KR101215736B1

KR101215736B1 - 에폭시 화합물 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101215736B1
Application number: KR1020107023613A
Authority: KR
Inventors: 요시까즈 아라이; 히로시 우찌다
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2012-12-26
Also published as: EP2270020B1; KR20100125438A; JP5325206B2; JPWO2009119469A1; US20110021788A1; CN101977919B; EP2270020A4; CN101977919A; WO2009119469A1; EP2270020A1; US8426614B2

Abstract

본 발명은, 경화 속도가 빠름과 함께 에칭 내성 및 선택성도 우수하고, 실온하에 있어서 액상인 에폭시 화합물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 에폭시 화합물은, 화학식 I으로 나타내어진다.
<화학식 I>

화학식 I 중, n개의 Y 중 p개(p는 n 이하의 자연수)는 하기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타내고, (n-p)개의 Y는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, n은 2 내지 500의 정수를 나타낸다. R¹은 각각 독립으로 알킬기를 나타내고, R² ^~12는 각각 독립으로 수소 원자 또는 알킬기 등을 나타내고, X는 단결합 등을 나타내고, *는 화학식 I에 나타내어지는 Si와의 결합 부분을 나타낸다.

Description

에폭시 화합물 및 그 제조 방법{EPOXY COMPOUND AND PROCESS FOR PRODUCING THE EPOXY COMPOUND}

본 발명은 신규한 에폭시 화합물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기ㆍ전자ㆍ광학 부품의 밀봉 재료나 코팅 재료, 또는 접착제, 도료, 실란 커플링제, 변성 실리콘 등의 원료로서 유용하며, 예를 들어 반도체 제조 프로세스나 패턴드 미디어의 자기 기록 매체 제조 프로세스 등의 레지스트로서 유용한 에폭시 화합물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

에폭시 화합물은 다양한 경화제로 경화시킴으로써, 기계적 성질, 내습성, 전기적 성질 등이 우수한 경화물을 제공하기 때문에, 전기ㆍ전자ㆍ광학 부품의 밀봉 재료, 성형 재료, 주형 재료, 적층 재료, 복합 재료, 접착제 및 분체 도료 등등의 폭넓은 분야에 이용되고 있다. 최근, 기술의 진보에 수반하여, 에폭시 화합물로서 경화성, 가공 용이성 등에 관한 높은 성능이 요구되어 왔다. 특히 반도체 제조 프로세스의 레지스트재에 대해서는, 에칭 선택성도 요구되고 있다.

예를 들어, 각종 에칭 가스 중의 특정 가스에 대한 내성이 높은 등의 에칭 선택성을 부여하는 목적에서 에폭시 화합물에 실록산 골격을 도입하는 것이 고려되고, 에폭시기 함유 유기기를 갖는 오르가노폴리실록산으로서, 분자쇄 말단 또는 분자쇄 측쇄에 3-글리시독시프로필기 또는 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸기를 갖는 오르가노폴리실록산 및 환상 실록산이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 그러나, 상기 문헌에 기재된 제조 방법의 경우에는, 실록산의 에폭시화 공정과 고분자화 공정의 2단 공정을 필요로 하는데다가, 또한 염기성 촉매의 처리도 필수적이기 때문에, 제조상의 번잡함을 수반하는 것이다.

또한, 예를 들어 글리시딜기를 갖는 에폭시 화합물은, 다른 경화성 관능기에 비해 비교적 많은 경화 시간을 필요로 하기 때문에, 보다 단시간에 경화하는 특성을 갖는 에폭시 화합물인 것이 요망된다. 또한, 경화성 관능기를 갖는 실록산 화합물의 일반적인 방법으로서는, 알콕시실란을 가수분해 반응에 의해 합성하는 소위 졸겔법을 들 수 있지만, 얻어지는 생성물이 혼합물이며 성분 제어가 곤란한 것이나, 특히 장기로 보관할 때에는 겔화될 우려가 있기 때문에, 이들 문제가 발생하지 않는 에폭시 화합물 및 그 제조 방법인 것을 필요로 한다.

또한, 예를 들어 케이지형 수소화 실세스퀴옥산을 4-비닐시클로헥센 옥시드를 사용하여 히드로실릴화 반응시킨 경우, 생성물이 고체로 되기 때문에, UV 레지스트 등의 용도로서는 적합하지 않다. 따라서, 이러한 용도에도 적용시키기 위해서는, 실온, 즉 약 10 내지 30℃에서 액상인 에폭시 화합물인 것이 바람직하다.

일본 특허 공개 평3-255130호 공보

본원은, 상기의 문제를 해결하여, 경화성 및 에칭 선택성이 우수한 에폭시 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가 가공 용이성의 관점에서, 상기 특성에 부가하여, 상온에서 액상인 에폭시 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 본 발명을 발견하는 데 이르렀다. 즉, 본 발명은 이하의 [1] 내지 [15]에 관한 것이다.

[1] 화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물.

<화학식 I>

화학식 I 중, n개의 Y 중 p개(p는 n 이하의 자연수)는 하기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타내고, (n-p)개의 Y는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, n은 2 내지 500의 정수를 나타낸다. 상기 R¹은, 각각 독립으로 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.

화학식 (1a) 내지 (5a) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.

R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.

R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타낸다.

*는 화학식 I에 나타내어지는 Si와의 결합 부분을 나타내고, -X-*는, X가 단결합인 -*, 또는 하기 화학식 (x)로 나타내어지는 기를 나타낸다.

화학식 (x) 중, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.

[2] 상기 에폭시 화합물이, 케이지형 실세스퀴옥산 구조 또는 사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 에폭시 화합물.

[3] 상기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중, -X-*가, 상기 화학식 (x)로 나타내어지는 기이며, 상기 화학식 (x) 중, R¹이, 메틸기 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 에폭시 화합물.

[4] 상기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [3] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 화합물.

[5] 하기 화학식 II로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.

<화학식 II>

화학식 II 중, 8개의 Z 중 q개(q는 8 이하의 자연수)는 -OSiR¹ ₂Y¹을 나타내고, (8-q)개의 Z는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고, Y¹은 하기 화학식 (1b) 내지 (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타낸다.

화학식 (1b) 내지 (5b) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.

[6] 상기 화학식 II 중, R¹이, 메틸기 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 상기 [5]에 기재된 에폭시 화합물.

[7] 상기 화학식 (1b) 내지 (5b) 중, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 상기 [5] 또는 [6]에 기재된 에폭시 화합물.

[8] 10 내지 30℃에서 액상인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 화합물.

[9] 화학식 III 또는 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 하기 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 10 내지 200℃에서 반응시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 에폭시 화합물의 제조 방법.

<화학식 III>

화학식 III 중, Y¹은 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이고, n은 2 내지 500의 정수를 나타낸다.

<화학식 IV>

화학식 IV 중, Z¹은, -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.

화학식 (6) 내지 (10) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.

[10] 상기 폴리규소 화합물이 상기 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물이며, 상기 폴리규소 화합물이, 케이지형 실세스퀴옥산 구조 또는 사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 폴리규소 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 [9]에 기재된 에폭시 화합물의 제조 방법.

[11] 상기 폴리규소 화합물이 상기 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물이며, 상기 화학식 IV 중, R¹이, 메틸기 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 상기 [9]에 기재된 에폭시 화합물의 제조 방법.

[12] 상기 화학식 (6) 내지 (10) 중, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 상기 [9] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 화합물의 제조 방법.

[13] 상기 에폭시 화합물이 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, 상기 폴리규소 화합물이 갖는 -SiH기의 당량이 0.3 내지 1.5로 되도록 배합하는 것을 특징으로 하는 상기 [9] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 화합물의 제조 방법.

[14] 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 하기 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 상기 에폭시 화합물이 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, 상기 폴리규소 화합물이 갖는 -SiH기의 당량이 0.3 내지 1.5로 되도록 배합하고,

10 내지 200℃에서 히드로실릴화 반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.

<화학식 IV>

[15] 상기 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물의 R¹이 메틸기이고, 상기 에폭시 화합물이 상기 화학식 (6) 또는 (9)인 것을 특징으로 하는 상기 [14]에 기재된 에폭시 화합물.

본 발명의 에폭시 화합물은, 지환식 에폭시기를 갖는 소위 지환식 에폭시 화합물이며, 글리시딜 타입의 에폭시 화합물에 비해 저장 안정성이 높고, 공업적 사용이 용이하다. 또한, 본 발명의 에폭시 화합물이 갖는 지환식 에폭시기는, 통상의 글리시딜기에 비해, 에폭시기와의 양이온 중합성이 높다. 그로 인해, 상기 에폭시 화합물은, 보다 저온 또한 단시간에서의 경화가 요구되는 전자 재료로서 매우 적합하다.

따라서, 본 발명의 에폭시 화합물은, 예를 들어, 반도체 제조 프로세스나 패턴드 미디어의 자기 기록 매체 제조 프로세스 등의 건식 에칭 공정에 사용되는 레지스트로서, 우수한 에칭 내성을 발휘한다. 즉, 상기 에폭시 화합물은, 전기ㆍ전자ㆍ광학 부품의 성형 재료나 밀봉 재료, 나아가 주형 재료, 적층 재료, 복합 재료, 접착제 또는 분체 도료 등의 폭넓은 분야에 유용하다.

본 발명의 에폭시 화합물의 제조 방법은, 특정의 폴리규소 화합물과 특정의 에폭시 화합물을 소정의 조건 하에서 반응시키는 공정을 포함하는 것이기 때문에, 일반적으로 알려져 있는 졸겔법에 의한 제조 방법에 비해, 안정성이 높은 에폭시 화합물을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 에폭시 화합물의 제조 방법은, 특정의 에폭시 화합물로서, 리모넨 옥시드나 3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴과 같은 관능기를 갖는, 소위 지환식 에폭시 화합물을 사용하기 때문에, 얻어지는 에폭시 화합물을 용이하게 액상으로 할 수 있다. 따라서, 상기 에폭시 화합물은, 액체 상태인 것이 요구되는 UV 나노임프린트 등의 용도로도 적합하다.

도 1은 실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V의 DSC 및 DDSC의 차트도.
도 2는 비교예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VI의 DSC 및 DDSC의 차트도.
도 3은 도 1 내지 도 2 각각의 차트를 겹친 비교 차트도.
도 4는 실시예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VII의 DSC의 차트도.
도 5는 실시예 3에서 얻어진 생성물의 ¹H-NMR 스펙트럼.
도 6은 실시예 3에서 얻어진 생성물의 ¹³C-NMR 스펙트럼.
도 7은 실시예 3에서 얻어진 생성물의 IR 스펙트럼.
도 8은 실시예 4에서 얻어진 생성물의 ¹H-NMR 스펙트럼.
도 9는 실시예 4에서 얻어진 생성물의 ¹³C-NMR 스펙트럼.
도 10은 실시예 4에서 얻어진 생성물의 IR 스펙트럼.
도 11은 실시예 5에서 얻어진 생성물의 ¹H-NMR 스펙트럼.
도 12는 실시예 5에서 얻어진 생성물의 ¹³C-NMR 스펙트럼.
도 13은 실시예 5에서 얻어진 생성물의 IR 스펙트럼.
도 14는 실시예 6에서 얻어진 생성물의 ¹H-NMR 스펙트럼.
도 15는 실시예 6에서 얻어진 생성물의 ¹³C-NMR 스펙트럼.
도 16은 실시예 6에서 얻어진 생성물의 IR 스펙트럼.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

<에폭시 화합물>

본 발명의 에폭시 화합물은, 화학식 I으로 나타내어지는 것을 특징으로 하고 있다.

<화학식 I>

화학식 I 중, Y 중 p개(p는 n 이하의 자연수)는 하기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타내고, (n-p)개의 Y는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, n은 2 내지 500의 정수, 바람직하게는 6 내지 18의 짝수, 보다 바람직하게는 8을 나타낸다.

화학식 (1a) 내지 (5a) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다. R² 및 R³으로서는, 구체적으로는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 수소 원자, 메틸기, 트리메틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기가 바람직하고, 수소 원자 및 메틸기가 보다 바람직하다. R² 및 R³은, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다.

R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다. R⁴로서는, 구체적으로는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 수소 원자, 메틸기, 트리메틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기가 바람직하고, 수소 원자 및 메틸기가 보다 바람직하다.

R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다. R⁵ 및 R¹¹로서는, 구체적으로는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 수소 원자, 메틸기, 트리메틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기가 바람직하고, 수소 원자 및 메틸기가 보다 바람직하다. R⁵ 내지 R¹¹은, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다.

R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타낸다. R¹²로서는, 구체적으로는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기, 페닐기를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 수소 원자, 메틸기, 트리메틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기, 페닐기가 바람직하고, 수소 원자, 메틸기, 페닐기가 보다 바람직하다.

화학식 (x) 중, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고, 탄소수가 1 또는 2의 알킬기인 것이 바람직하다. R¹로서는, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 메틸기 및 에틸기가 바람직하다.

화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물은 n개의 Y를 갖는다. 이 중 적어도 1개, 즉 p개(p는 n 이하의 자연수)의 Y는 상술한 바와 같이, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기이다. 그 중에서도, Y는, 화학식 (1a), (4a), (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 것이 바람직하고, 화학식 (4a)로 나타내어지는 기인 것이 보다 바람직하다.

상기 화학식 I으로 나타내어지는 본 발명의 에폭시 화합물 중, R¹이 메틸기 또는 에틸기인 에폭시 화합물이 바람직하다. 또한, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 에폭시 화합물이 바람직하다. 또한, R¹이 메틸기 또는 에틸기임과 동시에, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 에폭시 화합물이 보다 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 에폭시 화합물은, 화학식 I으로 나타내어지는 바와 같이 지환식 에폭시기를 갖는 소위 지환식 에폭시 화합물이다. 또한, 본 발명의 에폭시 화합물은, 케이지형 실세스퀴옥산 구조 또는 사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물인 것이 바람직하다.

또한, 화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물의 n개의 Y 모두가 상기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 경우 이외, 즉 p가 n보다 작은 자연수인 경우에는, 화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물은, 화학식 (1a) 내지 (5a)로 나타내어지는 기 이외의 Y를 (n-p)개 갖는다. 이 (n-p)개의 Y는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H이다. 여기서, R¹은 화학식 (x) 중 R¹과 동일한 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다. 후술하는 화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물의 제조 방법에 있어서는, 상기 (n-p)개의 Y는, 화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물의 제조용 원료인 폴리규소 화합물에 유래하는 잔기이다.

《케이지형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물》

케이지형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물로서는, 예를 들어 하기 화학식 II로 나타내어지는 에폭시 화합물, 즉 상기 화학식 I에 있어서, n이 8인 에폭시 화합물을 바람직하게 들 수 있다.

<화학식 II>

화학식 II 중, 8개의 Z 중 q개(q는 8 이하의 자연수)는 -OSiR¹ ₂Y¹을 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고, 상기 화학식 (x)의 R¹과 같은 것을 의미하며, Y¹은 하기 화학식 (1b) 내지 (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타낸다.

화학식 (1b) 내지 (5b) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R² 및 R³과 같은 것을 의미한다.

R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R⁴와 같은 것을 의미한다. R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R⁵ 내지 R¹¹과 같은 것을 의미한다.

R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R¹²와 같은 것을 의미한다.

Y¹은 상술한 바와 같이, 하기 화학식 (1b) 내지 (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기이지만, 그 중에서도, 화학식 (1b), (4b), (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 것이 바람직하고, 화학식 (4b)로 나타내어지는 기인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 화학식 II로 나타내어지는 본 발명의 에폭시 화합물 중, R¹이 메틸기 또는 에틸기인 에폭시 화합물이 바람직하다. 또한, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 에폭시 화합물이 바람직하다. 또한, R¹이 메틸기 또는 에틸기임과 동시에, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 에폭시 화합물이 보다 바람직하다.

또한, 상기 화학식 II로 나타내어지는 에폭시 화합물의 8개의 Z 모두가 상기 화학식 (1b) 내지 (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 경우 이외에는, 즉 q가 8보다 작은 자연수인 경우에는, 상기 화학식 II로 나타내어지는 에폭시 화합물은, 화학식 (1b) 내지 (5b)로 나타내어지는 기 이외의 Z를 (8-q)개 갖는다. 이 (8-q)개의 Z는 -OSiR¹ ₂H이다. 여기서, R¹은 화학식 (x) 중 R¹과 동일한 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다. 후술하는 화학식 II로 나타내어지는 에폭시 화합물의 제조 방법에 있어서는, 상기 (8-q)개의 Z는 화학식 II로 나타내어지는 에폭시 화합물의 제조용 원료인 폴리규소 화합물에 유래하는 잔기이다.

《사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물》

사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물로서는, 예를 들어 하기 화학식 IIa로 나타내어지는 에폭시 화합물을 바람직하게 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

<화학식 IIa>

화학식 IIa 중, m은 2 내지 125, 바람직하게는 2 내지 50, 보다 바람직하게는 2 내지 30의 정수를 나타낸다. Z는, 상기 화학식 II와 같은 것을 의미한다. 즉 상기 화학식 IIa로 나타내어지는 에폭시 화합물은, 상기 화학식 I에 있어서, n이 8 내지 500인 에폭시 화합물이다. 화학식 IIa는 Z를 4m개 갖지만, 4m개의 Z 모두가 상기 화학식 (1b) 내지 (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 경우 이외에 있어서는, 상기 화학식 IIa로 나타내어지는 에폭시 화합물은, 화학식 (1b) 내지 (5b)로 나타내어지는 기 이외의 Z를 갖게 된다. 이때의 화학식 (1b) 내지 (5b)로 나타내어지는 기 이외의 Z는 -OSiR¹ ₂H이다. 여기서, R¹은 화학식 (x) 중 R¹과 동일한 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다. 후술하는 화학식 IIa로 나타내어지는 에폭시 화합물의 제조 방법에 있어서는, 화학식 (1b) 내지 (5b)로 나타내어지는 기 이외의 Z는, 화학식 IIa로 나타내어지는 에폭시 화합물의 제조용 원료인 폴리규소 화합물에 유래하는 잔기이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 에폭시 화합물은, 지환식 에폭시기를 갖는 소위 지환식 에폭시 화합물이기 때문에, 글리시딜 타입의 에폭시 화합물에 비해 저장 안정성이 높아, 공업적 사용이 용이하다. 또한, 이 지환식 에폭시기는, 통상의 글리시딜기에 비해 카르복실기와의 양이온 중합성이 높기 때문에, 보다 저온이고 또한 단시간에 경화시키는 것이 가능하다.

본 발명의 에폭시 화합물은, 실온 정도, 즉 10 내지 30℃에서 액상이다. 따라서, 액체 상태인 것이 요구되는 UV 나노임프린트 등의 용도로 적합하게 사용할 수 있다. 액상이라 함은, 구체적으로는, 용매 등을 제거한 후, 점도 측정 기기(비스코미터(VISCOMETER) DV-II+Pro, 브룩필드(BROOKFIELD)제)를 사용하여 점도(mPaㆍs)를 측정할 수 있는 것을 의미하고, 상기 점도는, 통상 1000 내지 30000mPaㆍs이고, 5000 내지 20000mPaㆍs인 것이 바람직하다.

<에폭시 화합물의 제조 방법>

본 발명의 에폭시 화합물의 제조 방법은, 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물 또는 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 하기 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 10 내지 200℃에서 반응시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 반응은, 즉 히드로실릴화 반응이며, 실온 정도에서도 충분히 반응시킬 수 있다.

<화학식 III>

화학식 III 중, Y¹은 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이다.

화학식 III 중, n은 2 내지 500의 정수, 바람직하게는 6 내지 18의 짝수, 보다 바람직하게는 8을 나타낸다.

<화학식 IV>

화학식 (6) 내지 (10) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R² 및 R³과 같은 것을 의미한다.

R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R⁴와 같은 것을 의미한다.

R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, 상기 화학식 (1a) 내지 (5a)에 있어서의 R⁵ 내지 R¹¹과 같은 것을 의미한다.

《폴리규소 화합물》

상기 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물로서는, 케이지형 실세스퀴옥산 구조 또는 사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 폴리규소 화합물이 바람직하다.

사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 폴리규소 화합물로서는, 예를 들어 하기 화학식 IIIa로 나타내어지는 폴리규소 화합물을 바람직하게 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

<화학식 IIIa>

화학식 IIIa 중, m은 2 내지 125, 바람직하게는 2 내지 50, 보다 바람직하게는 2 내지 30의 정수를 나타낸다. 즉 상기 화학식 III에 있어서, n이 8 내지 500인 폴리규소 화합물이다.

상기 화학식 III로 나타내어지는 케이지형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 폴리규소 화합물 이외의 케이지형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 폴리규소 화합물로서는, 예를 들어 하기 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물을 바람직하게 들 수 있다.

<화학식 IV>

화학식 IV 중, Z¹은, -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고, 탄소수가 1 또는 2의 알킬기인 것이 바람직하다. R¹로서는, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 메틸기 및 에틸기가 바람직하다.

《에폭시 화합물》

상기 에폭시 화합물은, 상기 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 이중 결합을 갖는 화합물이며, 그 중에서도, 화학식 (6), (9), (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물인 것이 바람직하고, 화학식 (9)로 나타내어지는 에폭시 화합물인 것이 보다 바람직하다.

또한, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 에폭시 화합물이 바람직하다.

상기 폴리규소 화합물과 폴리규소 화합물의 조합으로서는, 상기 화학식 IV로 나타내어지고, R¹이 메틸기 또는 에틸기인 폴리규소 화합물과, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 폴리규소 화합물의 조합이 바람직하다.

상기 화학식 III 또는 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 상기 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 이중 결합을 갖는 에폭시 화합물의 배합비는 임의이며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 에폭시 화합물 중의 에틸렌성 이중 결합 1당량에 대해, 상기 폴리규소 화합물 중의 -SiH기가, 통상 0.3 내지 1.5배의 당량, 바람직하게는 0.5 내지 1.1배의 당량으로 배합된다. 이들 배합량이 상기 범위 밖이면, 한쪽의 화합물이 미반응인 채로 잔존하기 때문에, 경제적으로 불리해지는 경우가 있다.

상기 폴리규소 화합물과 에폭시 화합물의 반응, 즉 히드로실릴화 반응에 사용되는 촉매로서는, 백금, 로듐, 팔라듐, 니켈, 이리듐, 루테늄 등의 전이 금속류 또는 그 화합물로 이루어지는 부가 반응 촉매를 선택할 수 있다. 구체적으로는, 염화백금산, 백금의 각종 착체, 염소를 배제한 백금과 비닐실록산의 착체, 카르스테드(Karsted) 촉매, 백금 화합물의 각종 용액(알코올, 케톤, 에테르, 에스테르, 방향족 탄화수소 등에 용해 혹은 분산한 것), 스파이어(Speier) 촉매, 각종 고체(실리카 겔, 활성탄 등)에 담지한 촉매, 윌킨슨(Wilkinson) 착체 등의 Rh 촉매, 팔라듐의 각종 착체 촉매를 들 수 있고, 특별히 그 종류 또는 형태에 제한은 없다.

예를 들어, 백금 촉매를 사용하는 경우, 그 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 히드로알콕시실란의 몰수에 대해, 백금 원자가 통상 1×10^-2 내지 10^-8배 몰, 바람직하게는 1×10^-3 내지 10^-6배 몰의 양이다. 백금 원자가 상기 하한값 미만이면, 반응 속도가 극도로 저하되는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면, 반응 속도가 향상되기는 하지만 에폭시기의 개환 중합이 발생할 우려가 있어, 경제적으로도 불리해지는 경우가 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 반드시 용매를 사용할 필요는 없지만, 필요에 따라서 반응 용매로서, 또는 촉매 용액의 매체로서 용매를 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 폴리규소 화합물 또는 에폭시 화합물을 용해 또는 희석시키기 위해, 반응계의 온도를 제어하기 위해, 교반에 필요한 용적을 확보하기 위해, 촉매의 첨가를 하기 쉽게 하기 위해 등의 필요성에 따라서 용매를 사용할 수 있다. 이러한 용매로서는, 구체적으로는, 펜탄, 헥산, 이소옥탄, 데칸, 시클로헥산 등의 포화 탄화수소류, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 에틸벤젠, 데칼린, 테트랄린 등의 방향족 탄화수소류, 디에틸 에테르, THF 등의 에테르류, 에스테르류 및 폴리디메틸실록산류 등의 각종 실리콘류 등을 들 수 있고, 이들 중에서 임의로 선택할 수 있고, 그 사용량도 임의로 결정해도 된다. 또한, 이들 용매는 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

상기 폴리규소 화합물과 에폭시 화합물의 반응, 즉 히드로실릴화 반응을 수행시키기 위해서는, 통상, 우선 건조한 질소 가스 등의 불활성의 가스를 충분히 충만시킨 반응기에, 상기 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물 및 촉매를 투입한다. 이때, 필요에 따라서 용매류를 투입해도 된다. 계속해서, 교반하면서, 소정 온도로 승온한 후, 화학식 III 또는 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물을 상기 혼합물 중에 적하하여 부가 반응시키고, 적하 종료 후에는 반응이 완료될 때까지 숙성을 행한다.

또한, 우선 화학식 III 또는 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물을 상기 반응기에 투입하고, 계속해서 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 첨가하는 방법이어도 된다. 또한, 촉매 및/또는 용매에, 화학식 III 또는 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물의 혼합액을 첨가하는 방법이어도 되고, 모든 원료를 일괄하여 투입한 후에 승온하는 방법이어도 된다. 또한, 본 발명의 제조 방법은 회분식, 연속식, 반연속식의 어느 반응 양식에 있어서도 적용 가능하다.

반응 온도는 10 내지 200℃의 범위, 특히 10 내지 150℃가 바람직하다. 반응 온도가 상기 하한값 미만이면 반응 속도가 저하되어, 실용적인 공정 시간 내에 반응이 완결되지 않는 경우가 있다. 또한, 반응 온도가 상기 상한값을 초과하면, 반응 속도는 향상되지만, 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물 또는 목적물인 에폭시 화합물의 에폭시기의 개환 중합이 발생하는 경우가 있다.

압력 조건은, 통상, 대기압 하 조건으로 충분하며, 이 조건이 조작성 및 경제성의 점에서도 바람직하다. 단, 필요에 따라서, 가압 하에서 실시해도 된다.

반응기 내의 분위기로서는, 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기가 바람직하다. 수분(혹은 수분을 포함한 공기)의 혼입은 반응에의 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물이 가수분해하여, 목적물인 에폭시 화합물의 수율이 저하될 우려가 있다. 또한, 부가 반응의 촉매 활성을 높이는 목적에서, 반응 분위기 중으로 건조 공기 또는 산소 함유의 불활성 가스 등을 도입하는 공지 기술을 적용해도 된다.

반응 시간에 관해서는, 반응 온도, 압력 조건, 촉매 농도 및 원료의 반응계 중의 농도에 따라 변동할 수 있지만, 통상 0.1 내지 100시간이며, 상기 범위 내에서 반응 시간을 임의로 선택할 수 있다.

상기와 같이 화학식 I 또는 화학식 II로 나타내어지는 본 발명의 에폭시 화합물은, 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물 또는 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 10 내지 200℃에서 히드로실릴화 반응시킴으로써 얻어진다.

이 반응에 의해 얻어지는 화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물은, n개의 Y를 갖지만, n개의 Y 모두가 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물 유래의 기인 경우 이외에도 포함한다. 즉, 이 반응에 의해 얻어지는 에폭시 화합물은, 이 화합물에 포함되는 n개의 Y 중 p(p는 n 이하의 자연수, 즉, 1 내지 n의 자연수)개가 상기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 화합물의 1종 혹은 2종류 이상이며, 상이한 p의 상기 에폭시 화합물의 혼합물로서 얻어지는 경우가 많다. 이 반응에 의해 얻어지는 에폭시 화합물의 n개의 Y 모두가 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물 유래의 기인 경우 이외에는, 이 에폭시 화합물은, (n-p)개의 화학식 (1a) 내지 (5a)로 나타내어지는 기 이외의 Y를 갖는다. 이때, 이 (n-p)개의 Y는, 이 반응의 원료인 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물의 수소 원자이며, 미반응의 수소 원자이다.

마찬가지로 이 반응에 의해 얻어지는 화학식 II로 나타내어지는 에폭시 화합물은 8개의 Z를 갖지만, 8개의 Z 모두가 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물인 경우 이외를 포함한다. 즉, 이 반응에 의해 얻어지는 에폭시 화합물은, 이 화합물에 포함되는 8개의 Z 중 q(q는 8 이하의 자연수, 즉, 1 내지 8의 자연수)개가 상기 화학식 (1a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 화합물의 1종 혹은 2종류 이상이며, 상이한 q의 상기 에폭시 화합물의 혼합물이 얻어지는 경우가 많다. 이 반응에 의해 얻어지는 에폭시 화합물의 8개의 Z 모두가 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물 유래의 기인 경우 이외에는, (8-q)개의 화학식 (1a) 내지 (5a)로 나타내어지는 기 이외의 Z를 갖는다. 이때, 이 (8-q)개의 Z는 이 반응의 원료인 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물의 Z¹, 즉, -OSiR¹ ₂H이며, 미반응의 Z¹이다.

생성물의 정제에는, 일반적인 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 흡착 분리 방법을 들 수 있고, 구체적으로는 활성탄, 산성 백토, 활성 백토 등의 흡착제를 사용하는 방법을 들 수 있다. 그 밖에, 불순물이나 착색 물질의 흡착 제거 방법, 또는 칼럼 크로마토그래피, 박층 크로마토그래피를 들 수 있다. 흡착 제거 방법으로서는, 구체적으로는 실리카 겔, 함수 실리카 겔, 알루미나, 활성탄, 티타니아, 지르코니아를 사용한 흡착 제거 방법을 들 수 있다. 칼럼 크로마토그래피로서는, 이들 실리카 겔, 함수 실리카 겔, 알루미나를 충전제로서 사용한 칼럼 크로마토그래피를 들 수 있다. 또한, 감압 증류, 분자 증류 등의 증류에 의해 정제할 수도 있다. 증류할 때에는, 증류 전에 반응액과 함께, 아민류나 황 함유 화합물류 등을 소량 첨가하여, 증류 중의 본 발명의 에폭시 화합물 및 원료인 화학식 (6) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물의 에폭시기의 개환 중합을 억제하는 공지의 수단을 실시해도 된다. 또한, 본 발명의 에폭시 화합물의 사용 목적에 따라서는, 반드시 정제할 필요는 없고, 반응 혼합물인 채로 사용해도 된다.

본 발명에 있어서의 반응 용기는 특별히 제한은 없지만, 교반 장치, 온도계, 환류 냉각기, 적하 장치 등의 장치를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 실시예 및 비교예에 있어서, 각 측정 조건 및 평가 항목은, 이하의 조건 및 기준에 따라서 행했다.

《DSC(시차 주사 열량 측정) 측정 조건》

기기: 시차 주사 열량계 엑스스타(EXSTAR) 6000 DSC(SII사제)

UV 조사기: UV-1(SII사제)

UV 조도: 6.0mw/㎠ 또는 7.8mw/㎠

UV 조사 시간: 20분

《반응성 이온 에칭 속도의 측정 방법》

경화한 박막 상에 유리 소편을 부착하여, 이하의 조건에 따라서 에칭 처리를 실시했다. 유리 소편을 제거하고, 유리 소편에 보호된 박막 부분과 에칭된 박막 부분과의 단차를 측정했다. 반응성 이온 에칭의 처리 시간과 단차로부터, 하기 식에 따라서, 에칭 속도를 구했다.

에칭 속도(nm/초)=단차(nm)÷처리 시간(초)

반응성 이온 에칭의 조건

(불소계 가스)

에칭 가스: 사불화탄소

압력: 0.5Pa

가스 유량: 40sccm

플라즈마 전압: 200W

바이어스 전압: 20W

처리 시간: 30초

(산소)

에칭 가스: 산소

압력: 0.5Pa

가스 유량: 40sccm

플라즈마 전압: 200W

바이어스 전압: 20W

처리 시간: 600초

《점도 측정》

측정 기기: 비스코미터 DV-II+Pro(브룩필드제)

측정 온도: 24.9℃

[제조예 1]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 적하 깔때기 및 유욕을 구비한 500mL 3구 플라스크에, 3-시클로헥센-1-카르복실산 알릴 100.0g, 황산수소 메틸트리옥틸암모늄 2.34g, 텅스텐산 나트륨 2수화물 3.96g, 아미노메틸포스폰산 0.45g을 투입했다. 90℃로 유지한 유욕을 사용하여 가열하고, 적하 깔때기를 통해 30％ 과산화수소수 80ml를 180분간에 걸쳐 적하하여, 그대로 4시간 숙성시켰다. 빙욕에서 냉각하고, 포화 티오황산 나트륨 수용액 300ml로 잉여의 과산화수소를 제거한 후, 아세트산 에틸 200ml로 2회 추출했다. 얻어진 아세트산 에틸 용액을 무수황산 나트륨 상에서 하룻밤 건조시키고, 회전식 증발기를 사용하여 용매의 아세트산 에틸을 제거한 후, 25％ 함수 실리카 겔을 충전한 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여, 3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴 79.6g을 얻었다.

[실시예 1]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 50ml 3구 플라스크에, 화학식 IV에 있어서의 8개의 Z¹의 R¹이 메틸기인 폴리규소 화합물인 PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환된 (1,3,5,7,9,11,13,15-옥타키스(디메틸실록시)펜타시클로[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]옥타실록산, 알드리치사제)를 1.0g(0.98mmol), 제조예 1에서 얻어진 3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴 1.432g(7.84mmol), 톨루엔 5.0ml를 첨가하여, 아르곤 기류 하, 실온(25℃)에서 교반했다(3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴이 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체가 갖는 -SiH기는 1당량에 상당). 그 혼합 용액에 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을 시린지를 사용하여 천천히 적하하고, 실온(25℃)에서 교반했다. 상기 온도를 유지한 채 2시간 교반한 후, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 불휘발성 성분으로서 하기 화학식 V로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 V」라고도 하는, 8개의 A가 모두 반응하고 있다고 가정한 경우의 이론 분자량=2474.4)을 얻었다.

<화학식 V>

[비교예 1]

에폭시 화합물 대신에, 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진제: 에피코트 828US, 이하「에폭시 수지 X」라고도 함)를 사용했다.

《반응성 이온 에칭 속도의 측정 및 평가; <실시예 1 및 비교예 1>》

실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V를 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 불휘발성 성분 농도 10질량％가 되도록 용해하고, 용액에 광 양이온 중합 개시제 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트를, 불휘발성 성분 100질량부에 대해 1질량부 첨가하여 용해시킨 후, 0.2μm의 필터에 의해 여과하고, 0.5ml를 스핀 코터 내에 세트한 유리 기판 상에 적하했다. 유리 기판을 500rpm으로 5초간 회전, 계속해서 3000rpm으로 2초간, 또한 5000rpm으로 20초간 회전시킴으로써, 유리 기판 상에 에폭시 화합물 V의 박막을 형성했다. 이 에폭시 화합물 V의 박막을 형성한 유리 기판을 질소 기류 하, 자외선을 조사했다. 얻어진 에폭시 화합물 V의 경화 박막에 대해, CF₄ 가스 및 산소에 의한 반응성 이온 에칭 속도를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 비교예 1의 에폭시 수지 X를 100질량부, 광 양이온 중합 개시제 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트를 1질량부, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 900질량부를 용해하고, 0.2μm의 필터에 의해 여과하고, 0.5ml를 스핀 코터 내에 세트한 유리 기판 상에 적하했다. 유리 기판을 500rpm으로 5초간 회전, 계속해서 3000rpm으로 2초간, 또한 5000rpm으로 20초간 회전시킴으로써, 유리 기판 상에 박막을 형성했다. 그 유리 기판을 질소 기류 하, 자외선을 조사했다. 얻어진 에폭시 수지 X의 경화 박막에 대해, CF₄ 가스 및 산소에 의한 반응성 이온 에칭 속도를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V를 사용하면, 비교예 1의 에폭시 수지 X에 비해, 산소 에칭의 속도가 낮고, 불소계 에칭의 속도가 높다. 이와 같이, 에폭시 화합물 V는, 산소 에칭에 대해 높은 내성을 갖고 있기 때문에, 매우 선택성이 높고, 레지스트로서 적절하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있다.

[비교예 2]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol), 알릴 글리시딜 에테르 0.897g(7.84mmol), 톨루엔 5.0ml를 첨가하여, 아르곤 기류 하, 실온(25℃)에서 교반했다. 그 혼합 용액에 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을, 시린지를 사용하여 천천히 적하하고, 실온(25℃)에서 교반했다. 상기 온도를 유지한 채 2시간 교반한 후, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 불휘발성 성분으로서 하기 화학식 VI로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VI」라고도 함)을 얻었다.

<화학식 VI>

《DSC 측정 및 평가; <실시예 1 및 비교예 2>》

실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V 100질량부에 대해, 광 양이온 중합 개시제 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트 1질량부를 첨가하여, DSC 측정을 행했다. 또한, UV 조도는 6.0mw/㎠로 했다. 얻어진 DSC 및 DDSC의 차트를 도 1에 나타낸다.

또한, 비교예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VI에 대해서도, 상기 에폭시 화합물 V와 마찬가지로 하여, DSC 측정을 행했다. 얻어진 DSC 및 DDSC의 차트를 도 2에 나타낸다.

또한, 도 1 내지 도 2 각각의 차트를 겹친 비교 차트를 도 3에 나타낸다. 이와 같이, DSC의 경우, 실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V의 DSC 곡선의 쪽이, 비교예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VI의 DSC 곡선보다도 발열 피크의 종점이 빠르고, 에폭시 화합물 V의 쪽이 보다 빨리 중합 반응이 종료되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, DDSC의 경우, 실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V의 DDSC 곡선의 쪽이, 비교예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VI의 DDSC 곡선보다도, 발열 변화의 종점이 빠르고, 이것에 의해서도 에폭시 화합물 V의 쪽이 보다 빨리 중합 반응이 종료되고 있는 것을 알 수 있다.

즉, 본원 발명의 지환식 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물 V의 쪽이, 글리시딜 타입의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물 VI보다도, UV에 의한 경화가 빨라지는 것을 나타내고 있다.

[실시예 2]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol), 리모넨 옥시드 1.1966g(7.84mmol), 톨루엔 5.0ml를 첨가하여, 아르곤 기류 하, 실온(25℃)에서 교반했다(리모넨 옥시드가 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체가 갖는 -SiH기는 1당량에 상당). 그 혼합 용액에 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을, 시린지를 사용하여 천천히 적하하고, 실온(25℃)에서 교반했다. 상기 온도를 유지한 채 2시간 교반한 후, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 불휘발성 성분으로서 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」이라 함, 8개의 J가 모두 반응하고 있다고 가정한 경우의 이론 분자량=2234.4)을 얻었다.

<화학식 VII>

《반응성 이온 에칭 속도의 측정 및 평가; <실시예 2>》

실시예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VII을 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 불휘발성 성분 농도 10질량％가 되도록 용해하고, 용액에 광 양이온 중합 개시제 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트를, 불휘발성 성분 100질량부에 대해, 1질량부 첨가하여 용해시킨 후, 0.2μm의 필터에 의해 여과하고, 0.5ml를 스핀 코터 내에 세트한 유리 기판 상에 적하했다. 유리 기판을 500rpm으로 5초간 회전, 계속해서 3000rpm으로 2초간, 또한 5000rpm으로 20초간 회전시킴으로써, 유리 기판 상에 에폭시 화합물 VII의 박막을 형성했다. 이 에폭시 화합물 VII의 박막을 형성한 유리 기판을 질소 기류 하, 자외선을 조사했다. 얻어진 에폭시 화합물 VII의 경화 박막에 대해, CF₄ 가스 및 산소에 의한 반응성 이온 에칭 속도를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

《DSC 측정 및 평가》

실시예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VII 100질량부에 대해, 광 양이온 중합 개시제 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트 1질량부를 첨가하여, DSC 측정을 행했다. 또한, UV 조도는 7.8mw/㎠로 했다. 얻어진 DSC 차트를 도 4에 나타낸다.

이와 같이, 실시예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VII을 사용하면, 산소 에칭에 대해 우수한 에칭 성능을 갖고, 경화 시간이 빠른 것을 알 수 있다.

[비교예 3]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol), 4-비닐시클로헥센 옥시드 0.9759g(7.84mmol), 톨루엔 5.0ml를 첨가하여, 아르곤 기류 하, 실온(25℃)에서 교반했다. 그 혼합 용액에 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을 시린지를 사용하여 천천히 적하하고, 실온(25℃)에서 교반했다. 2시간 실온에서 교반한 후, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 하기 화학식 VIII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VIII」이라고도 함)을 얻었다.

<화학식 VIII>

《점도 측정 및 평가; <실시예 1 내지 2 및 비교예 3>》

실시예 1에서 얻어진 에폭시 화합물 V, 실시예 2에서 얻어진 에폭시 화합물 VII, 및 비교예 3에서 얻어진 에폭시 화합물 VIII을 사용하여, 각각 증발기, 진공 펌프로 완전히 용매를 제거하여, 점도를 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

이와 같이, 실시예 1, 2의 에폭시 화합물은 실온 정도에서 액상인 것이 나타내어지고, UV 나노임프린트용 레지스트의 용도 등에 적합한 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, 3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴 1.429g(7.84mmol), 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을 첨가하여, 아르곤 기류 하, 60℃에서 교반했다. 그 후, 톨루엔 5.0ml에 용해시킨 PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol)을 적하 깔때기를 사용하여 천천히 첨가하고(3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴이 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체가 갖는 -SiH기는 1당량에 상당), 상기 온도를 유지한 채 12시간 교반한 후, 가스 크로마토그래피에 의해, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체가 모두 소비되어 있는 것을 확인한 후, 반응을 종료시키고, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거했다. 그 후, 박막 증류 장치에 의해, 미반응의 3,4-에폭시시클로헥산-1-카르복실산 알릴을 제거하여, 불휘발성 성분을 얻었다.

얻어진 불휘발성 성분의 ¹H-NMR 스펙트럼, ¹³C-NMR 스펙트럼 및 IR 스펙트럼을, 각각 도 5, 도 6 및 도 7에 나타냈다. 도 5에 있어서, (a) 내지 (d)를 부여한 피크는, 각각 구조식에 부여한 (a) 내지 (d)가 나타내는 부분에 대응하는 피크이다. 도 6 이후의 도면에 있어서도 마찬가지이다. 또한 도 5에 있어서, (x)를 부여한 피크는, 미반응의 Si-H기의 H에 대응하는 피크이고, (y)를 부여한 피크는, 상기 이외의 H에 대응하는 피크이다.

도 5로부터, 미반응의 Si-H기의 피크가 4.73ppm에 존재하고, 이 피크와 약 4ppm에 존재하는 반응부의 산소 원자에 인접하는 메틸렌부의 2H의 피크를 비교하면, 반응부 8개 중, (미반응부(Si-H)의 개수):(기반응부의 개수)=1.45:6.55이었다.

도 6에 있어서 얻어진 불휘발성 성분의 특징적인 피크로서는, 175.8ppm 부근에 카르보닐기의 탄소의 피크, 67.2ppm 부근에 산소 원자에 인접하는 메틸렌의 탄소의 피크, 50ppm 부근에 에폭시기의 산소에 인접하는 탄소의 피크, 14.0ppm 부근에 규소 원자에 인접하는 메틸렌의 탄소 피크 및 0ppm 부근에 규소 원자에 인접하는 메틸기의 탄소 피크가 인정되었다.

또한, 도 7의 IR 스펙트럼에 있어서 2140cm^-1에 Si-H기의 피크가 보인다. 또한, 1728cm^-1에 카르보닐기의 피크가 보였다.

이들 결과로부터 얻어진 불휘발성 성분은 하기 화학식 V로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 V」라고도 함)의 8개의 A 중 1 내지 8개 반응한 혼합물인 것을 알았다.

<화학식 V>

[실시예 4]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, 리모넨 옥시드 0.897g(5.88mmol), 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을 첨가하여, 아르곤 기류 하, 110℃에서 교반했다. 그 후, 톨루엔 5.0ml에 용해시킨 PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol)을 적하 깔때기를 사용하여 천천히 첨가하고, 상기 온도를 유지한 채 12시간 교반한 후, 가스 크로마토그래피에 의해, 리모넨 옥시드가 모두 소비되어 있는 것을 확인한 후, 반응을 종료시키고, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 불휘발성 성분으로서 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」)을 얻었다.

얻어진 불휘발성 성분의 ¹H-NMR 스펙트럼, ¹³C-NMR 스펙트럼 및 IR 스펙트럼을, 각각 도 8, 도 9 및 도 10에 나타냈다. 도 8에 있어서, (x)를 부여한 피크는, 미반응의 Si-H기의 H에 대응하는 피크이고, (y)를 부여한 피크는, 미반응 Si-H기의 Si에 결합한 2개의 CH₃의 H에 대응하는 피크이다.

도 8로부터, 미반응의 Si-H기의 피크가 4.74ppm에 존재하고, 이 피크와 약 3ppm에 존재하는 에폭시기의 산소 원자의 인접 탄소 상의 1H의 피크를 비교하면, 반응부 8개 중, (미반응부(Si-H)의 개수):(기반응부의 개수)=2:6이며, 이 결과는, 반응의 투입비와 일치했다.

도 9에 있어서 얻어진 불휘발성 성분의 특징적인 피크로서는, 60.9ppm에 에폭시기의 산소 원자에 인접하는 탄소의 피크, 57ppm 부근에 에폭시기의 산소 원자에 인접하고, 메틸기를 갖는 탄소의 피크 및 0ppm 부근에 규소 원자에 인접하는 메틸기의 탄소의 피크가 인정되었다.

또한, 도 10의 IR 스펙트럼에 있어서 2156cm^-1에 Si-H기의 피크가 보였다.

이들 결과로부터 얻어진 불휘발성 성분은 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」이라고도 함)의 8개의 J 중 6개 반응한 것임을 알았다.

<화학식 VII>

[실시예 5]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, 리모넨 옥시드 0.598g(3.92mmol), 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을 첨가하여, 아르곤 기류 하, 110℃에서 교반했다. 그 후, 톨루엔 5.0ml에 용해시킨 PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol)을 적하 깔때기를 사용하여 천천히 첨가하고, 상기 온도를 유지한 채 12시간 교반한 후, 가스 크로마토그래피에 의해, 리모넨 옥시드가 모두 소비되어 있는 것을 확인한 후, 반응을 종료시키고, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 불휘발성 성분으로서 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」)을 얻었다.

얻어진 불휘발성 성분의 ¹H-NMR 스펙트럼, ¹³C-NMR 스펙트럼 및 IR 스펙트럼을, 각각 도 11, 도 12 및 도 13에 나타냈다. 도 11에 있어서, (x)를 부여한 피크는, 미반응의 Si-H기의 H에 대응하는 피크이고, (y)를 부여한 피크는, 미반응 Si-H기의 Si에 결합한 2개의 CH₃의 H에 대응하는 피크이다.

도 11로부터 미반응의 Si-H기의 피크가 4.73ppm에 존재하고, 이 피크와 약 3ppm에 존재하는 에폭시기의 산소 원자의 인접 탄소 상의 1H의 피크를 비교하면, 반응부 8개 중, (미반응부(Si-H)의 개수):(기반응부의 개수)=4:4이며, 이 결과는, 반응의 투입비와 일치했다.

도 12에 있어서 얻어진 불휘발성 성분의 특징적인 피크로서는, 61.0ppm에 에폭시기의 산소 원자에 인접하는 탄소의 피크, 57ppm 부근에 에폭시기의 산소 원자에 인접하고, 메틸기를 갖는 탄소의 피크 및 0ppm 부근에 규소 원자에 인접하는 메틸기의 탄소의 피크가 인정되었다.

또한, 도 13의 IR 스펙트럼에 있어서 2140cm^-1에 Si-H기의 피크가 보였다.

이들 결과로부터 얻어진 불휘발성 성분은 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」이라고도 함)의 8개의 J 중 4개 반응한 것임을 알았다.

<화학식 VII>

[실시예 6]

환류 냉각기, 온도계, 교반 장치, 및 세럼 캡을 구비한 100ml 3구 플라스크에, 리모넨 옥시드 1.196g(7.84mmol), 2％ 디비닐테트라메틸디실록산 백금 착체 크실렌 용액 0.00093g(0.02mol％)을 첨가하여, 아르곤 기류 하, 110℃에서 교반했다. 그 후, 톨루엔 5.0ml에 용해시킨 PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체 1.0g(0.98mmol)을 적하 깔때기를 사용하여 천천히 첨가하고(리모넨 옥시드가 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, PSS-옥타키스(디메틸실릴옥시) 치환체가 갖는 -SiH기는 1당량에 상당), 상기 온도를 유지한 채 12시간 교반한 후, 가스 크로마토그래피에 의해, 리모넨 옥시드가 모두 소비되어 있는 것을 확인한 후, 반응을 종료시키고, 감압 하에서 톨루엔 용매를 제거하여, 불휘발성 성분으로서 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」)을 얻었다.

얻어진 불휘발성 성분의 ¹H-NMR 스펙트럼, ¹³C-NMR 스펙트럼 및 IR 스펙트럼을, 각각 도 14, 도 15 및 도 16에 나타냈다.

도 14에 있어서 미반응의 Si-H기에 대응하는 4.7ppm 부근에 피크가 인정되지 않았다.

도 15에 있어서 얻어진 불휘발성 성분의 특징적인 피크로서는, 61.0ppm에 에폭시기의 산소 원자에 인접하는 탄소의 피크, 57ppm 부근에 에폭시기의 산소 원자에 인접하고, 메틸기를 갖는 탄소의 피크 및 0ppm 부근에 규소 원자에 인접하는 메틸기의 탄소의 피크가 인정되었다.

또한, 도 16의 IR 스펙트럼에 있어서 Si-H기에 귀속하는 피크는 인정되지 않았다. 또한, GC 분석으로부터, 원료의 리모넨 옥시드도 모두 소실되고 있는 것이 확인되었다.

이들 결과로부터 얻어진 불휘발성 성분은 하기 화학식 VII으로 나타내어지는 에폭시 화합물(이하,「에폭시 화합물 VII」이라고도 함)의 8개의 J의 모두가 반응한 것임을 알았다.

<화학식 VII>

Claims

화학식 I으로 나타내어지는 에폭시 화합물.
<화학식 I>

화학식 I 중, n개의 Y 중 p개(p는 n 이하의 자연수)는 하기 화학식 (2a) 내지 (5a) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타내고, (n-p)개의 Y는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, n은 2 내지 500의 정수를 나타낸다. 상기 R¹은, 각각 독립으로 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.

화학식 (2a) 내지 (5a) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타낸다.
*는 화학식 I에 나타내어지는 Si와의 결합 부분을 나타내고, -X-*는, X가 단결합인 -*, 또는 하기 화학식 (x)로 나타내어지는 기를 나타낸다.

화학식 (x) 중, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 화합물이, 케이지형 실세스퀴옥산 구조 또는 사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 에폭시 화합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 (2a) 내지 (5a) 중, -X-*가, 상기 화학식 (x)로 나타내어지는 기이며, 상기 화학식 (x) 중, R¹이, 메틸기 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 (2a) 내지 (5a) 중, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
하기 화학식 II로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
<화학식 II>

화학식 II 중, 8개의 Z 중 q개(q는 8 이하의 자연수)는 -OSiR¹ ₂Y¹을 나타내고, (8-q)개의 Z는 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타내고, Y¹은 하기 화학식 (2b) 내지 (5b) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타낸다.

화학식 (2b) 내지 (5b) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타낸다.
제5항에 있어서, 상기 화학식 II 중, R¹이, 메틸기 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 화학식 (2b) 내지 (5b) 중, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 10 내지 30℃에서 액상인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
화학식 III 또는 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 하기 화학식 (7) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 10 내지 200℃에서 반응시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 에폭시 화합물의 제조 방법.
<화학식 III>

화학식 III 중, Y¹은 수소 원자 또는 -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기이고, n은 2 내지 500의 정수를 나타낸다.
<화학식 IV>

화학식 IV 중, Z¹은, -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.

화학식 (7) 내지 (10) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타낸다.
제9항에 있어서, 상기 폴리규소 화합물이 상기 화학식 III로 나타내어지는 폴리규소 화합물이며, 상기 폴리규소 화합물이, 케이지형 실세스퀴옥산 구조 또는 사다리형 실세스퀴옥산 구조를 갖는 폴리규소 화합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 폴리규소 화합물이 상기 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물이며, 상기 화학식 IV 중, R¹이, 메틸기 또는 에틸기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (7) 내지 (10) 중, R² 내지 R¹¹이, 각각 독립으로 수소 원자 또는 메틸기이고, 또한 R¹²가, 수소 원자, 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 화합물이 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, 상기 폴리규소 화합물이 갖는 -SiH기의 당량이 0.3 내지 1.5로 되도록 배합하는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물의 제조 방법.
화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물과, 하기 화학식 (7) 내지 (10) 중 어느 하나로 나타내어지는 에폭시 화합물을 상기 에폭시 화합물이 갖는 에틸렌성 이중 결합의 1당량에 대해, 상기 폴리규소 화합물이 갖는 -SiH기의 당량이 0.3 내지 1.5로 되도록 배합하고,
10 내지 200℃에서 히드로실릴화 반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.
<화학식 IV>

화학식 IV 중, Z¹은, -OSiR¹ ₂H를 나타내고, R¹은, 탄소수가 1 내지 5인 알킬기를 나타낸다.

화학식 (7) 내지 (10) 중, R² 및 R³은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R⁴는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타내고, R⁵ 내지 R¹¹은, 각각 독립으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기를 나타낸다.
R¹²는, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기, 탄소수 1 내지 4까지의 트리알킬실릴기, 또는 아릴기를 나타낸다.
제14항에 있어서, 상기 화학식 IV로 나타내어지는 폴리규소 화합물의 R¹이 메틸기이고, 상기 에폭시 화합물이 상기 화학식 (9)인 것을 특징으로 하는 에폭시 화합물.