一种羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法及光刻胶树脂单体的合成方法
阅读说明：本技术 一种羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法及光刻胶树脂单体的合成方法 (Synthesis method of hydroxyl-substituted styrene compound and synthesis method of photoresist resin monomer ) 是由 傅志伟 潘新刚 吴信 郭有壹 于 2021-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法及光刻胶树脂单体的合成方法。该羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法包括如下步骤：a)由式I-1化合物与Witting试剂反应,获得式I-2化合物。该光刻胶树脂单体的合成方法包括如下步骤：a)采用上述羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法获得式I-2化合物；b)将式I-2化合物与酰化试剂反应,获得所述光刻胶树脂单体,结构式见式I-3。本发明羟基取代的苯乙烯类化合物及光刻胶树脂单体的合成方法收率高、纯度高。(The invention provides a synthetic method of a hydroxyl-substituted styrene compound and a synthetic method of a photoresist resin monomer. The synthesis method of the hydroxyl-substituted styrene compound comprises the following steps: a) the compound of formula I-2 is obtained by reacting the compound of formula I-1 with Witting reagent. The synthetic method of the photoresist resin monomer comprises the following steps: a) obtaining a compound of formula I-2 by adopting the synthesis method of the hydroxyl-substituted styrene compound; b) reacting the compound shown in the formula I-2 with an acylating reagent to obtain the photoresist resin monomer shown in the formula I-3. The synthesis method of the hydroxyl-substituted styrene compound and the photoresist resin monomer has high yield and high purity.)
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，特别是涉及一种羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法及光刻胶树脂单体的合成方法。
背景技术
羟基取代的苯乙烯类化合物是一种重要的化工及医药中间体，在光刻胶技术等领域有着广泛的应用。正型化学放大抗蚀剂通常采用聚对羟基苯乙烯的衍生物作为酸敏树脂，含对羟基苯乙烯基高分子光阻剂已成为光刻蚀0.11微米线宽芯片的关键技术。光刻胶树脂单体(酰氧基取代的苯乙烯类化合物，例如，对乙酰氧基苯乙烯)是一种重要的芳香族化合物，可作为单体来制备树脂、弹性体、粘合剂、涂料、汽车面漆、墨水、或光致蚀刻剂等。光刻胶树脂单体(酰氧基取代的苯乙烯类化合物，例如，对乙酰氧基苯乙烯)还可用于电子材料中，用作弹性体和树脂配方中的添加剂。但目前合成羟基取代的苯乙烯类化合物和光刻胶树脂单体存在收率低和纯度低的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法及光刻胶树脂单体的合成方法，收率高、纯度高。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法，包括如下步骤：
a)由式I-1化合物与Witting试剂反应，获得式I-2化合物，反应路线如下：
其中，所述反应在第一有机溶剂和碱存在下进行；R11、R12、R13、R14和R15各自独立且选自氢原子、烷基和羟基中的一种；R11、R12、R13、R14和R15中至少一个为羟基。
所述羟基取代的苯乙烯类化合物可以为2-羟基苯乙烯、对羟基苯乙烯、3-羟基苯乙烯、3,4-二羟基苯乙烯、3,5-二羟基苯乙烯或3,4,5-三羟基苯乙烯。
优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
a1)所述Witting试剂选自甲基三苯基溴化膦、甲基三苯基碘化膦和甲基三苯基氯化膦中的至少一种；
a2)所述第一有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、甲苯和N，N’-二甲基甲酰胺中的至少一种；
a3)所述碱选自氢化钠、氢化钙、叔丁醇钾、叔丁醇钠和乙醇钠中的一种；
a4)所述式I-1化合物与所述Witting试剂的摩尔比为1:1～1:5，如1：1～1：3或1：3～1：5；
a5)所述式I-1化合物与所述第一有机溶剂的质量比为1:5～1:15，如1:5～1：8.9或1：8.9～1：15；
a6)所述式I-1化合物与所述碱的摩尔比为1:1～1:6，如1：1～1：3或1：3～1：6；
a7)所述Witting试剂与所述碱的摩尔比为1:0.8～1:2，如1:0.8～1:1、1:1～1:1.2或1:1.2～1:2；
a8)反应温度为20～25℃；
a9)步骤a)具体包括如下步骤：所述第一有机溶剂和所述Witting试剂混合后进行第一次降温，然后加入所述碱，再进行第二次降温，加入所述式I-1化合物进行反应。
更优选地，特征a9)中，还包括如下技术特征中的至少一项：
a91)第一次降温至-5～-10℃，如-5～-8℃或-8～-10℃；
a92)第二次降温至-65～-75℃，如-65～-70℃或-70～-75℃。
优选地，所述合成方法还包括：将步骤a)的反应产物依次进行淬灭反应、调节pH值、分液、有机相加入第一阻聚剂进行减压浓缩、萃取和干燥过滤洗涤。
更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
11)在进行淬灭反应之前先进行第三次降温；进一步更优选地，第三次降温至-5～-10℃，如-5～-7℃或-7～-10℃；
12)所述淬灭反应采用的淬灭剂选自水、氯化铵溶液、氯化钠溶液、盐酸和硫酸中的至少一种；
13)调节pH值至7～8，如7～7.5或7.5～8；
14)所述第一阻聚剂选自吩噻嗪、对甲氧基苯酚、对苯二酚、对苯醌和对叔丁基邻苯二酚中的至少一种；
15)减压蒸馏的压力为50～200Pa，如50～100Pa或100～200Pa；
16)减压蒸馏的温度为30～35℃，如30～32℃或32～35℃；
17)所述萃取采用的萃取剂选自乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、甲苯、四氢呋喃和甲基四氢呋喃中的至少一种；
18)所述干燥采用的干燥剂选自无水硫酸钠和无水硫酸镁中的至少一种；
19)所述洗涤采用的洗涤剂选自乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、甲苯、四氢呋喃和甲基四氢呋喃中的至少一种。
本发明第二方面提供一种光刻胶树脂单体的合成方法，包括如下步骤：
a)采用上述羟基取代的苯乙烯类化合物的合成方法获得式I-2化合物；
b)将式I-2化合物与酰化试剂反应，获得所述光刻胶树脂单体，结构式见式I-3，反应路线如下：
其中，所述反应在第二有机溶剂和碱性催化剂存在下进行；R21、R22、R23、R24和R25各自独立且选自氢原子、烷基、烷氧基和酰氧基中的一种；R21、R22、R23、R24和R25中至少一个为酰氧基。
所述光刻胶树脂单体可以为2-乙酰氧基苯乙烯、对乙酰氧基苯乙烯、3-乙酰氧基苯乙烯、3,4-二乙酰氧基苯乙烯、3,5-二乙酰氧基苯乙烯、3,4,5-三乙酰氧基苯乙烯、对甲基丙烯酰氧基。
优选地，步骤b)中，还包括如下技术特征中的至少一项：
b1)所述酰化试剂选自乙酰氯、乙酸酐和乙酸中的至少一种；
b2)所述第二有机溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、甲苯和N，N’-二甲基甲酰胺中的至少一种；
b3)所述碱性催化剂选自二乙胺、三乙胺、异丙胺、一甲胺、己二胺和己胺中的至少一种；
b4)所述式I-2化合物与所述酰化试剂的摩尔比为1:1～1:5，如1：1～1：2或1：2～1：5；
b5)所述式I-2化合物与所述第二溶剂的摩尔比为1:5～1:10，如1：5～1：6.3或1：6.3～1：10；
b6)所述式I-2化合物与所述碱性催化剂的摩尔比为1:1～1:5，如1:1～1:2或1:2～1:5；
b7)反应温度为10～20℃，如10～15℃或15～20℃；
b8)步骤b)具体包括如下步骤：将所述碱性催化剂和所述第二有机溶剂混合，然后加入所述酰化试剂，控制内温在-5～0℃，如-5～-3℃或-3～0℃。
优选地，所述合成方法还包括：将步骤b)的反应产物依次进行淬灭反应、调节pH值、分液、有机相进行水洗、加入第二阻聚剂旋蒸、第一次抽溶残、打浆、过滤、滤液进行减压浓缩、第二次抽溶残、加入第三阻聚剂后油泵减压蒸馏。
更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
21)所述淬灭反应采用的淬灭剂选自水、氯化铵溶液、氯化钠溶液、盐酸和硫酸中的至少一种；
22)调节pH值至7～8，如7～7.5或7.5～8；
23)所述第二阻聚剂选自吩噻嗪、对甲氧基苯酚、对苯二酚、对苯醌和对叔丁基邻苯二酚中的至少一种；
24)旋蒸温度为25～30℃，如25～28℃或28～30℃。
更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
25)所述第三阻聚剂选自吩噻嗪、对甲氧基苯酚、对苯二酚、对苯醌和对叔丁基邻苯二酚中的至少一种；
26)所述第三阻聚剂包括吩噻嗪和对甲氧基苯酚，两者的质量比为1:0.1～1:0.5，如1:0.1～1:0.2、1:0.2～1:0.35或1:0.35～1:0.5；
27)减压蒸馏的压力为70～80Pa，如70～75Pa或75～80Pa；
28)减压蒸馏的温度为90～95℃，如90～94℃或94～95℃；
29)减压蒸馏的顶温为56～58℃，如56～57℃或57～58℃。
本发明与现有技术相比，羟基取代的苯乙烯类化合物及光刻胶树脂单体的合成方法收率高、纯度高。
附图说明
图1是实施例1的加入2-羟基苯甲醛反应后所得反应物的HPLC纯度示意图。
图2是实施例1的加入乙酰氯反应后所得反应物的HPLC纯度示意图。
图3是实施例1的减压浓缩后抽干溶残的GC纯度示意图。
图4是实施例1的出馏分的GC纯度示意图。
图5是实施例1的产品的NMR图谱。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
10L的四口瓶中加入4450g四氢呋喃，N2置换，开启机械搅拌，加入4400g甲基三苯基溴化膦，降温至-5～-10℃，分批加入1378g叔丁醇钾，加完后搅拌2h，再降温至-65～-75℃，滴加500g 2-羟基苯甲醛，滴加完搅拌2h后升至室温(20～25℃)搅拌过夜，取样分析，HPLC纯度示意图见图1(原料＜0.1％)，HPLC纯度为82％。
反应液降温至-5～-10℃，再加入1000g水淬灭，淬灭后加入1800g 10％HCl调节pH＝7～8，分液，有机相加入2g吩噻嗪在30～35℃进行减压浓缩，浓缩完加入2000g二氯甲烷溶解，再加入无水硫酸镁搅拌直至澄清，过滤，滤饼用200g二氯甲烷淋洗，滤液投入下一步，HPLC纯度为82％。
10L的四口瓶中加入上一步滤液2516g，和826.4g三乙胺，补加2200g二氯甲烷，机械搅拌，干冰-乙醇浴降温，开始滴加641.4g乙酰氯，滴加需1h，控制内温在-5～0℃；滴加结束后，撤掉干冰-乙醇浴，继续在10～20℃反应3h后，取样分析，HPLC纯度示意图见图2(原料＜0.2％)，纯度为87.9％。
反应结束后，向反应液中加入1000g水淬灭，再加入10％氢氧化钠水溶液调节pH至7～8，分液，有机相再加入1000g水洗1次，水洗结束后加入2g吩噻嗪在25～30℃水温旋蒸，再用油泵抽干溶残得到粗品，之后粗品中加入800g×4次正己烷进行室温打浆，过滤，滤液进行减压浓缩，再抽干溶残，取样分析，GC纯度示意图见图3(溶残＜0.5％)，得到粗品800.5g，纯度为73％，粗品加入1g吩噻嗪和0.2g对甲氧基苯酚，之后油泵(70～80Pa)减压蒸馏，油浴温度90～95℃，顶温56～58℃出馏分508g，取样分析，GC纯度示意图见图4，纯度为98.18％，摩尔收率为76％，NMR图谱见图5。
实施例2
10L的四口瓶中加入四氢呋喃，N2置换，开启机械搅拌，加入甲基三苯基溴化膦，降温至-5℃，分批加入叔丁醇钾，加完后搅拌2h，再降温至-70℃，滴加500g 2-羟基苯甲醛，滴加完搅拌2h后升至室温搅拌过夜，取样分析，HPLC纯度为81％，其中，2-羟基苯甲醛分别与甲基三苯基溴化膦的摩尔比为1：1，与四氢呋喃的质量比为1：15，与叔丁醇钾的摩尔比为1：1。
反应液降温至-7℃，再加入1000g水淬灭，淬灭后加入10％HCl调节pH＝7.5，分液，有机相加入2g吩噻嗪在35℃进行减压浓缩(200Pa)，浓缩完加入2000g二氯甲烷溶解，再加入无水硫酸镁搅拌直至澄清，过滤，滤饼用200g二氯甲烷淋洗，滤液投入下一步，HPLC纯度为81％。
10L的四口瓶中加入上一步滤液2514g，和三乙胺，补加二氯甲烷，机械搅拌，干冰-乙醇浴降温，开始滴加乙酰氯，滴加需1h，控制内温在0℃；滴加结束后，撤掉干冰-乙醇浴，继续在15℃反应3h后，取样分析，HPLC纯度为86％，其中，2-羟基苯乙烯分别与乙酰氯的摩尔比为1：5、与二氯甲烷的摩尔比为1：10、与三乙胺的摩尔比为1：5。
反应结束后，向反应液中加入1000g水淬灭，再加入10％氢氧化钠水溶液调节pH至8，分液，有机相再加入1000g水洗1次，水洗结束后加入2g吩噻嗪在28℃水温旋蒸，再用油泵抽干溶残得到粗品，之后粗品中加入800g×4次正己烷进行室温打浆，过滤，滤液进行减压浓缩，再抽干溶残，取样分析，得到粗品850g，GC纯度为69％，粗品加入1g吩噻嗪和0.1g对甲氧基苯酚(质量比为1：0.1)，之后油泵(80Pa)减压蒸馏，油浴温度95℃，顶温58℃出馏分497g，取样分析，GC纯度为97.1％，摩尔收率为74.4％。
实施例3
10L的四口瓶中加入四氢呋喃，N2置换，开启机械搅拌，加入甲基三苯基溴化膦，降温至-8℃，分批加入叔丁醇钾，加完后搅拌2h，再降温至-65℃，滴加500g 2-羟基苯甲醛，滴加完搅拌2h后升至室温搅拌过夜，取样分析，HPLC纯度为80％，其中，2-羟基苯甲醛分别与甲基三苯基溴化膦的摩尔比为1：5，与四氢呋喃的质量比为1：5，与叔丁醇钾的摩尔比为1：6。
反应液降温至-5℃，再加入1000g水淬灭，淬灭后加入10％HCl调节pH＝7，分液，有机相加入2g吩噻嗪在30℃进行减压浓缩(50Pa)，浓缩完加入2000g二氯甲烷溶解，再加入无水硫酸镁搅拌直至澄清，过滤，滤饼用200g二氯甲烷淋洗，滤液投入下一步，HPLC纯度为80％。
10L的四口瓶中加入上一步滤液2519g，和三乙胺，补加二氯甲烷，机械搅拌，干冰-乙醇浴降温，开始滴加乙酰氯，滴加需1h，控制内温在-5℃；滴加结束后，撤掉干冰-乙醇浴，继续在20℃反应3h后，取样分析，HPLC纯度为85％，其中，2-羟基苯乙烯分别与乙酰氯的摩尔比为1：1、与二氯甲烷的摩尔比为1：5、与三乙胺的摩尔比为1：1。
反应结束后，向反应液中加入1000g水淬灭，再加入10％氢氧化钠水溶液调节pH至7.5，分液，有机相再加入1000g水洗1次，水洗结束后加入2g吩噻嗪在30℃水温旋蒸，再用油泵抽干溶残得到粗品，之后粗品中加入800g×4次正己烷进行室温打浆，过滤，滤液进行减压浓缩，再抽干溶残，取样分析，得到粗品750g，GC纯度为74％，粗品加入1g吩噻嗪和0.5g对甲氧基苯酚(质量比为1：0.5)，之后油泵(75Pa)减压蒸馏，油浴温度94℃，顶温57℃出馏分489g，取样分析，GC纯度为98％，摩尔收率为73.2％。
实施例4
10L的四口瓶中加入四氢呋喃，N2置换，开启机械搅拌，加入甲基三苯基溴化膦，降温至-10℃，分批加入叔丁醇钾，加完后搅拌2h，再降温至-75℃，滴加500g对羟基苯甲醛，滴加完搅拌2h后升至室温搅拌过夜，取样分析，HPLC纯度为81.5％，其中，对羟基苯甲醛分别与甲基三苯基溴化膦的摩尔比为1:3，与四氢呋喃的质量比为1:6，与叔丁醇钾的摩尔比为1:6。
反应液降温至-10℃，再加入1000g水淬灭，淬灭后加入10％HCl调节pH＝8，分液，有机相加入2g吩噻嗪在32℃进行减压浓缩(100Pa)，浓缩完加入2000g二氯甲烷溶解，再加入无水硫酸镁搅拌直至澄清，过滤，滤饼用200g二氯甲烷淋洗，滤液投入下一步，HPLC纯度为79.9％。
10L的四口瓶中加入上一步滤液2598g，和三乙胺，补加二氯甲烷，机械搅拌，干冰-乙醇浴降温，开始滴加乙酰氯，滴加需1h，控制内温在-3℃；滴加结束后，撤掉干冰-乙醇浴，继续在10℃反应3h后，取样分析，HPLC纯度为81.3％，其中，对羟基苯乙烯分别与乙酰氯的摩尔比为1:3、与二氯甲烷的摩尔比为1:8、与三乙胺的摩尔比为1:5。
反应结束后，向反应液中加入1000g水淬灭，再加入10％氢氧化钠水溶液调节pH至7，分液，有机相再加入1000g水洗1次，水洗结束后加入2g吩噻嗪在25℃水温旋蒸，再用油泵抽干溶残得到粗品，之后粗品中加入800g×4次正己烷进行室温打浆，过滤，滤液进行减压浓缩，再抽干溶残，取样分析，得到粗品810g，GC纯度为69％，粗品加入1g吩噻嗪和0.35g对甲氧基苯酚(质量比为1：0.35)，之后油泵(70Pa)减压蒸馏，油浴温度90℃，顶温56℃出馏分493g，取样分析，GC纯度为98.0％，摩尔收率为73.8％。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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