本發(fā)明涉及有機(jī)合成，特別涉及一種2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑。

背景技術(shù)：

1、光致產(chǎn)酸劑是高端半導(dǎo)體光刻膠的關(guān)鍵成分，對(duì)光刻膠和光刻產(chǎn)品的良品率、質(zhì)量、加工精度等方面具有重要影響。光致產(chǎn)酸劑主要包括鎓鹽類產(chǎn)酸劑和磺酸酯類產(chǎn)酸劑兩種。鎓鹽類產(chǎn)酸劑應(yīng)用較早，工藝成熟，產(chǎn)酸效率高，光引發(fā)速率快，熱穩(wěn)定性好，且具有高酸強(qiáng)度，有助于促進(jìn)光刻膠中的化學(xué)反應(yīng)，但其溶解性較差，合成步驟復(fù)雜且產(chǎn)品純度低，對(duì)其應(yīng)用范圍有一定的限制?；撬狨ヮ惍a(chǎn)酸劑出現(xiàn)得相對(duì)較晚，在溶劑和樹脂體系中溶解性較好，易于進(jìn)行剪裁加工，光解產(chǎn)物毒性小，在光化學(xué)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，但適用于可見光波長(zhǎng)范圍的磺酸酯類產(chǎn)酸劑較少。因此，開發(fā)高性能、高純度的光致產(chǎn)酸劑成為了微電子技術(shù)領(lǐng)域的重要課題。

2、此外，傳統(tǒng)的光致產(chǎn)酸劑制備方法往往存在純度低、副反應(yīng)多、穩(wěn)定性差等問題，制備過程中容易引入金屬離子及陰離子，無法滿足現(xiàn)代微電子制造的高精度要求。為了提高光致產(chǎn)酸劑的純度和穩(wěn)定性，同時(shí)降低制備成本，需要開發(fā)一種新型的制備方法，提高光致產(chǎn)酸劑的純度和穩(wěn)定性，降低該類化合物的金屬含量和鹵素含量，滿足現(xiàn)代微電子制造對(duì)高性能光致產(chǎn)酸劑的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法。

2、技術(shù)方案：一種2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，包括以下步驟：

3、s1.?將1，1，1-三氟-2，3-環(huán)氧丙烷、磺化劑和氫氧化鈉加入水溶液中，保持恒溫并攪拌使環(huán)氧開環(huán)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫并干燥，得到3，3，3-三氟-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉；

4、s2.?將s1制備的3，3，3-三氟-2-羥基-1-丙烷磺酸鈉溶于溶劑a，并加入金剛烷基衍生物、縛酸劑和催化劑，保持恒溫?cái)嚢柚镣耆磻?yīng)后洗滌干燥，加入甲叔醚打漿并過濾干燥，得到2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鈉；

5、s3.?將s2制備的2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鈉與m鹽氯化物加入溶劑a中，室溫?cái)嚢柚镣耆磻?yīng)，水洗后濃縮干燥，加入甲叔醚打漿并過濾干燥，得到粗品m，?2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鹽；

6、s4.?將粗品m，?2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鹽加入溶劑a中溶解，加入r210樹脂并攪拌，加入硅藻土吸附過濾，再次加入r210樹脂并攪拌，然后過濾干燥，加入異丙醚析晶，得到高純m，?2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鹽；

7、其中步驟s2、s3、s4所述溶劑a包括二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚中的任意一種。

8、作為優(yōu)選，所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的結(jié)構(gòu)通式ⅰ如下所示：

9、（?。?/p>

10、其中，m為三芳香基硫鎓鹽、二芳香基碘鎓鹽及其衍生物。

11、作為優(yōu)選，所述步驟s1中磺化劑包括亞硫酸氫鈉、連二硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的任意一種或多種。

12、作為優(yōu)選，所述步驟s1中1，1，1-三氟-2，3-環(huán)氧丙烷、磺化劑與氫氧化鈉的摩爾比1：1?~?1.5：0.2?~?0.4，反應(yīng)溫度為40?~?50?℃。

13、作為優(yōu)選，所述步驟s2中金剛烷基衍生物包括金剛烷酰氯、金剛烷甲酸中的任意一種，縛酸劑包括三乙胺、三甲胺、二甲胺、乙醇胺、異丙胺中的任意一種或多種，催化劑包括4-二甲氨基吡啶、吡啶、4，4’-聯(lián)吡啶、氨基吡啶中的任意一種或多種。

14、作為優(yōu)選，所述步驟s2中溶劑、縛酸劑、催化劑、金剛烷酯化原料與3，3，3-三氟-2-羥基丙烷磺酸鹽的摩爾比為10?~?20：1?~?1.5：0.3?~?0.5：1?~?3：1，反應(yīng)溫度為25?~?30℃。

15、作為優(yōu)選，所述步驟s3中2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鈉與m鹽氯化物的摩爾比為1：0.6?~?0.8。

16、作為優(yōu)選，所述步驟s4中溶劑、r210樹脂與粗品m，?2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鹽的質(zhì)量比為10?~?20：8?~?12：1。

17、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

18、本發(fā)明提供了一種由2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑，化合物穩(wěn)定性好，制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)物收率高、純度高且不引入鹵素離子，金屬離子含量低，所制備的產(chǎn)物作為duv光刻膠級(jí)別核心主材，在半導(dǎo)體光刻膠、其他成像體系、光固化涂料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

19、光致產(chǎn)酸劑作為半導(dǎo)體光刻膠的關(guān)鍵原材料，具有較高的工業(yè)價(jià)值，因此對(duì)其熱穩(wěn)定性、溶解性、合成工藝的難易程度等都有較高的要求。金剛烷是一種周正對(duì)稱、高度穩(wěn)定的籠狀烴，其基本炭素骨架類似于金剛石的一個(gè)晶格單元，將金剛烷骨架結(jié)構(gòu)引入聚合物的主鏈或側(cè)鏈能夠顯著提高聚合物的熱氧穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、光學(xué)穩(wěn)定性，并改善其力學(xué)、介電及其它多種性能，從而得到一系列具有特殊功能的液晶顯示材料、半導(dǎo)體光刻膠材料、全息光敏材料、膜分離材料、智能塑料、角膜接觸鏡及藥物載體等。將金剛烷結(jié)構(gòu)引入磺酸酯類化合物中，制備出金剛烷酯磺酸鹽化合物，作為一種新型的光致產(chǎn)酸劑原料，具有穩(wěn)定性好、溶解度高、透光性高、光敏感性高等優(yōu)點(diǎn)，因此在高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備中顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

20、目前，陰離子片段為2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸的光致產(chǎn)酸劑的合成路線是先通過先制備3，3，3-三氟-2-羥基-1-丙烷磺酸鹽然后再陽離子片段進(jìn)行離子交換，最后得到的中間體經(jīng)過酯化得到目標(biāo)光致產(chǎn)酸劑產(chǎn)品。該路線無法在合成階段對(duì)金屬離子的含量進(jìn)行控制，純化方法比較苛刻，同時(shí)在酯化階段會(huì)引入其他鹵素陰離子雜質(zhì)，從而對(duì)產(chǎn)品顏色及陰離子含量有較大的影響，工藝放大比較困難。本發(fā)明提出了一類2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法。相較于傳統(tǒng)方法，該方法通過優(yōu)化反應(yīng)條件和工藝路線，在工藝前段就進(jìn)行有效控制副反應(yīng)的發(fā)生，提高了光致產(chǎn)酸劑的純度和穩(wěn)定性，降低了該類化合物的金屬含量和鹵素含量，滿足了現(xiàn)代微電子制造對(duì)高性能光致產(chǎn)酸劑的需求。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

22、本發(fā)明提供了一種含2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鹽的新型光致產(chǎn)酸劑，可以作為高端液晶、芯片制造領(lǐng)域光刻膠關(guān)鍵原料。

23、本發(fā)明產(chǎn)物水分及雜質(zhì)含量少，鹵素離子和金屬離子含量低，產(chǎn)品收率高，制造成本低，可以實(shí)現(xiàn)大批量大規(guī)模的生產(chǎn)及應(yīng)用。

24、本發(fā)明整體工藝技術(shù)路線操作簡(jiǎn)單，后處理方便，且對(duì)環(huán)境友好，有利于實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的結(jié)構(gòu)通式ⅰ如下所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述步驟s1中磺化劑包括亞硫酸氫鈉、連二硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的任意一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述步驟s1中1，1，1-三氟-2，3-環(huán)氧丙烷、磺化劑與氫氧化鈉的摩爾比1：1?~?1.5：0.2?~?0.4，反應(yīng)溫度為40?~?50?℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述步驟s2中金剛烷基衍生物包括金剛烷酰氯、金剛烷甲酸中的任意一種，縛酸劑包括三乙胺、三甲胺、二甲胺、乙醇胺、異丙胺中的任意一種或多種，催化劑包括4-二甲氨基吡啶、吡啶、4，4’-聯(lián)吡啶、氨基吡啶中的任意一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述步驟s2中溶劑、縛酸劑、催化劑、金剛烷酯化原料與3，3，3-三氟-2-羥基丙烷磺酸鹽的摩爾比為10?~?20：1?~?1.5：0.3?~?0.5：1?~?3：1，反應(yīng)溫度為25?~?30℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述步驟s3中2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鈉與m鹽氯化物的摩爾比為1：0.6?~?0.8。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，其特征在于：所述步驟s4中溶劑、r210樹脂與粗品m，?2-金剛烷酸-三氟丙烷磺酸鹽的質(zhì)量比為10?~?20：8?~?12：1。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種2?金剛烷酸?三氟丙烷磺酸衍生的高純電子級(jí)光致產(chǎn)酸劑的制備方法，合成路線為先制備3，3，3?三氟?2?羥基?1?丙烷磺酸鹽，再與金剛烷基衍生物反應(yīng)，最后與陽離子片段進(jìn)行離子交換并提純；產(chǎn)物為M，2?金剛烷酸?三氟丙烷磺酸鹽，其中，M為三芳香基硫鎓鹽、二芳香基碘鎓鹽及其衍生物。本發(fā)明穩(wěn)定性高，溶解度好，制備方法簡(jiǎn)單，制備過程中不引入鹵素離子，產(chǎn)物收率及純度高，金屬離子含量低，且后處理方便，對(duì)環(huán)境友好，產(chǎn)物作為光刻膠級(jí)別核心主材，在半導(dǎo)體光刻膠、其他成像體系和光固化涂料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，其市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，是半導(dǎo)體制造和其他相關(guān)領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵材料。

技術(shù)研發(fā)人員：孫毅,劉涵,王偉颯,劉斌,李敏,張凌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州威邁芯材半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19