のようにNMR、FT−IR、UV−vis.分光光度計で分析した。
【0049】
【表3】
【0050】
実施例4
下記化学式1dで表示される2−エトキシエチル2− { 4−(2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル)フェニルチオ } アセテートの製造
[化学式1d]
【化19】
2−エトキシエチル2−(4−シアノフェニルチオ)アセテート10g(37.7mmol)、AlBr30.8g、及びトリクロロアセトニトリル50gの混合溶液を常温でdry HClでバブリングさせた。
生成物は時間の経過にしたがって沈殿物に徐々に形成された。24時間後反応を終了させて、500mlのクロロフォルムで抽出しイオン交換水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
真空下で揮発物質を蒸発させた後、溶離剤としてヘキサンとエチルアセテートの混合溶媒(体積比3:1)を使用してカラムクロマトグラフィで収率86%で化合物を分離した。
この化合物の構造はNMR、FT−IR、UV−vis.分光光度計で表4のように分析した。
【0051】
【表4】
【0052】
実施例5
下記化学式1eで表示されるシクロヘキシル2− { 4−(2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル)フェニルチオ } アセテート製造
[化学式1e]
【化20】
シクロヘキシル2−(4−シアノフェニルチオ)アセテート10g(36.3mmol)、AlBr30.8g、及びトリクロロアセトニトリル50gの混合溶液を常温でdry HClでバブリングさせた。
生成物は時間の経過に伴い沈殿物に徐々に形成された。24時間後に反応を終了させて、500mlのクロロフォルムで抽出しイオン交換水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
真空下で揮発物質を蒸発させた後、溶離剤としてヘキサンとエチルアセテートの混合溶媒(体積比3:1)を使用してカラムクロマトグラフィで収率89%で化合物を分離した。
この化合物の構造はNMR、FT−IR、UV−vis.分光光度計で表5のように分析した。
【0053】
【表5】
【0054】
実施例6
下記化学式1fで表示されるベンジル2− { 4−(2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル)フェニルチオ } アセテートの製造
[化学式1f]
【化21】
ベンジル2−(4−シアノフェニルチオ)アセテート10g(35.3mmol)、AlBr30.8g、及びトリクロロアセトニトリル50gの混合溶液を常温でdry HClでバブリングさせた。
生成物は時間の経過にしたがって沈殿物に徐々に形成された。24時間後に反応を終了させて、500mlのクロロホルムで抽出しイオン交換水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
真空下で揮発物質を蒸発させた後、溶離剤としてヘキサンとエチルアセテートの混合溶媒(体積比3:1)を使用してカラムクロマトグラフィで収率91%の化合物を分離した。
この化合物の構造はNMR、FT−IR、UV−vis.分光光度計で表6のように分析した。
【0055】
【表6】
【0056】
実施例7
下記化学式1gで表示される3− { (3−クロロ−4− [ 2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル ] フェニルチオ } プロピオン酸の製造
[化学式1g]
【化22】
[第1段階:3−[(3−クロロ−4−シアノフェニル)チオ]プロピオン酸の合成]
3−クロロ−4−フルオロベンゾニトリル(32.1mmol)5g、3−メルカプトプロピオン酸(33.7mmol)3.58g、及び炭酸カリウム(80.4mmol)11.1gをDMF(dimethyl formamide)50mLに投入しバス温度を100℃に維持しながら15時間反応させた。
反応温度を常温に低下させた後、反応液を蒸溜水1500mlにゆっくり注いで、生じた沈殿物をろ過した。ろ液を4N HCl溶液で酸性化(phペーパーでph4まで確認)して有機質沈殿物を製造した。蒸溜水で沈殿物をろ過洗浄して、生成物を真空オーブンで乾燥し、その構造をNMR方法で分析した。収率は80%以上であった。
【0057】
[第2段階:3−{3−クロロ−4−[2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル]フェニルチオ}プロピオン酸の合成]
3−[(3−クロロ−4−シアノフェニル)チオ]プロピオン酸(20.7mmol)5g、及びトリクロロアセトニトリル(346.3mmol)50gを反応器に投入して、この溶液を60℃に加熱して出発物質を溶解した。AlBr30.5gを前記混合溶液に加えた後、反応溶液をdry HClでバブリングさせた。
時間の経過にしたがって生成物が徐々に形成された。形成して24時間後に反応を終了させて、生成物を200mlのメチレンクロライドで抽出し、イオン交換水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
得られたメチレンクロライド溶液にヘキサンを加えて第1回の結晶化を行った後、第2回の再結晶化は0℃で水を加えてメタノールから誘導した。この化合物の構造は下記の表7のようにNMR及びUV−vis分光光度計で分析した。
【0058】
【表7】
【0059】
実施例8
下記化学式1hで表示される3− { 4− [ 2,4−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン−6−イル ] フェニルチオ } プロピオンアミドの製造
[化学式1h]
【化23】
化学式1hで表示される化合物は化学式1で表示される化合物の製造副産物として形成され、溶離剤としてエチルアセテートを使用してカラムクロマトグラフィで容易に分離された。この化合物の構造は下記の表8のようにNMR及びUV−vis分光光度計で分析した。
【0060】
【表8】
【0061】
実施例9
下記の表9のように実施例1の化学式1aで表示される化合物を含む成分、及び0.3mmφのジルコニアビードをビードミル(bead mill)に入れて20時間混合、分散させて感光性組成物を製造してミリングし、4.5μmフィルターでろ過した後、約10日間紫外線を遮断した部屋で常温で保管した結果、安定した分散状態を維持した。
【0062】
【表9】
【0063】
この感光性組成物溶液をガラスにスピンコーティングして80〜90℃の温度で2分間予備熟成(prebaking)し厚さが約2μmである均一なフィルムを形成した。
【0064】
このサンプルをフォトマスクを通じて高圧水銀灯下で200mJ/cm2のエネルギーで露光してイメージを形成した。
【0065】
露光されたサンプルは25℃の温度でph11.4のKOH水溶液で幾時間現像してレジストパターンを形成させてイオン交換水で洗浄し、200℃で60分間仕上熟成(postbaking)した。ガラス表面のフィルム状態を光学顕微鏡で観察した結果、レジスト残像なく鮮明なパターンが形成されたことが確認された。
【0066】
実施例10
下記の表10のような実施例1の化学式1aで表示される化合物を含む感光性粗製物を実施例1と同一な方法で製造した後、ガラス表面のフィルム状態を光学顕微鏡で観察した結果、鮮明なパターンが形成されたことが分かった。
【0067】
【表10】
【0068】
実施例11
下記の表11のような実施例2の化学式1bで表示される化合物を含む感光性組成物を実施例1と同一な方法で製造した後、ガラス表面のフィルム状態を光学顕微鏡で観察した結果、鮮明なパターンが形成されたことが分かった。
【0069】
【表11】
【0070】
実施例12
下記の表12のような実施例1の化学式1aで表示される化合物を含む組成を実施例1と同一な方法で製造した後、ガラス表面のフィルム状態を光学顕微鏡で観察した結果、鮮明なパターンが形成されたことが分かった。
【0071】
【表12】
【0072】
実施例13
下記の表13のように実施例2の化学式1bで表示される化合物を含む感光性粗製物を実施例1と同一な方法で製造した後、ガラス表面のフィルム状態を光学顕微鏡で観察した結果、鮮明なパターンが形成されたことが分かった。
【0073】
【表13】
【0074】
比較例1
工程の特性上、特に現像時間に対する光開始剤の影響を把握するために他の光重合開始剤を使用することを除いては実施例9の組成を含むいくつかの感光性組成物を実施例9と同様な条件下で製造した。
化学式1a、1b、1c、1g、及び1hで表示される化合物と下記化学式1iで表示される2,4−ビス(トリクロロメチル)−4’−メトキシスチリル)−6−s−トリアジン(TAZ110)が各々比較されて用いられた。
[化学式1i]
【化24】
ph11.4のKOH水溶液でパターンを現像する時の現像時間を下記の表14に示した。現像時間は急激に減少しており、カルボキシル基を有する光重合開始剤(式1a、式1g)を使用する場合において、現像後にガラス表面にレジスト残像がなかった。
【0075】
【表14】
【0076】
【発明の効果】
本発明の機能性アルキルチオ基を有するトリアジン系光開始剤は360nmで強い吸収率を見せるだけでなく、感光性組成物に使用されたときは室温で長期間の保存性、光化学的活性、現像時間の調節、及び塗布性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で製造された化学式1aで表示される化合物のUV−vis吸収特性と光漂白効果を示すUVスペクトルである。
【図2】実施例2で製造された化学式1bで表示される化合物のUV−vis吸収特性と光漂白効果を示すUVスペクトルである。
【図3】実施例3で製造された化学式1cで表示される化合物のUV−vis吸収特性と光漂白効果を示すUVスペクトルである。
Claims (12)
- 下記化学式1で表示される機能性アルキルチオ基を含むトリアジン化合物。
[化学式1]
R1はCnH2nCONH2(nは1乃至12の整数)、CnH2nCOOCmH2m+1(nは1乃至12の整数、及びmは0乃至12の整数)、(CH2)nCOOCmH2mOClH2l+1(n、m、lは各々独立的に1〜12の整数)、(CH2)nCOO−cyclo−CmH2m−1(nは1乃至12の整数、mは3乃至12の整数)、CnH2nCOORf(nは1〜12の整数、及びRfは水素原子の全部または一部がフッ素に置換されたアルキル基)及びCnH2nCOOR6(nは1〜12の整数、及びR6は炭素数6乃至14のアリール基または炭素数6乃至14のアリール基を含む炭素数1〜6のアルキル基)からなる群より選択され、及びR2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1〜6のアルキル、または炭素数1〜6のアルコキシル基である。 - 下記化学式1で表示される機能性アルキルチオ基を含むトリアジン化合物の製造方法において、
[化学式1]
R1はCnH2nCONH2(nは1乃至12の整数)、CnH2nCOOCmH2m+1(nは1乃至12の整数、及びmは0乃至12の整数)、(CH2)nCOOCmH2mOClH2l+1(n、m、lは各々独立的に1〜12の整数)、(CH2)nCOO−cyclo−CmH2m−1(nは1乃至12の整数、mは3乃至12の整数)、CnH2nCOORf(nは1〜12の整数、及びRfは水素原子の全部または一部がフッ素に置換されたアルキル基)及びCnH2nCOOR6(nは1〜12の整数、及びR6は炭素数6乃至14のアリール基または炭素数6乃至14のアリール基を含む炭素数1〜6のアルキル基)からなる群より選択され、及びR2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1〜6のアルキル、または炭素数1〜6のアルコキシル基であり、
アルミニウムハロゲン化合物(AlCl3、AlBr3)の存在下に下記化学式2で表示される官能基を含むアルキルチオベンゾニトリル化合物をトリクロロアセトニトリル(CCl3CN)と反応させる段階を含む前記化学式1で表示される機能性アルキルチオ基を含むトリアジン系化合物の製造方法。
[化学式2]
R1はCnH2nCONH2(nは1乃至12の整数)、CnH2nCOOCmH2m+1(nは1乃至12の整数、mは0乃至12の整数)、(CH2)nCOOCmH2mOClH2l+1(n、m、及びlは各々独立的に1乃至12の整数)、(CH2)nCOO−cyclo−CmH2m−1(nは1乃至12の整数、mは3乃至12の整数)、CnH2nCOORf(nは1乃至12の整数、Rfは水素原子の全部または一部がフッ素に置換されたアルキル基)、及びCnH2nCOOR6(nは1乃至12の整数、R6は炭素数6乃至14のアリール基、または炭素数6乃至14のアリール基を有する炭素数1乃至6のアルキル基)からなる群より選択され、及び
R2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1乃至6のアルキル、または炭素数1乃至6のアルコキシル基である。 - ベンゾフェノン、フェニルビフェニルケトン、1−ヒドロキシ−1−ベンゾイルシクロヘキサン、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−4´−モルホリノ−ブチロフェノン、2−メチル−4´−(メチルチオ)2−モルホリノプロピオフェノン、チオキサントン(thioxanthone)、1−クロロ−4−プロピルオキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、エチルアントラキノン、4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニルスルファイド、ベンゾインブチルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−4’−イソプロピルプロピオフェノン、4−ブチルベンゾイルトリクロロメタン、4−フェノキシベンゾイルジクロロメタン、ベンゾイル蟻酸メチル、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9´−アクリジニル)ヘプタン、9−n−ブチル−3,6−ビス(2´−モルホリノ−イソブチロイル)カルバゾール、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ナフチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、及び2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニル ホスフィンからなる群より選択される光開始剤と活性成分として、下記化学式1で表示されるトリアジン化合物を含む混合重合開始剤。
[化学式1]
R2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1乃至6のアルキルまたは炭素数1乃至6のアルコキシル基である。 - 下記化学式1で表示される機能性アルキルチオ基を含むトリアジン化合物を含む光硬化性塗料、光硬化性インキ、光硬化性接着剤、感光性印刷板用感光性組成物、印刷回路基板用フォトレジスト、TFT LCDカラーフィルター製造用の顔料分散型フォトレジスト、ブラックマトリックス用の樹脂系フォトレジスト、プラズマディスプレイパネル用の光重合組成物または半導体製造用のフォトレジスト組成物。
[化学式1]
R2、R3、R4、及びR5は各々独立的に水素、ハロゲン、炭素数1乃至6のアルキルまたは炭素数1乃至6のアルコキシル基である。
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