一种N-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的合成方法与流程

本发明涉及有机合成，具体涉及一种n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的合成方法。

背景技术：

1、n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯是一种光致酸产生剂(photo acid generator，pag)，可以在光照下分解产生酸(h+)。这些酸(h+)会使光刻胶上悬挂的酸不稳定基团脱落，从而使光刻胶溶于显影液。基于这些特性，n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯主要用于表面改性聚合物膜的制造、制备正色调光刻胶，通过光刻获得图案化薄膜、生产复合材料，包括基材和涂覆在基材表面上的涂层等。目前关于n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯合成报道较少且合成方法不适合工业化生产，大多采用氟代磺酸酐为反应原材料，原子经济性较差，因此设计n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的新合成路线具有很大的研究价值和市场前景。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的合成方法，所述合成方法的重结晶产品纯度达到≥99％，反应收率≥95％，具有很高的原子经济性，反应中使用无机碱为弱碱，腐蚀性小，不产生生物难以降解的有机盐；反应温度低(0-10℃)，因此该合成方法具有较好的安全性和环保性。

3、(二)技术方案

4、本发明包括如下技术方案：

5、一种n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的合成方法，其包括：以n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺和全氟丁烷磺酰氯为原料，以非极性溶剂为反应溶剂，以无机碱的醇溶液为缚酸剂进行混合反应，反应结束后萃取分相，将有机相浓缩得到粗产品，粗产品再重结晶，得到n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯成品。

6、根据本发明的较佳实施例，n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺与全氟丁烷磺酰氯的摩尔比为1:0.98-1.1。

7、根据本发明的较佳实施例，所述非极性溶剂为甲苯、二氯甲烷及二甲苯中的至少一种。

8、根据本发明的较佳实施例，反应过程中温度控制为0-10℃。

9、根据本发明的较佳实施例，所述无机碱为nahco3或na2co3。

10、根据本发明的较佳实施例，所述缚酸剂中的醇为常温下为液态的低碳醇，通常为1-4个碳的醇，优选为甲醇或乙醇；缚酸剂中碱的质量浓度为10-20％。

11、根据本发明的较佳实施例，n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺与反应溶剂的质量比为1:3-5。

12、根据本发明的较佳实施例，反应时间为5-7h。

13、根据本发明的较佳实施例，所述重结晶采用石油醚-甲醇混合溶剂，若混合溶剂总体积为10份，则其中石油醚为1-3份，甲醇为9-7份。

14、根据本发明的较佳实施例，重结晶后在60-85℃干燥，得到固体成品，固体成品纯度≥99％，反应收率≥95％。

15、(三)有益效果

16、本发明所提供的n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的合成方法，是以n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺和全氟丁烷磺酰氯为原料，在非极性溶剂和0-10℃的低温反应环境中以低浓度无机碱的醇溶液为催化剂，通过酯化反应合成n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯，反应液与水混合后萃取分相，浓缩得到粗产品，粗产品再经过石油醚-甲醇重结晶得到产品纯度≥99％，产品反应收率≥95％。

17、本发明以全氟丁烷磺酰氯为原料，提高了反应活性，同时与全氟带丁烷磺酸酐相比显著提高了原子利用率，大大缩短了反应时间，有效提高了反应速率，节约时间成本；同时以沸点较低的二氯甲烷、甲苯为溶剂，反应完成后溶剂易蒸馏回收；选用无机碱作为缚酸剂，生成的无机盐、水及二氧化碳易于处理，反应过程更加环保，无机盐进入水相，与产物易分离；重结晶使用石油醚-甲醇为溶剂，使有机杂质和无机杂质很好分离，产品纯度高。

18、本发明公开的工艺路线收率高、纯度高、反应速度快、操作过程简单易行，适合工业化生产。

技术特征：

1.一种n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯的合成方法，其特征在于，其包括：以n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺和全氟丁烷磺酰氯为原料，以非极性溶剂为反应溶剂，以无机碱的醇溶液为缚酸剂进行混合反应，反应结束后萃取分相，将有机相浓缩得到粗产品，粗产品再重结晶，得到n-羟基-5-冰片烯-2，3-二甲酰亚胺-全氟代丁烷磺酸酯成品。

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺与全氟丁烷磺酰氯的摩尔比为1:0.98-1.1。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述非极性溶剂为甲苯、二氯甲烷及二甲苯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，反应过程中温度控制为0-10℃。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述无机碱为nahco3或na2co3。

6.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述缚酸剂中的醇为常温下为液态的低碳醇，缚酸剂中碱的质量浓度为10-20％。

7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述缚酸剂中的醇为甲醇或乙醇。

8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，n-羟基-5-降冰片稀-2,3-二酰亚胺与反应溶剂的质量比为1:3-5。

9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述重结晶采用石油醚-甲醇混合溶剂，若混合溶剂总体积为10份，则其中石油醚为1-3份，甲醇为9-7份。

10.根据权利要求9所述的合成方法，其特征在于，重结晶后在60-85℃干燥，得到固体成品，固体成品纯度≥99％。

技术总结
本发明涉及一种N‑羟基‑5‑冰片烯‑2，3‑二甲酰亚胺‑全氟代丁烷磺酸酯的合成方法，其包括以N‑羟基‑5‑降冰片稀‑2,3‑二酰亚胺和全氟丁烷磺酰氯为原料，以非极性溶剂为反应溶剂，以无机碱的醇溶液为缚酸剂进行混合反应，反应结束后萃取分相，将有机相浓缩得到粗产品，粗产品再重结晶得到纯度≥99％的成品。本发明以全氟丁烷磺酰氯为原料，提高了反应活性和原子利用率，反应回收率≥95％，反应时间短且温度低，安全性高、能耗少；以沸点较低的二氯甲烷等为溶剂，后期易蒸馏回收；使用无机碱作为缚酸剂，生成的无机盐后期易于分离和处理，工艺更环保；重结晶使用石油醚‑甲醇为溶剂，使有机杂质和无机杂质易于分离。

技术研发人员：张琛,高放,马林登,王家其,邓玉卿,范丽燕,张少勃,杜照磊
受保护的技术使用者：河北凯诺中星科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27