CN114213246B - 一种光刻胶树脂单体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光刻胶树脂单体的制备方法，该制备方法包括如下合成路线：其中，X为卤素原子，R1、R2和R3分别选自氢原子或C1～C6烷基；所述制备方法包括如下步骤：a)将式Ⅲ化合物、缚酸剂、阻聚剂溶于有机溶剂中，滴加式Ⅱ化合物，经酯化反应，纯化，得到式Ⅰ光刻胶树脂单体。本发明的原料转化率更高，且后处理更加简便，得到的产品收率高，纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及光刻胶技术领域，具体涉及一种光刻胶树脂单体的制备方法。
背景技术
193nm光刻胶基本为化学放大胶，化学放大胶是一种基于化学放大原理的光刻胶，其主要成分是聚合物树脂、光致产酸剂以及相应的添加剂(碱性添加剂、溶解抑制剂等)和溶剂。其中，聚合物树脂是由不同侧链结构的树脂单体之间共聚形成的，侧链结构是赋予聚合物树脂所需功能的关键组分，通常为聚合物树脂提供极性集团和酸敏基团。极性基团可以平衡树脂的亲疏水性，改善树脂与基底间的粘附性，并为主体树脂提供可显影性。酸敏基团可以在光致产酸剂作用下从侧链脱离，使树脂由不溶转变为碱可溶，实现曝光区域与未曝光区域的溶解度反差。
金刚烷丙烯酸酯化合物的由于在光学特性、耐热性、酸解理性等方面优异，是一种广泛应用于193nm光刻胶的树脂单体，但是现有技术制备的但是现有的制备方法收率低、纯度低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光刻胶树脂单体的制备方法。
为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。
在第一方面中，本申请提供一种光刻胶树脂单体的制备方法，所述制备方法包括如下合成路线：
其中，X为卤素原子，R1、R2和R3分别选自氢原子或C1～C6烷基；
所述制备方法包括如下步骤：
a)将式Ⅲ化合物、缚酸剂、阻聚剂溶于有机溶剂中，滴加式Ⅱ化合物，经酯化反应，纯化，得到式Ⅰ光刻胶树脂单体。
在第一方面的一种实施方式中，还包括如下技术特征中的至少一项：
a1)所述X为氯原子；
a2)所述R3选自氢原子或甲基；
a3)所述R1和R2分别选自氢原子、甲基或乙基；
a4)所述缚酸剂选自2，6-二甲基吡啶、2，6-二甲基苯胺和三乙胺中的一种；
a5)所述阻聚剂选自4-甲氧基酚、抗氧剂264和对苯二酚中的一种；
a6)所述有机溶剂选自二氯甲烷或二氯乙烷；
a7)所述式Ⅲ化合物、式Ⅱ化合物和缚酸剂摩尔比为1：(2.5～3.5)：(3.5～4.5)。如1:3:4或1:2.5:4.5或1:3.5:3.5等。
在第一方面的一种实施方式中，所述式Ⅰ化合物的滴加温度为0～5℃。如2℃或4℃等。
在第一方面的一种实施方式中，所述反应包括两个阶段，第一阶段的反应的温度为0～5℃，反应的时间为0.5～2h；
第二阶段的反应的温度为25～30℃，反应的时间为3～5h。
在第一方面的一种实施方式中，所述制备方法的纯化包括如下步骤：
b)将反应后的反应液加水淬灭，待混合溶液分层为第一水相和第一有机相；
c)第一水相经萃取后，得第二水相和第二有机相；
d)第一有机相和第二有机相合并，经水洗、旋蒸后，得到粗品；
e)在所述粗品中加入甲醇，加热并过滤除去不溶物得到第一滤饼和第一滤液；
f)在第一滤液中加入正己烷，降温，然后再次过滤，得到第二滤饼和第二滤液；
g)第二滤液减压烘干，得到式Ⅰ所述光刻胶树脂单体。
在第一方面的一种实施方式中，所述纯化步骤还包括如下技术特征中的一项：
c1)步骤c)中，第一水相的萃取液为二氯甲烷；
d1)步骤d)中，旋蒸的温度为5～40℃；如10℃或15℃或20℃或30℃等。
d2)步骤d)中，旋蒸直至无液滴滴下后，用油泵拉干，得到粗品；
e1)步骤e)中，所述粗品和甲醇的质量比为1：(1～1.5)；如1:1或1:1.2或1:1.5等。
e2)步骤e)中，所述加热的温度为40～50℃；如40℃或45℃或50℃等。
f1)步骤f)中，滤液与正己烷的质量比为1：(2～3)；如1:2或1:3或1:2.5等。
f2)步骤f)中，降温的温度为0℃；
g1)步骤g)中，所述减压烘干的温度为35～45℃，压力为0.5～1.0mmHg)，时间为2～4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明中的使用的缚酸剂为2，6-二甲基吡啶和2，6-二甲基苯胺与一般有机碱相比，原料转化率更高，且后处理更加简便，得到的产品收率高，纯度高。
具体实施方式
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1。这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。还应指出，本文中的术语“第一”、“第二”等不限定先后顺序，只是为了区分不同结构的物质。
关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本申请中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。
实施例
下面将对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
反应方程式：
物料配比：
操作过程：
将5,7-二甲基-1,3-金刚烷二醇(196.3g，1mol)加入到2L的四口反应瓶中，开启搅拌，在氮气保护下加入二氯甲烷(1000g)，4-甲氧基苯酚(2g)，2，6-二甲基吡啶(428.6g，4mol)，搅拌溶清后降温至0℃。
开始滴加丙烯酰氯(271.5g，3mol)，滴加温度控制在0～5℃，滴完后，5℃保温反应1小时，再升温至25～30℃继续反应4小时。取样(原料含量≤0.5％)。
合格后，滴加水(200g)淬灭，搅拌1小时。
将反应液分层，水层用二氯甲烷(100g)反萃取一次，合并有机相再用水(200g)洗涤一次。旋蒸除去二氯甲烷至无液滴滴下，再用油泵拉干，得半固体粘稠状粗品350g，粗品中加入甲醇(350g)，加热至40～50℃，过滤除去不溶物，滤液加入正己烷(700g)，降温至25℃时析出，继续降温至0℃，保温搅拌1小时后，过滤得到281g湿品，减压烘干，得到白色固体214.6g(纯度GC＝99.2％，收率y＝70.5％)。
实施例2
反应方程式：
物料配比：
操作过程：
将5,7-二甲基-1,3-金刚烷二醇(196.3g，1mol)加入到2L的四口反应瓶中，开启搅拌，在氮气保护下加入二氯甲烷(1000g)，4-甲氧基苯酚(2g)，2，6-二甲基吡啶(407.2g，3.8mol)，搅拌溶清后降温至0℃。
开始滴加甲基丙烯酰氯(313.6g，3mol)，滴加温度控制在0～5℃，滴完后，5℃保温反应1小时，再升温至25～30℃继续反应4小时。取样(原料含量≤0.5％)。
合格后，滴加水(200g)淬灭，搅拌1小时。
将反应液分层，水层用二氯甲烷(100g)反萃取一次，合并有机相再用水(200g)洗涤一次。旋蒸除去二氯甲烷至无液滴滴下，再用油泵拉干，得半固体粘稠状粗品378g，粗品中加入甲醇(378g)，加热至40～50℃，过滤除去不溶物，滤液加入正己烷(760g)，降温至25℃时析出，继续降温至0℃，保温搅拌1小时后，过滤得到305g湿品，减压烘干，得到白色固体275g(纯度GC＝99.6％，收率y＝82.7％)。
实施例3
反应方程式：
物料配比：
操作过程：
将1,3-二羟基-5-乙基金刚烷(196.3g，1mol)加入到2L的四口反应瓶中，开启搅拌，在氮气保护下加入二氯甲烷(1000g)，4-甲氧基苯酚(2g)，2，6-二甲基苯胺(484.6g，4mol)，搅拌溶清后降温至0℃。
开始滴加丙烯酰氯(271.8g，3mol)，滴加温度控制在0～5℃，滴完后，5℃保温反应1小时，再升温至25～30℃继续反应4小时。取样(原料含量≤0.5％)。
合格后，滴加水(200g)淬灭，搅拌1小时。
将反应液分层，水层用二氯甲烷(100g)反萃取一次，合并有机相再用水(200g)洗涤一次。旋蒸除去二氯甲烷至无液滴滴下，再用油泵拉干，得半固体粘稠状粗品358g，粗品中加入甲醇(358g)，加热至40～50℃，过滤除去不溶物，滤液加入正己烷(720g)，降温至25℃时析出，继续降温至0℃，保温搅拌1小时后，过滤得到290g湿品，减压烘干，得到白色固体219.5g(纯度GC＝99.3％，收率y＝72.5％)。
实施例4
反应方程式：
物料配比：
操作过程：
将1,3-二羟基-5-乙基金刚烷(196.3g，1mol)加入到2L的四口反应瓶中，开启搅拌，在氮气保护下加入二氯甲烷(1000g)，4-甲氧基苯酚(2g)，2，6-二甲基苯胺(460.4g，3.8mol)，搅拌溶清后降温至0℃。
开始滴加甲基丙烯酰氯(313.8g，3mol)，滴加温度控制在0～5℃，滴完后，5℃保温反应1小时，再升温至25～30℃继续反应4小时。取样(原料含量≤0.5％)。
合格后，滴加水(200g)淬灭，搅拌1小时。
将反应液分层，水层用二氯甲烷(100g)反萃取一次，合并有机相再用水(200g)洗涤一次。旋蒸除去二氯甲烷至无液滴滴下，再用油泵拉干，得半固体粘稠状粗品380g，粗品中加入甲醇(380g)，加热至40～50℃，过滤除去不溶物，滤液加入正己烷(760g)，降温至25℃时析出，继续降温至0℃，保温搅拌1小时后，过滤得到316g湿品，减压烘干，得到白色固体277.7g(纯度GC＝99.8％，收率y＝83.5％)。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本申请的范围之内。
Claims (3)
1.一种光刻胶树脂单体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下合成路线：
其中，X为氯原子，R1和R2分别选自氢原子、甲基或乙基，R3选自氢原子或甲基；
所述制备方法包括如下步骤：
a)将式Ⅲ化合物、缚酸剂、阻聚剂溶于有机溶剂中，滴加式Ⅱ化合物，经酯化反应，纯化，得到式Ⅰ光刻胶树脂单体；所述缚酸剂选自2，6-二甲基吡啶、2，6-二甲基苯胺中的一种，所述阻聚剂选自4-甲氧基酚、抗氧剂264和对苯二酚中的一种，所述有机溶剂选自二氯甲烷或二氯乙烷，所述式Ⅲ化合物、式Ⅱ化合物和缚酸剂摩尔比为1：(2.5～3.5)：(3.5～4.5)；
所述反应包括两个阶段，第一阶段的反应的温度为0～5℃，反应的时间为0.5～2h；第二阶段的反应的温度为25～30℃，反应的时间为3～5h；
所述制备方法的纯化包括如下步骤：
b)将反应后的反应液加水淬灭，待混合溶液分层为第一水相和第一有机相；
c)第一水相经萃取后，得第二水相和第二有机相；
d)第一有机相和第二有机相合并，经水洗、旋蒸后，得到粗品；
e)在所述粗品中加入甲醇，加热并过滤除去不溶物得到第一滤饼和第一滤液；
f)在第一滤液中加入正己烷，降温，然后再次过滤，得到第二滤饼和第二滤液；
g)第二滤液减压烘干，得到式Ⅰ所述光刻胶树脂单体。
2.如权利要求1所述的光刻胶树脂单体的制备方法，其特征在于，所述式Ⅱ化合物的滴加温度为0～5℃。
3.如权利要求1所述的光刻胶树脂单体的制备方法，其特征在于，所述纯化步骤还包括如下技术特征中的一项：
c1)步骤c)中，第一水相的萃取液为二氯甲烷；
d1)步骤d)中，旋蒸的温度为5～40℃；
d2)步骤d)中，旋蒸直至无液滴滴下后，用油泵拉干，得到粗品；
e1)步骤e)中，所述粗品和甲醇的质量比为1：(1～1.5)；
e2)步骤e)中，所述加热的温度为40～50℃；
f1)步骤f)中，滤液与正己烷的质量比为1：(2～3)；
f2)步骤f)中，降温的温度为0℃；
g1)步骤g)中，所述减压烘干的温度为35～45℃，压力为0.5～1.0mmHg，时间为2～4h。
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