三嗪类光生酸化合物的合成与性能研究

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1、第8分会场光固化与数字成像技术及其应用J73一=———；——=———=———；———；———；———=；————===—=#———#=一三嗪类光生酸化合物的合成与性能研究王健王文广张伟民蒲嘉陵北京印刷学院印刷包装材料与技术研究所，北京，102600摘要本文阐述合成了一系列的三嗪类光生酸剂la一1e，并利用IR、‘HNMR、DSC和质谱等分析手段确定了它们的结构，并用碘镓灯对其中的1e在乙腈溶剂中对波长365nm和40513．m下的曝光分解情况进行了初步的定量研究，计算出分解量子产率和产酸量子产率。关键词光化学

2、光生酸三嗪衍生物光刻胶直接制版光生酸剂最初广泛应用光刻胶成像体系，光产酸剂(Photoacidgeneratior，PAG)是指在适当能量的光的作用下，能产生酸的化合物。这种化合物所产生的酸可导致有机物质发生分解或者交联反应。从而使光照部分与非光照部分溶解反差增大，实现显影成像。光产酸剂是各类化学增幅抗蚀剂的关键组分之一。产生的酸可以催化曝光区域的阻溶促溶剂的分解，使曝光区域变得可溶，从而形成阳图图像；这些酸也可以催化树脂交联或聚合，从而形成阴图图像。正是由于光生酸体系的光致抗蚀剂具有很好的化学增幅效应、较高

3、的成像灵敏度和记录精度，被广泛应用于大规模集成电路的加工。产酸剂的主要种类有重氮盐、嗡盐、磺酸酯。近年来，一类新的PAG化合物——2，4一双(三氯甲基)一1，3，5一三嗪衍生物受到广泛注意，由于这类化合物的2位处可用不同取代基取代，这就为使这类化合物的波长扩展留下了充分的余地。本论文主要阐述合成了一系列的三嗪类光生酸剂，并利用IR、1HNMR、DSC和质谱等分析手段确定了它们的结构，并用碘镓灯对其中的10和1e在有机溶剂中波长365RITI和405nm下的曝光分解情况进行了初步的研究。一、结果与讨论(一)三嗪

4、类衍生物的合成所有合成的三嗪类光生酸剂(1a—le)都是以2一甲基一4、6双(三氯甲基)一1，3，5一三嗪(1)为原料制得的。在合成光生酸化合物(1a—le)时，用乙酸和哌啶做催化剂。分别与对甲氧基苯甲醛、甲醛、4一二乙基氨基苯甲醛、N一乙基咔唑一3一醛、2一胡椒醛合成2一(4一甲氧基苯乙烯基)一4，6一双(三氯甲基)一l，3，5一三嗪(1a)；2一(4’一(N、N一二苯基)氨基苯乙烯基)一4，6一双(三氯甲基)一1，3，5一三嗪(Ib)、2一(4L(N、N一二乙基)氨基苯乙烯基)一4，6一双(三氯甲基)一1

5、，3，5一三嗪(Ic)、2一(3l(N一乙基咔唑基)一I一乙烯基)一4，6一双(三氯甲基)一1，3，5一三嗪(1d)、2一(2一胡椒基一1一乙烯基)一4，6一双(三氯甲基)一1，3，5一三嗪(1e)。(二)三嗪类衍生物的结构确定通过熔点、IR、1HNMR、DSC和质谱等分析手段确定了它们的结构。部分结果见实验部分。174以科学发展观促进科技创新(下)㈣≤3卜_c舯)《卜cH。心。蚓笼-。暑州≤，h、、g!硬，N≤?乩，。、—飞《d、图1化合物1a—le的合成路线

6、1e的光分解及产酸特性根据参考文献报道，我们用下列原理测定PAG的酸量子产率的测量原理：(1)PAG+光子一H+(2)H++染料(无色或浅色)一染料(有色)根据朗伯一比尔定律：相同浓度的酸敏染料与酸作用，颜色会随着酸的浓度的增大而逐渐变深，吸光度也随之增大。由我们的实验得出：在适宜的罗丹明B(RB)浓度和一定酸的浓度范围内，用紫外一可见分光光度计准确测定，符合良好的线性关系。我们以无水滴定的酸作为参比，与RB作用，绘制标定曲线。在相同的条件下，以PAG取代酸液，并通过紫外曝光处理(产酸)，然后测量有色状态染料

7、的吸光度，通过与标定曲线拟合，最终得到曝光所生成的酸的数量(N。)。即可得到光产酸的量子收率：叩=N．／N。。其中N。最终为光子数目。1．对三嗪类衍生物PAGle光分解效率的考察图2为按照上述方法测定的在最大吸收390nm处和曝光波长405rtm处PAGle的乙腈溶液中不同浓度下随曝光时间变化其紫外吸收曲线中ABS的变化。经处理得到表1，从表1中可以看出无论浓度为0．024mmol／L、0．048mmol／L，还是0．065mmol／LPAGle在乙腈中的分解量子产率近似相同。换句话说，在这种稀乙腈溶液中PA

8、Gle的分解量子产率不随浓度的变化而变化。墨·．掣?一7．．黔一··．：：：：：i2嚣．mteo川叩枷·006一’0．2也磐38mN几trk口ine．(acmlmitrile)0．1405’”o鬟1．O堡：：。．4篡D4C391150nMmI．n¨efdRl叩p_0．(1(185：CD3491)51hnmma1．8’‘·-·-．‘1I’64÷‘’ro‘leks?lolw‘：--U一：b嘛。’otlJ