专利名称：稳定的含羟胺溶液和其制备方法
本发明涉及稳定的含羟胺组合物及其制备方法。更具体地，本发明涉及将偕胺肟 用于使羟胺化合物稳定以防止不良分解。
水性羟胺广泛用于化学合成，但是，其不稳定性极大地限制其在要求储存和产物 纯度至关重要的反应中的应用。当含羟胺的水溶液是通过离子交换技术获得时，这些水溶 液的不稳定性的问题就特别严重。仅仅在前十年中，就有两起涉及羟胺游离碱的生产过程中因为存在不稳定羟胺而 发生灾难性爆炸导致死亡的事件。参见

图1。因为Lee将羟胺引入半导体清洁工艺(参见如美国专利第5，279，771号和美国专 利第5，334，332号)，目前羟胺游离碱的应用扩大到半导体工艺中的化学机械平面化。美国专利第7，172，744 号；第 7，105，078 号；第 7，045，655 号；第 7，029，557 号； 第 6，942，762 号；第 6，908，956 号；第 6，867，327 号；第 胺游离碱的制造方法。其他参考文献描述一系列在羟胺游离碱制造过程中使用的稳定 剂。所述稳定剂可以是已知稳定剂，例如，在WO 第19-21页揭示的那些稳定 剂，包括以下稳定剂8_羟基喹啉；N-羟基乙基乙二胺-N，N, N’ -三乙酸；氨基乙酸；乙二 胺四乙酸；顺-1，2-二氨基环己烷-N，N, N’，N’ -四乙酸；反-1，2-二氨基环己烷-N，N， N’，N’ -四乙酸；N，N’ - 二(2-羟基苄基)乙二胺-N，N’ - 二乙酸；N-羟基乙基亚氨基二 乙酸；N，N’ - 二羟基乙基氨基乙酸；二亚乙基三胺五乙酸；亚乙基二(氧乙烯次氮基)四 乙酸；二亚己基三胺五乙酸；己二胺四乙酸；三亚乙基四胺六乙酸；三(2-氨基乙基)胺六 乙酸；亚氨基二乙酸；聚乙烯亚胺；聚丙烯亚胺；邻_氨基喹啉；1，10-菲咯啉；5-甲基-1， 10-菲咯啉；5-氯-1，10-菲咯啉；5-苯基-1，10-菲咯啉；羟基蒽醌；8-羟基喹啉-5-磺 酸；8-羟基甲基喹啉；巯基乙酸；硫代丙酸；1-氨基-2-巯基-丙酸；2，2-联吡啶；4，4- 二 甲基-2，2-联吡啶；硫代硫酸铵；苯并三唑；黄酮；桑色素；栎精；棉黄素；洋槐黄素；四羟 黄酮；非瑟酮；5，7，4'-三羟(基)黄酮；高良姜精；5，7_ 二羟黄酮；黄酮醇；焦掊酚；氧 醌；1，8-二氧蒽醌；2，3-二氧蒽醌；1，2，6-三氧蒽醌；1,2, 7-三氧蒽醌；1，2，5，8_四氧蒽 醌；1，2，4，5-S-五氧蒽醌；1，6-S-二氧-3-甲基-6-甲氧基蒽醌；醌茜素；黄烷；2，3-二氢 己糖酸1，4_内酯(hexono-l，4-lactone) ；8_羟基喹哪啶；6-甲基-S-羟基喹哪啶；5，8_二
即使在50%羟胺游离碱中存在所需量的稳定剂，但是因为金属杂质也不能达到要 求防止羟胺分解的效果。当使用更高浓度稳定剂时，需要除去过量的稳定剂。可从BASF获得羟胺游离碱(50% )溶液的商业可得的样品，以证明目前稳定的轻 胺容易分解。该研究表明当羟胺被痕量金属离子污染时容易发生分解，所述金属离子例如 铁(III)，为氯化铁形式。本文描述该证明中使用的实验方法。商业利用羟胺游离碱(50% )溶液将金属杂质引入该溶液。而金属杂质又会加 速该体系中羟胺游离碱的分解，特别是在半导体制造工艺中使用含羟胺游离碱的清洁溶液 时，尽管是在羟胺游离碱(50% )溶液中痕量金属的含量极低。对羟胺游离碱(50% )溶液
轻基喹哪啶；花色素；花葵素；氰定；花翠素；甲基花青素；矮牵牛素；二甲花翠素；儿茶素 硫代硫酸钠；次氮基三乙酸；2-羟基二乙化二硫；1，4_ 二巯基-2，3-丁二醇；盐酸硫胺素 儿茶酚；4-叔丁基儿茶酚；2，3- 二羟基萘；2，3- 二羟基苯甲酸；2-羟基吡啶-N-氧化物 1，2- 二甲基-3-羟基吡啶-4-酮；4-甲基吡啶-N-氧化物；6-甲基吡啶-N-氧化物；1-甲 基-3-羟基吡啶-2-酮；2-巯基苯并噻唑；2-巯基环己基噻唑；2-巯基-6-叔丁基环己基 噻唑；2-巯基-4，S- 二甲基噻唑啉；2-巯基噻唑啉；2-巯基-S-叔丁基噻唑啉；二硫化四 甲基秋兰姆；二硫化四正丁基秋兰姆；N，N’ - 二硫化二乙基秋兰姆；二硫化四苯基秋兰姆； 二硫化秋兰姆；硫脲；N，N’ - 二苯基硫脲；二 -邻甲苯基硫脲；亚乙基硫脲；thiocetamide ； 2-硫脲嘧啶；硫氰尿酸；硫代甲酰胺；硫代乙酰胺；硫代丙酰胺；硫代苯甲酰胺；硫代烟酰 胺(thionicotinamide)；硫代N-乙酰苯胺；硫代N-苯甲酰苯胺；1，3_二甲基硫脲；1，3_二 乙基-2-硫脲；1-苯基-2-硫脲；1，3- 二苯基-2-硫脲；硫卡巴酰胼(thiocarbazide)；氨 基硫脲；4，4-二甲基-3-氨基硫脲；2-巯基咪唑啉；2-硫脲基乙内酰胺(thiohydantoin)； 硫氧代-1，2，4-三唑；2-硫代氨基丙二酰脲；4-硫代氨基丙二酰脲；戊硫醇；2-硫代巴比土 酸；硫氰尿酸；2-巯基喹啉(guinoline) ；2-巯基-4H-3，1_苯并恶嗪；2-巯基-4H-3，1-苯 并噻嗪；硫代糖精(thiosaccharin) ；2_巯基苯并咪唑；亚磷酸三甲酯；亚磷酸三乙酯；亚 磷酸三苯酯；三甲基膦；三乙基膦和三苯基膦。顺-1，2-二氨基环己烷-N，N, N’，N’ -四乙酸是在商业获得的羟胺游离碱溶液中
的痕量金属的技术要求通常小于lOppb。图2(复制美国专利第5，334，332(Lee)的图9)显 示各种组合物的百分羟胺活性。对L，N和R的组合物如下(参见美国专利第5，334，332 号，第12栏，第25-49行)
该溶液室温保持80天。组合物N是该组中最稳定的组合物，其含有螯合剂儿茶酚， 用作羟胺溶液中的另一种稳定剂。这一结果确定痕量金属通过与其他化合物混合引入该组 合物，所述其他化合物很可能含有高含量的金属杂质。这种情况下，引入金属杂质的化合物 是烷醇胺。参见图2。后面是ACT和TOK在它们的产品制剂中，在这种配制产品中使用儿茶酚。对含羟胺溶液的有效稳定剂应至少基本上溶解于水溶液。在半导体清洁过程中， 包括在例如后CMP清洁中使用的大多数基片包含金属-蚀刻残余物。这种金属污染可能会 加速含羟胺溶液的分解。需要适当的络合剂(有时称作螯合剂)来稳定羟胺以防分解。人 们大致了解金属-螯合官能团，其中，中心金属离子通过配位键结合到在同一分子上的两 个或更多个非金属原子(配体)上。与该中心金属原子形成的杂环作为各环部分。当该络 合物在溶液中的溶解性变得更大时，其在清洁过程中发挥作用。如果络合的产物不溶于该 溶液中，则因为其在金属表面上形成不溶性膜而成为钝化剂。目前使用的络合剂，例如，乙 醇酸、二羟乙酸、乳酸和膦酸都是酸性的，具有侵蚀金属和金属氧化物(如铜或氧化铜)的 倾向，因此，降低其效力。对于目的在于制备稳定的含羟胺的清洁溶液的配制者来说，目前这种情况存在一 个问题，即该清洁溶液仅对金属氧化物有选择性而对金属本身则没有选择性，例如在涉及 金属如铜的应用中。因此，需要对金属基片无侵蚀性但是又能有效地螯合在半导体制造过 程中产生的金属离子残余物的络合剂。这种螯合剂还可以用作对含羟胺组合物的稳定剂。本发明解决了这些问题。发明概述在一个方面，本发明涉及一种含羟胺和偕胺肟化合物的水溶液，其中，偕胺肟化合 物含量能有效防止羟胺分解或者能稳定羟胺。在示例性实施方式中，偕胺肟化合物是通过 羟胺与腈化合物的反应制备。在示例性实施方式中，腈化合物由亲核化合物与丙烯腈或另一种不饱和腈的氰乙 基化得到。亲核化合物选自下组(a)含一个或多个-OH或-SH基团的化合物，如水、醇、酚、肟、硫化氢和硫醇；
(b)含一个或多个-NH基团的化合物，例如，氨、伯胺和仲胺、胼和酰胺；(c)具有与羰基相邻的-CH-、-CH2-或-CH3基团的酮或醛；和(d)如丙二酸酯，丙二酰胺和氰基乙酰胺的化合物，其中，-CH或-CH2-基团位 于-C02R、-CN或-CONH-基团之间。本发明的一种实施方式是防止羟胺分解和/或使其稳定的方法，该方法包括使 羟胺与有效量的偕胺肟化合物接触，其中，偕胺肟化合物通过羟胺与腈化合物的反应制备。 羟胺可以以水溶液存在。在一种实施方式中，偕胺肟具有以下结构式中的任一种，或其互变 异构体 其中，X是抗衡离子，R、Ra、Rb和R。独立地选自以下烷基、杂烷基、芳基和杂芳基， 其中的烷基、杂烷基、芳基和杂芳基任选地被取代。R可任选是取代的烷基或取代的杂烷基。 在一种实施方式中，R具有10个以上的碳。在本发明的另一种实施方式中，偕胺肟的分子 量大于200。在本发明的另一种实施方式中，偕胺肟具有以下结构式 其中，R1和R2独立地选自以下氢、烷基、杂烷基、芳基和杂芳基；R3是烷基、杂烷 基、芳基和杂芳基，其中的烷基、杂烷基、芳基和杂芳基任选地被取代；Y是0、NH或Ν0Η。在另一种实施方式中，偕胺肟具有以下结构式 其中，R1, R2, R4, R5Af^PR7独立地选自以下氢、烷基、杂烷基、芳基和杂芳基；R3是 烷基、杂烷基、芳基和杂芳基，其中的烷基、杂烷基、芳基和杂芳基任选地被取代；Y是0、NH 或 Ν0Η。在其他实施方式中，偕胺肟可选自下组1，2，3，4，5，6_六-0-[3-(羟基氨基)-3_亚氨基丙基己糖醇；3，3，，3〃，3，丨‘_(乙烷-1，2-二基二(氮烷三基 乙氧基)-N，-羟基丙脒；N，-羟基-3-(苯基氨基)丙脒；3，3，，3〃 -次氮基三(N，-羟 基丙脒)；3，3，_(2，2_ 二((3-(羟基氨基)-3_亚氨基丙氧基)甲基)丙烷-1，3-二基) 二氧二(N-羟基丙脒)；3，3，-(2,2'-(甲基氮烷二基)二(乙烷-2，1-二基)二氧)二 (N，-羟基丙脒)；N，N-二(3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙基)乙酰胺；3，3’ ；2，2，-氮烷二基二(N，-羟基乙脒)；N，-羟基-1-氧代-1，3-二氢异苯 并呋喃-5-甲脒；3-氨基异喹啉-1 (4H)-酮肟；3-(羟基氨基)-3,4- 二氢异喹啉胺； N，-羟基肉桂脒(cinnamimidamide) ；4-氯-N，-羟基苯脒；和其盐。在本发明的另一种实施方式中，腈化合物通过亲核化合物与丙烯腈的氰乙基化制 备。亲核化合物可选自(1)含一个或多个-OH或-SH基团的化合物；(2)含一个或多个-NH 基团的化合物，(3)具有与羰基相邻的-CH-、-CH2-或-CH3基团的酮或醛；和(3)丙二酸酯、 丙二酰胺和氰基乙酰胺。含一个或多个-OH或-SH基团的化合物包括但不限于，例如醇、酚、 肟、硫化氢和硫醇。含一个或多个-NH基团的化合物包括但不限于，氨、伯胺和仲胺、胼和酰 胺。本发明一个方面还涉及稳定含羟胺溶液的方法，该方法包括在该溶液中加入至少 一种腈化合物的步骤，所述腈化合物由亲核化合物与丙烯腈的氰乙基化得到。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例和说明性的，用来进一步 说明要求保护的本发明。附图简要描述包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图结合在本说明书中并构成说明书的 部分，说明本发明的实施方式，并与描述内容一起用来阐述本发明的原理。图1是日本日清化学公司(Nissin Chemical Co. in Japan)的羟胺游离碱生产装 置的工艺流程图。图2是美国专利第5，334，332号中图9的复制图。详细描述本发明的一种实施方式是包含羟胺和偕胺肟化合物(即，含一个或多个偕胺肟官 能团的化合物)的水性组合物，其中，偕胺肟化合物与金属(或金属氧化物)络合，以防止 羟胺分解和/或稳定该羟胺。在一个具体实施方式
中，羟胺为游离碱形式。在另一个具体实施方式
中，该游离碱 形式是50%水溶液。
任选地，含羟胺组合物进一步包含一种或多种有机溶剂。在一种实施方式中，偕胺肟化合物通过防止羟胺的分解或减慢羟胺的分解速度来 使羟胺稳定。任选地，所述组合物包含一种或多种表面活性剂。任选地，所述组合物包含一种或多种含络合或螯合金属或金属氧化物的官能团的 其他化合物。任选地，所述组合物包含一种或多种酸或碱。在示例性实施方式中，所述组合物包含约0. 1-99. 99%羟胺(为50%游离碱溶 液)和约0. 01-99. 9%—种或多种偕胺肟化合物(S卩，具有一个或多个偕胺肟官能团的化合 物)。在示例性实施方式中，偕胺肟化合物可以与其他螯合化合物，或者具有能提供络 合或螯合功能的其它官能团的化合物组合使用，所述化合物例如是异羟肟酸，硫代异羟肟 酸，N-羟基脲，N-羟基氨基甲酸酯和/或N-亚硝基-烷基-羟胺类。在一个分子中有多个偕胺肟官能团是有益的，因为多个偕胺肟官能团能够多齿 (Multi-dentate)结合。多齿结合是有利的原因很多-例如，因为多齿配体会比单齿配体具 有更高的缔合常数。较高的缔合常数对例如促进从表面去除难除去的残余物有利。在一些实施方式中，在半导体加工中优选使用单齿配体，因为这种配体易于合成。在其他实施方式中，优选水和/或溶剂可溶的配体。偕胺肟官能团具有以下化学式 或其盐。在一个具体实施方式
中，Ra和Rb独立地是氢、烷基、杂烷基、烷基-芳基、或烷 基-杂芳基。R独立地选自烷基、烷基-芳基或烷基-杂芳基。在这些实施方式中，有利 于偕胺肟与金属中心的螯合，原因是在与金属中心的反应中，可从NRaRb失去质子，以形成 与该金属中心的名义上的共价键。在另一个实施方式中，NRaRb进一步被Rc取代形成以下化学式的盐 可以使用任何抗衡离子。例子包括但不限于氯离子(Cr1)，溴离子(Br_)，碘离子 (Γ)，硫酸根(SO4-2)，PF6-或C104-。R。可以是氢、烷基、烷基-芳基、或者烷基-杂芳基。Ra、Rb和/或R。可以任选结合在一起，以形成一个或多个杂环。本发明的偕胺肟化合物可以其互变异构体存在，如在以下示例实施方式中所示
主要或全部以这种互变异构(或共振)形式存在的化合物包含在本发明的范围之 内。在示例的实施方式中，本文所述的偕胺肟化合物包括以下化合物和其互变异构 体 其中，R按照上面定义，并可以任选与Ra、Rb和R。中的一个或多个相连，形成-或多个环。在示例性实施方式中，偕胺肟化合物具有以下盐形式的结构，其中，Alk是如下定 义的烷基。 在这种实施方式中，独立地选择三个烷基。在一个具体实施方式
中，烷基是甲基或乙基。在示例的实施方式中，R如上所述。烷基可以是直链或支链，并且在该链中可包含 不饱和键(如，链烯和/或炔)。烷基可包含任何数量的碳原子和氢原子，并可任选被取代基取代，所述取 代基包括但不限于以下烷基、卤素、芳基、杂芳基、-OH、= 0、-NH2, = ΝΗ、-ΝΗ0Η、= NOH、-OPO (OH) 2、-SH、= S或_S020H。虽然碳原子数目较少的烷基往往更容易溶解于DMSO 和水之类的极性溶剂中，但是碳原子数目较多的烷基具有另外一些有利的性质，例如表面 活性剂性质。在示例性实施方式中，烷基含有1-10个碳原子，1 to 6个碳原子。在另一个 示例实施方式中，烷基含有大于或等于10个碳原子，例如，12-24个碳原子。烷基的例子包括但不限于甲基、乙基、正丙基、仲丙基、环丙基、正丁基、仲丁基、 叔丁基、环丁基、戊基(支链或直链的)、环戊基、己基(支链或直链的)、环己基、庚基(支 链或直链的)、环庚基、辛基(支链或直链的)、环辛基、壬基(支链或直链的)和癸基(支 链或直链的)。含烷基的偕胺肟化合物的例子包括但不限于 例子还包括带有两个或更多个偕胺肟化合物的亚烷基、烯基或炔基连接基 (linker) (R)。在示例性实施方式中，二-偕胺肟化合物是 其中，R是亚烷基。合适基团的例子包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。如 本文定义，考虑术语“烷基”包括亚烷基、亚烯基和亚炔基。二 -偕胺肟化合物的具体例子包括但不限于
在实施例中提供二 _偕胺肟化合物的制备。 含炔基的偕胺肟化合物的具体例子如下所示
NOH如果烷基被=O取代，该烷基可包括醛、酮、羧酸或酰胺。在一个具体实施方式
中， 存在与=0，= NH或=NOH相邻的可烯醇化的氢(即，在羰基的α位具有氢)。烷基可以 包含以下官能团(CZ1)-CH-(CZ2)-,其中ZjP Z2独立地选自以下:0、ΝΗ和Ν0Η。该基团中 的CH进一步被氢或烷基取代，或者与偕胺肟官能团相连。因此，带有偕胺肟基团的烷基能简单地被例如一个或多个独立选择的卤素(例 如，氟、氯、溴或碘)取代。在一种实施方式中，卤素在烷基上与偕胺肟基团相反端(即相对端)被取代。这可以例如提供表面活性剂活性，特别是，例如，如果卤素是氟的情况。被卤 素取代的烷基所取代的偕胺肟基团的具体例子如下
在β位被取代的化合物可方便地由易于获得的原料合成。这类化合物的例子包括但不限于 其中，R1和R2是独立选择的烷基、芳基或杂芳基或氢原子。 取代的烷基偕胺肟分子的例子包括但不限于
在示例性实施方式中，偕胺肟具有以下结构式 其中，“η”在I-N范围变化，y在I-Yn范围变化；N在0_3之间变化；Yn在0_5之 间变化。在该式中，R1是亚烷基；Ry独立地选自烷基或杂烷基、烷基-芳基和烷基-杂芳 基，或Ry邻近R1,以与直接带有的Xn形成杂环。R1也可以是直接键，因此偕胺肟基团可直 接与一个或多个杂原子相连。Xn是选自硼、氮、氧、硅、磷和硫的杂原子或者杂原子基团。各 杂原子或杂原子基团以及各烷基相互独立地选择。上式包括直接带有烷基的偕胺肟基团。 烷基可被N独立选择的杂原子或杂原子基团取代。各杂原子或杂原子基团本身被一个或多 个独立选择的烷基或杂烷基取代。在示例性实施方式中，X是氧。在这种情况，X可以是以下基团的一部分醚基团 所述取代基相互独立地选择，除非它们形成特定官能团(如，酰胺基团)的一部分。在另一种实例实施方式中，X是硼。在另一种实例实施方式中，X是磷。在一个具体实施方式
中，X是-OPO(OH) (OR2) 基团或-OPO(OR2) (OR3)基团。在另一种实例实施方式中，X是硫。在一个具体实施方式
中，X是亚砜或砜。杂烷基的具体例子包括但不限于氮杂环丁烷、氧杂环丁烷、硫杂环丁烷 (thietane)、二硫杂环丁烷(dithietane)、二氢呋喃、四氢呋喃、二氢噻吩、四氢噻吩、哌啶、 吡咯啉(pyroline)、吡咯烷、四氢吡喃、二氢吡喃、噻烷(thiane)、哌嗪、噁嗪、二噻烷、二噁 烷和吗啉。这些环基可以直接与偕胺肟基团相连，或者可以通过烷基与偕胺肟基团相连。杂烷基可以是未取代的，或者被一个或多个杂原子或杂原子基团取代，或者其本 身被另一个杂烷基取代。如果存在一个以上的杂取代基，则各取代基相互独立地进行选择， 除非它们形成特定官能团(例如酰胺基)的一部分。一个或多个取代基可以是卤素原子， 包括氟、氯、溴或碘，-OH、= 0、-NH2、= NH、-NH0H、= N0H、-0P0(0H)2、-SH、= S 或-SO2OH。在 一种实施方式中，该取代基是肟基(=Ν0Η)。杂烷基本身还可以被一个或多个偕胺肟官能 团取代如果杂烷基被=0取代，则杂烷基可包括醛、酮、羧酸或酰胺。较佳地，存在与=0、 =NH或=NOH相邻的可烯醇化的氢(即在羰基α位上具有氢)。杂烷基可包括以下官能 团(CZ1)-CH-(CZ2)-,其中ZjP Z2独立地选自0、ΝΗ和Ν0Η。该基团中的CH还可以被氢或 烷基或杂烷基取代，或者与偕胺肟官能团连接。胺是用于本发明的多方面适用的官能团，部分原因在于胺容易制备。例如，使用下 文所述的丙烯腈，可以合成各种官能化胺。
包括但不限于以下 其中，Ra和Rb是独立选择的氢、烷基、杂烷基、芳基、杂芳基、烷基_芳基或烷基_杂方基。R本身可以是亚烷基，或杂原子，或杂原子基团。杂原子可以是未取代的或被一个 或多个烷基取代。R可以是芳基。术语“芳基”指包含芳环的基团。芳基取代基的一个特定例子是苯基。芳基可以是未取代的。带有未取代芳基的偕胺肟的一个具体例子是 芳基还可以被一个或多个烷基、杂烷基或杂原子取代基取代。如果存在一个以上 的取代基，则各取代基相互独立地进行选择。包含杂烷基的偕胺肟的具体例子包括 杂原子取代基中的一个或多个可以是例如卤素原子，包括氟、氯、溴或碘，-OH,= 0、-NH2、= NH、-NH0H、= N0H、-0P0(0H)2、-SH、= S 或-SO2OH。在一个特定实施方式中，该取 代基是肟基(=Ν0Η)。取代的芳基偕胺肟分子的具体例子包括 R还可以是杂芳基。术语“杂芳基”指其芳环上含有一个或多个杂原子的芳基。一 个或多个杂原子独立地选自例如硼、氮、氧、硅、磷和硫。杂芳基的例子包括但不限于吡咯、呋喃、噻吩、吡啶、三聚氰胺、吡喃、噻因(thiine)、二嗪和噻嗪。杂芳基可以是未取代的。未取代的杂芳基偕胺肟化合物的具体例子是 应注意，杂芳基可通过其杂原子与偕胺肟基团连接，例如(以下分子可伴有抗衡
阴离子) 杂芳基可以被一个或多个烷基、杂烷基或杂原子取代基取代。如果存在一个以上 的取代基，则各取代基相互独立地进行选择。杂原子取代基中的一个或多个可以是例如卤素原子，包括氟、氯、溴或碘，-OH,= 0、-NH2、= ΝΗ、-ΝΗ0Η、= NOH、-OPO (OH)2, -SH、= S 或 _S020H。一个或多个烷基是前面定义的烷基，一个或多个杂烷基是前面定义的杂烷基。术语“芳基”的范围包括烷基_芳基。术语“烷基_芳基”指带有烷基(即亚烷基) (即直接与烷基相连)的偕胺肟基团。烷基本身则可被芳基取代。相应地，术语“杂芳基” 的范围包括烷基-杂芳基。未取代的烷基_芳基偕胺肟化合物的具体例子是 或者，烷基和芳基/杂烷基之一或都可以是被取代的。如果烷基被取代，则其可以 被一个或多个杂原子或含杂原子的基团取代。如果芳基/杂烷基被取代，则其可以被一个 或多个烷基、杂烷基或杂原子取代基取代。如果存在一个以上的取代基，则各取代基相互独 立地进行选择。杂原子取代基中的一个或多个可以是例如卤素原子，包括氟、氯、溴或碘，-OH,= 0、-NH2、= NH、-NH0H、= N0H、-0P0(0H)2、-SH、= S 或-SO2OH。在一种实施方式中，该取代基是肟基(=Ν0Η)。烷基本身也可以被一个或多个偕胺肟官能团取代。如果烷基被=0取代，则烷基可包括醛、酮、羧酸或酰胺。较佳地，存在与=0、 =NH或=NOH相邻的可烯醇化的氢(即在羰基α位具有氢)。烷基可包括以下官能 团(CZ1)-CH-(CZ2)-,其中ZjP Z2独立地选自0、ΝΗ和Ν0Η。该基团中的CH还可以被氢或 烷基或杂烷基取代，或者与偕胺肟官能团连接。术语“芳基”的范围中还包括杂烷基_芳基。术语“杂烷基_芳基”指带有杂烷基 (即直接与杂烷基相连)的偕胺肟基团。杂烷基本身则可被芳基取代。相应地，术语“杂芳 基”的范围中还包括杂烷基_芳基。杂烷基可以是前面定义的任何烷基。芳基/杂芳基也可以是前面定义的任何芳基。杂烷基和芳基/杂芳基都可以是未取代的。或者，杂烷基和芳基/杂芳基之一或都 可以是被取代的。如果杂烷基被取代，则其可以被一个或多个杂原子或含杂原子的基团取 代。如果芳基/杂芳基被取代，则其可以被一个或多个烷基、杂烷基或杂原子取代基取代。 如果存在一个以上取代基，则各取代基相互独立地进行选择。杂原子取代基中的一个或多个可以是例如卤素原子，包括氟、氯、溴或碘，-OH,= 0、-NH2、= NH、-NH0H、= N0H、-0P0(0H)2、-SH、= S 或-SO2OH。在示例性实施方式中，该取代 基是肟基(=Ν0Η)。烷基本身也可以被一个或多个偕胺肟官能团取代。如果杂烷基被=0取代，则杂烷基可包括醛、酮、羧酸或酰胺。较佳地，存在与= 0、=NH或=NOH相邻的可烯醇化的氢(即在羰基α位具有氢)。杂烷基可包括以下官能 团(CZ1)-CH-(CZ2)-,其中ZjP Z2独立地选自0、ΝΗ和Ν0Η。该基团中的CH还可以被氢或 烷基或杂烷基取代，或者与偕胺肟官能团连接。对任何类型的R基团，优选的取代基是四价氮。换言之，任何上述基团都可 被-NRaRbR。取代，其中艮至民是独立选择的文中所定义的R基团。在一种实施方式中，Ra 至R。是具有1-6个碳原子的未取代饱和烷基。例如，艮至民中的一个或多个(例如全部) 是甲基和/或乙基。对于该取代基，四价氮优选在与偕胺肟基团相反的位置取代。例如，如 果R是形式为(CH2)n的直链未取代饱和烷基，则四价氮位于烷基的一端，而偕胺肟基团位于 另一端。在此实施方式中，η优选是1、2、3、4、5或6。在示例性实施方式中，本发明提供一种仅含有一个偕胺肟官能团的偕胺肟分子。 在另一个实施方式中，本发明提供一种含两个或更多个偕胺肟官能团的偕胺肟分子。事实 上，在单个分子中可包含多个官能团，例如，如果聚合物具有含连接的偕胺肟官能团的重复 单元。含有一个以上的偕胺肟官能团的偕胺肟化合物的例子前面已经在说明书中进行了描 述。偕胺肟可按照以下反应式由含腈分子简便地制得 通常，为了制备具有Ra = Rb = H的分子，使用羟胺。如果所需偕胺肟中Ra和/或Rb中的一个或两个不是氢，则偕胺肟可使用相应的羟胺制得，或者通过在偕胺肟形成后进 一步使其反应制得。例如，这可以通过偕胺肟的分子内反应进行。因此，含有一个以上偕胺肟官能团的偕胺肟分子可由具有不止一个腈基的前体简 便地制得。已通过这种方式合成的具有两个偕胺肟官能团的偕胺肟分子的例子包括 一种形成本发明偕胺肟的腈前体的示例方法是用亲核试剂对离去基团进行亲核 取代。亲核试剂是本领域技术人员众所周知的，例如参见Peter Sykes的《有机化学机理 指南(Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry)》。合适的亲核试剂的例子是具 有-0H、-SH、-NH或合适的CH-基团的分子，例如具有低pKa(例如低于约15)的分子。对于 0H、SH和NH-，任选地在将该基团用作亲核试剂之前除去氢，以增加其亲核性。对于CH-，该 基团的氢通常用合适的碱除去，这样得到的阴离子可以作为亲核试剂。离去基团是本领域技术人员熟知的，例如参见Peter Sykes的《有机化学机理指 南(Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry)》。合适的离去基团的例子包括卤素 (例如Cl、Br、I)、0-甲苯磺酰基、0-甲磺酸盐(mesolate)和本领域技术人员众所周知的 其它离去基团。它们作为离去基团的能力可通过加入酸来增强，所述酸可以是质子酸或路 易斯(Lewis)酸。在一种实施方式中，腈可以按照以下方案形成 在该实例中，R3独立地选自亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、杂亚芳基、亚烷基-杂芳基 或亚烷基_芳基。Rn独立地选自氢、烷基、杂烷基、芳基、杂芳基、烷基_杂芳基或烷基_芳 基。X可以是选自0、S、N和合适的C的任何亲核基团。N为1-3。Y是离去基团。对于XH = OH, OH可以是醇基，或者例如是半缩醛或羧酸基团的一部分。对于X = NH-，NH可以是以下基团的一部分伯胺或仲胺(即NH2或NHR5),NH-CO-, NH-CNH-.NH-CH0H-或-NHNR5R6 (其中R5和R6是独立选择的烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或烷 基—方基)ο
例如 其中，R5和R6是独立选择的烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或烷基_芳基、或任选地被 这些基团中的任何基团取代的杂原子。在示例性实施方式中，R5和R6之一或两者是氧或氮 原子，其任选独立地被烷基、杂烷基、芳基、杂芳基、烷基_杂芳基或烷基_芳基取代，例如

该化合物还可以通过使用上述亲核试剂中的任一种进行任何类型的亲核反应来
在示例性实施方式中，以下反应用于生产偕胺肟化合物的腈前体
(Rft^X.在该实例中，X带有N个独立选择的取代基，其中N如上面定义。各Rn独立地选自 氢、烷基、杂烷基、芳基、杂芳基和烷基芳基，它们如上文所定义。X是亲核基团。需要时丙烯 腈可以被取代。例如，丙烯腈可具有以下通式
其中R4、R5和R6独立地选自氢、杂原子、杂基团、烷基、杂烷基、芳基、烷基_芳基、 烷基-杂芳基和杂芳基。本发明还涉及一种任选地通过将亲核试剂加成到未取代或取代的丙烯腈上而制 得的用于半导体加工的偕胺肟化合物。在丙烯腈的亲核加成发生后，可以使用本领域技术 人员已知的标准化学方法对中间体进行官能化
其中，Y是离去基团。显示适用于这种反应的简单的亲核试剂的例子包括以下该反应是特别在多方面适用的，尤其当应用于合成多齿偕胺肟化合物(S卩，含有 两个或更多个偕胺肟官能团的分子)时。例如，该化合物可用于使具有两个或更多个NH基 团的化合物官能化。在一个特定例子中，该反应可用于使含两个或更多个伯胺的分子官能 化。 其中，η为大于或等于1，例如为1-24。伯胺的其它官能化也是可以的。例如，可便利地形成四齿偕胺肟，例如EDTA的官
其中Rltl是亚烷基、亚杂烷基、亚芳基或亚杂芳基。在另-
Rltl是直接键-即，原料是胼。在实施例中给出了 Rltl是CH2CH2时该反应的例子. 在另一种示例性实施方式中，可以使具有两个或更多个仲胺的分子官能化
CN其中，R10按照上面定义，R11和R12是独立选择的烷基、杂烷基、芳基或杂芳基。还 设想Rltl是直接键的实施方式。例如，仲胺可以是环状系统的一部分 其中Rltl和R11如上文所定义。在示例的实施方式中，常用于半导体加工的溶剂可
用偕胺肟官能团进行官能化。例如 在实施例中详细描述这些反应。类似地，可使用氧亲核试剂提供偕胺肟分子的腈前体。在一个实施方式中，所述亲
核试剂是醇 其中，R3是烷基、杂烷基、芳基或杂芳基。可以对多元醇化合物进行官能化。多元醇是含有一个以上醇官能团的分子。作为 例子，多元醇进行以下反应 其中η是0或大于0，例如0-24。在一个例子中，η是0 (乙二醇)。在另一个例子 中，η是6(山梨糖醇)。在另一个例子中，多元醇构成聚合物的一部分。例如，反应可以用包含聚环氧乙烷 的聚合物进行。例如聚合物可仅仅包含环氧乙烷单元，或者可以作为共聚物(即具有一种 或多种其它单体单元)包含聚环氧乙烷单元。例如，聚合物可以是包含聚环氧乙烷的嵌段 共聚物。对于共聚物，特别是嵌段共聚物，聚合物可包含不含醇单元的单体单元。例如，聚 合物可包含聚乙二醇(PEG)的嵌段。聚环氧乙烷和聚乙二醇的共聚物(例如嵌段共聚物) 可能是有利的，因为可利用和控制聚乙二醇嵌段的表面活性剂性质。还可以使用碳亲核试剂。许多碳亲核试剂是本领域已知的。例如，烯醇基团可用 作亲核试剂。通过碳的脱质子化可以产生较硬(harder)的碳基亲核试剂。虽然许多带有 质子的碳在足够强的碱作用下能够脱质子，但是通常更方便的是能够使用弱碱产生碳亲核 试剂，例如NaOEt或LDA。因此，在一个实施方式中，使pKa等于或小于20，例如等于或小于 15的CH基团脱质子化，形成碳基亲核试剂。合适的碳基亲核试剂的例子是具有β - 二酮官能度的分子(应理解，术语β _ 二 酮也包括醛、酯、酰胺和其它含C = O的官能团。而且，C = O基团中的一个或两个都可以 被NH或NOH替换)。例如 实施例中给出该反应顺序的具体例子，其中R1 = R2 = OEt0腈基团的作用是降低 α位的氢的pKa。这实际上意味着优选不时地控制反应条件，用来在亲核试剂与丙烯腈反 应形成氰基化合物后，防止该氰基化合物在其α位发生脱质子化并与第二个丙烯腈基团 反应。例如，选择碱和反应条件(例如温度)可用来来防止该第二反应。但是，可以利用这 种观察来使已经含有一个或多个腈官能团的分子官能化。例如，以下反应在碱性条件下发 生 氰乙基化过程通常需要强碱作为催化剂。最常用的这类碱是碱金属氢氧化物，例 如氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾之类的碱金属氢氧化物。这些金属会又作为杂质存在于偕胺肟化合物溶液中。偕胺肟化合物溶液中存在这些金属对于应用于电子，更具体 是半导体制造过程，以及作为羟胺游离碱和其它自由基敏感性反应化合物的稳定剂而言是 无法接受的.示例的碱性碱包括但不限于是不含金属离子的有机氢氧化铵化合物，例如氢氧化
四甲基铵、氢氧化三甲基苄基铵等。所有已知水溶性偕胺肟化合物一般都适合于包含在本发明的组合物和方法中。特 别使人感兴趣的是能用于半导体工业的那些偕胺肟化合物，例如，选自以下实例的那些，这 些示例的偕胺肟化合物还包括合成的反应路线。使用来自马萨诸塞州的剑桥软件公司(CambridgeSoft，ΜΑ)的 ChemBioDrawUltra，将化学结构式的命名转换为其相应的化学名称。在来自山梨糖醇 反应的产物情况，氰乙基化的山梨糖醇通过其CAS#[2465-92-l]命名为1，2，3，4，5， 6-六-0-(2-氰乙基)己糖醇，其化学通式为C24H32N6O6,相应的偕胺肟化合物命名为1，2，3， 4，5，6-六-0-[3-(羟基氨基)-3-亚氨基丙基己糖醇，CAS# [-7]。缩写如下 由腈和氰乙基化腈化合物合成偕胺肟化合物的例子。制备偕胺肟化合物的腈前体的反应二乙胺(dthylaminexine)的氰乙基化 在室温，对二乙胺(1克，13. 67mmol)和丙烯腈(0. 798克，15毫摩尔，1. Ieq)的水 溶液(10毫升)搅拌3小时，然后，用二氯甲烷(2x50毫升)萃取。有机萃取液在减压下蒸 发，获得为油状物的纯的氰乙基化化合物3-( 二乙基氨基)丙腈(1.47克，85.2%)。氨基乙酸的单氰乙基化 将氨基乙酸(5克，67毫摩尔)悬浮于水(10毫升)中，缓慢加入TMAH(25%水溶 液、24. 3克，67毫摩尔)，使用冰浴保持温度低于30°C。然后将混合物冷却至10°C，加入丙烯 腈(3. 89克，73毫摩尔)。搅拌该混合物过夜，使其缓慢回热至室温。混合物然后用HCl (6M， 11.1毫升)中和，浓缩至15毫升，并用EtOH稀释至100毫升。过滤收集沉淀的固体，将固 体溶解于热水(6毫升)并用Et0H(13毫升)进行再沉淀，获得为白色固体的2-(2_氰乙基 氨基)乙酸(5. 94 克，69. 6% )，mp 192°C ；mp 190_191°C)。哌嗪的氰乙基化 在室温，对哌嗪(1克，11. 6毫摩尔)和丙烯腈(1.6克，30. 16毫摩尔，2. 6当量) 的水溶液(10毫升)搅拌5小时，然后，混合物用二氯甲烷(2x50毫升)萃取。有机萃取液 在减压下蒸发，获得为白色固体的纯的双氰乙基化的化合物3，3’(哌嗪-1，4-二基)二丙 腈(2. 14 克，94. 7% ),mp 66-670C02-乙氧基乙醇的氰乙基化 向冰水冷却的2-乙氧基乙醇(1克，11. 1毫摩尔)和Triton B (40% MeOH溶液， 0. 138克，0. 萃取。萃取液在减压下浓缩，残余物通过柱色谱法进行纯化(二氧化硅，Et20,10% CH2Cl2, 0-10%Et0H)，获得为油状物的3-(2-(2-(2甲基氨基)乙氧基)乙氧基)丙腈。异丁醛的氰乙基化 充分混合异丁醛(1克，13. 9毫摩尔)和丙烯腈(0. 81克，15毫摩尔)，并用冰浴 冷却。加入Triton B (40% MeOH溶液，0.58克，1.4毫摩尔)。室温搅拌混合物过夜。然后 混合物用0. IM HCl (14毫升)中和，用CH2Cl2 (100毫升)萃取，萃取液在减压下浓缩，残余 物进行库格尔若蒸馏，获得为油状物的产物4，4-2甲基-5-氧代戊腈(0.8克，50.7%)丄？ 125-130°C /20 乇。苯胺的氰乙基化 二氧化硅通过在100°C以上的温度和真空条件下加热然后在氮气氛中冷却至室温 的方式活化。苯胺(1. 86克，20毫摩尔)和丙烯腈(2. 65克，50毫摩尔)吸收到活化二氧 化硅(10克)上，在烧瓶上加盖密封。然后，于60°C用磁力搅拌器搅拌烧瓶内的物质。然后 将混合物冷却至室温，用MeOH萃取。蒸发萃取液至干，残余物在高真空条件下进行库格尔 08摩尔)加入剧烈搅拌的乙二胺(25克，27.8毫升，0.416摩尔)和水(294毫升)的混合物中。在添加期间，需要用 25°C的水浴冷却混合物，以保持40°C的温度。然后于40°C再搅拌该混合物2小时，于80°C 再搅拌2小时。蒸发过量的丙烯腈和一半的水，残余物冷却至室温后，获得白色固体，该固 体在MeOH-水(9 慢回热至室温并且搅拌60小时，然后，用0. IM HCl (50毫升)中和，用CH2Cl2 (300毫升)萃 取。萃取液通过二氧化硅柱三次，以降低棕色，获得86克(定量产量)为琥珀色油状物的 产物，通过1H-NMR测定为纯产物，含有10克水(总重量为96克，由1H NMR积分大小计算的 水量)。丙二酸二乙酯的氰乙基化
丙二酸二乙酯丙烯腈 -- 2, 2-二(2-氰乙基)丙二酸二乙酯
钟内结晶沉淀。通过过滤收集这些结晶，并在EtOH(过滤之前在冷冻柜中冷却)中重结晶， 获得2，2-二 (2-氰乙基)丙二酸二乙酯(1. 25克，75.8%)，为白色固体，mp 62. 2-63. 5°C。2，2-二(2-氰乙基)丙二酸二乙酯的水解 于室温，将2，2_ 二(2-氰乙基)丙二酸二乙酉 水溶液，10. 95克，30. 04毫摩尔)。搅拌混合物24小时，冷却至0°C。加入12M HCl (2. 69毫 升，32. 1毫摩尔)和冰(3克)的混合物，用CH2Cl2 (5x50毫升)萃取该混合物，萃取液在真 空条件下蒸发，获得为无色很粘稠油状物的2，2-二(2-氰乙基)丙二酸(0. 25克，15.8%) (文献的分解温度，158°C)。氨基乙酸的二氰乙基化获得2_( 二(2-氰乙基)氨基)乙酸 将氨基乙酸(5克，67毫摩尔)悬浮于水(10毫升)，缓慢加入TMAH(25%水溶液， 24. 3克，67毫摩尔)，采用冰浴以保持温度低于30°C，将混合物冷却至10°C，加入丙烯腈 (7. 78克，146毫摩尔)。搅拌该混合物过夜，使其缓慢回热至室温。然后使用回流冷凝器， 于50°C加热2小时。用冰冷却后，混合物用HCl (6M，11. 1毫升)中和，浓缩为粘性油状物。 将该油状物溶解于丙酮(100毫升)，过滤去除匪e4Cl。滤液在减压下浓缩，获得油状物，该 油状物再用丙酮(100毫升)处理一次以除去更多^e4CL滤液浓缩后获得为无色粘性油 状物的2-( 二(2-氰乙基)氨基)乙酸(11. 99克，99.3%)，该产物在室温下结晶1周，获 得固体产物，mp 730C (文献的mp 77. 8-78. 8°C。双重13C信号表明在⑶Cl3溶液中部分的 两性离子形式(zwitterionic form)。当在文献报道的步骤中使用NaOH时，容易除去形成的NaCl，仅需要一次丙酮处理。N-甲基二乙醇胺进行二氰乙基化，获得3，3’ -(2,2'-(甲基氮烷二基)二(乙 烷-2，1-二基)二氧)二丙腈 向冷却、搅拌的N-甲基二乙醇胺(2克，17毫摩尔)和丙烯腈(2. 33克，42毫摩 尔)的混合物中加入TMAH(25%水溶液，0. 25毫升，0. 254克，7毫摩尔)。然后搅拌混合物 过夜，使其缓慢回热至室温。然后通过二氧化硅，使用Et2O和CH2Cl2 (1 1，250毫升)的 混合物进行过滤，滤液在减压下蒸发，获得为无色油状物的3，3’ _(2，2’ -(甲基氮烷二基) 二(乙烷 _2，1- 二基)二氧)二丙腈(2. 85 克，74. 4% )。氨基乙酸酐的氰乙基化 于0°C，将氨基乙酸酐(2克，17. 5毫摩尔)与丙烯腈(2. 015克，38毫摩尔)混合， 加入TMAH(25%水溶液，0. 1毫升，0. 1克，2. 7毫摩尔)。然后搅拌混合物过夜，使其缓慢回 热至室温。形成的固体用EtOH重结晶，获得3，3’ _(2，5_ 二氧代哌嗪-1，4-二基)二丙腈 (2. 35 克，61% )，为白色固体，mp 171_173°C (文献的 mp 166°C )。乙酰胺的N，N- 二氰乙基化 于0°C，将乙酰胺(2克，33. 9毫摩尔)与丙烯腈(2. 26克，42. 7毫摩尔)混合，加 入TMAH(25%水溶液，0. 06毫升，0. 06克，1. 7毫摩尔)。然后搅拌混合物过夜，使其缓慢回 热至室温。通过二氧化硅垫，借助Et2C/CH2Cl2 (200毫升)，过滤混合物，滤液在减压下浓缩。 在库格尔若蒸馏器中以150°C /2mmHg的条件旋转加热该产物，以除去副产物，获得为粘性 油状物的N，N-二(2-氰乙基)乙酰胺(0.89克，15.9% )。酰胺中的N-取代基因为酰胺旋转而不等同。氨的三氰乙基化
3, 3，，3"-次氮基三丙腈 化学式C9H12N4 分子量165.19将氨(35%水溶液，4. 29，88毫摩尔)滴加到冰冷却的AcOH(5. 5克，91. 6毫摩尔) 的水溶液(9. 75毫升)中，然后加入丙烯腈(4. 65克，87. 6摩尔)。回流下搅拌混合物3天， 然后，用冰冷却，加入含水TMAH(25%水溶液，10. 94克，30毫摩尔)。用冰保持冷却混合物 1小时。过滤收集形成的结晶，并用水洗涤。产物在高真空条件下干燥，获得为白色固体的 3，3，，3”-次氮基三丙腈(2. 36 克，45. 8%)，mp 59-61°C (文献的 mp 59°C )。使用NaOH来中和反应(文献的方法)时，产率较高，为54. 4%。氰基乙酰胺的二氰乙基化
(0.7毫升)，加热混合物，直到所有固体溶解。冷却至室温，产生晶体，通过过滤收
氰基-2-(2-氰乙基)丁酰胺(4. 8克， 氰乙基化 于0°C，将邻氨基苯甲腈(2克，16. 9毫摩尔)与丙烯腈(2. 015克，38毫摩尔)混 合，加入TMAH(25%水溶液、0. 1毫升，0. 1克，2. 7毫摩尔)。然后搅拌混合物过夜，使其缓 慢回热至室温。将产物溶解于CH2Cl2,通过二氧化硅，使用Et2O和CH2Cl2 (1 1，250毫升) 的混合物过滤。将滤液蒸发至干，固体产物用EtOH(5毫升)重结晶，获得为灰白色固体的 3，3，-(2-氰苯基氮烷二基)二丙腈(2. 14 克，56. 5% )，mp 79-820C0丙二腈的二氰乙基化 将丙二腈(5克，75. 7毫摩尔)溶解于
噁烷(10毫升)，然后是氢氧化三甲基苄
基铵(Triton B，40% MeOH溶液，1.38克，3. 3毫摩尔)。加入丙烯腈(8. 3克，156毫摩尔) 的同时冷却该混合物。搅拌该混合物过夜，使其缓慢回热至室温。然后，用HCl (1M，3. 3毫 升)中和，倒入冰水中。混合物用CH2Cl2(200毫升)萃取，减压下蒸发萃取液。产物通过
化学式C17H24N4O4 分子量348.40将季戊四醇(2克，14. 7毫摩尔)与丙烯腈(5毫升，4. 03克，76毫摩尔)混合，加 入氢氧化四甲基铵(= TMAH, 25%水溶液，0.25毫升，0.254克，7毫摩尔)同时冷却该混合 物。然后于室温搅拌该混合物20小时。该反应时间后，混合物通过二氧化硅，使用Et2O和 CH2Cl2 (1 1，250毫升)的混合物过滤，滤液在减压下蒸发，获得为无色油状物的3，3’-(2， 2-二((2-氰基乙氧基)甲基)丙烷-1，3-二基)二氧二丙腈(5. 12克，100% )。山梨糖醇的六氰乙基化
C24H32N6O6 500.55 将山梨糖醇(2克，11毫摩尔)与丙烯腈(7毫升，5. 64克，106毫摩尔)混合，在加 入氢氧化四甲基铵(= TMAH, 25%水溶液，0.25毫升，0.254克，7毫摩尔)同时在冰浴中冷 却该混合物。然后于室温搅拌该混合物48小时，24小时后再加入0. 25毫升TMAH。该反应 时间之后，混合物通过二氧化硅，使用Et2O和CH2Cl2 (1 1，250毫升)的混合物过滤，滤液 在减压下蒸发，获得为无色油状物的完全氰乙基化的产物(4. 12克，75% )。二乙醇胺进行三氰乙基化获得3，3，-(2,2' _(2_氰乙基氮烷二基) 1- 二基)二氧)二丙腈
化学式C13H2。队O2 分子量264,32 向冰冷却的二乙醇胺(2克，19毫摩尔)和TMAH(25%水溶液，0.34毫升，0.35克， 9. 5毫摩尔)在二噁烷(5毫升)的搅拌溶液中滴加丙烯腈(3. 53克，66. 1毫摩尔)。然后 搅拌混合物过夜，使其回热至室温。再加入丙烯腈(1. 51克，28毫摩尔)和TMAH(0. 25毫 升，7毫摩尔)并继续搅拌24小时。粗混合物通过二氧化硅垫(Et20/CH2C12为洗脱液)过 滤，蒸发以除去二噁烷。残余物通过柱色谱法进行纯化(二氧化硅，Et2O以除去杂质，然后
用EtOAc以洗脱产物)，获得为油状物的3，3’ -(2，2’ -(2-氰乙基氮烷二基) 1-二基)二氧)二丙腈(1.67 克，33% )。制备偕胺肟化合物的反应乙腈反应制备N’ -羟基乙脒
N’-羟基乙脒 化学式C2HeN2O 分子量74.08回流条件下搅拌乙腈(0. 78克，19毫摩尔)和羟胺(50%水溶液，4. 65毫升，5. 02 克，76毫摩尔，4当量)的Et0H(100毫升)溶液1小时，然后，减压下除去溶剂，残余物用 iPrOH重结晶，获得为固体的产物N’ -羟基乙脉(0.63克，45% )，mp 134. 5-136. 5°C。辛腈反应获得N’ 化学式C8H15N 分子量125.21 于室温，对辛腈(1克，7. 99毫摩尔)和羟胺(50 %水溶液，0. 74毫升，0. 79克，12 毫摩尔，1.5当量)在EtOH(l毫升)中的溶液搅拌7天。然后加入水(10毫升)。使得晶 体沉淀，过滤收集晶体并用在高真空管线干燥，获得为白色固体的产物N’-羟基辛脒(0. 94 克，74. 6% )，mp 73-75°C。
氯乙腈反应获得2-氯-N，-羟基乙脒
(分解)(文献的 mp 150°C )。3-羟基丙腈反应生成N’，3- 二羟基丙脒
分子量71.08分子量104. 11将3-羟基丙腈和羟胺的等摩尔比的混合物加热至40°C，搅拌条件下保持8小时。 将溶液静置过夜，产生稍微灰白色的细小沉淀物。滤出沉淀的固体，并用iPrOH洗涤，干燥 后获得纯白色的结晶固体N’，3- 二羟基丙脒，mp 94°C。2-氰基乙酸反应生成3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙酸异构体
将2一氰基乙酸(1克，11．8毫摩尔)溶解于EtOn(10毫升)中，加入羟胺(50％水溶液，0．79毫升，0．85克，12．9毫摩尔，1．1当量)。混合物于40~c~u热30分钟，滤出形成的晶体(氰基乙酸羟胺)，并溶于水(5毫升)。再加入羟胺(50％水溶液，0．79毫升，0．85克，12．9毫摩尔，1．1当量)，室温搅拌混合物过夜。加入乙酸(3毫升)，将混合物静置几小时。滤出沉淀的固体并用高真空管线干燥，获得为白色固体的产物3一氨基一3一(羟基亚氨基)丙酸(0．56克，40％)，作为两种异构体，mp 己二腈反应生成N’l，N’6一二羟基己-L脒
于室温，对己二腈(1克，9毫摩尔)和羟胺(50％水溶液，1．24毫升，1．34克，20毫摩尔，2．2当量)在Eton(10毫升)中搅拌2天，然后在80~C搅拌8小时。使混合物冷却，过滤收集沉淀的结晶，并用高真空管线干燥，获得为白色固体的产物N’1，N’6一二羟基己二脒(1．19克，75．8％)，mp 160．5(分解的)(文献的分解的温度168—170~C)。
癸-L腈反应生成N’l，N’10一二羟基癸二(脒)
于室温，对癸二腈(1克，6毫摩尔)和羟胺(50%水溶液，0.85毫升，0.88克，13. 4 毫摩尔，2.2当量)在Et0H(12毫升)中搅拌2天，然后于80°C搅拌8小时。使混合物冷却， 过滤收集沉淀的结晶，用高真空管线干燥，获得N’ 1，NlO- 二羟基癸二(脒)(1克，72. 5% )； mp 182 "C。2-氰基乙酰胺反应生成3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙酰胺 回流条件下对2-氰基乙酰胺(1克，11. 9毫摩尔)和羟胺(0.8毫升，13毫摩尔， 1.1当量)在EtOH(6毫升)中搅拌2. 5小时。减压下除去溶剂，残余物用CH2Cl2洗涤，获 得为白色固体的产物3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙酰胺(1.23克，88.3% )，mp 159°C。乙醇腈反应生成N’，2- 二羟基乙脒 回流条件下对乙醇腈(1克，17. 5毫摩尔)和羟胺(50%水溶液，2. 15毫升，35毫 摩尔，2当量)在Et0H(10毫升)中搅拌6小时，然后于室温搅拌24小时。蒸发溶剂，残余 物通过柱色谱法进行纯化(二氧化硅，1 3 EtOH-CH2Cl2)获得为灰白色固体的产物N’， 2_ 二羟基乙脉(0. 967 克，61. 4% )，mp 63_65°C。5-己炔二腈(hexynenitrile)反应生成4_氰基-N，-羟基丁脒 回流条件下对5-己炔二腈(0. 93克，10毫摩尔)和羟胺(50%水溶液，1. 22毫升， 20毫摩尔)的溶液搅拌10小时，然后，减压下除去挥发分，获得为白色固体的产物4-氰 基-N，-羟基丁脒(1.30克，100%)，!^ 99. 5-101 °C。亚氨基 商业的亚氨基二乙腈(Alfa-Aesar)通过以下方式纯化，将化合物分散在水中，用 二氯甲烷萃取，然后从萃取液蒸发有机溶剂，获得白色固体。室温下对纯化的亚氨基二乙 腈(0.82克)和羟胺(50%水溶液，2. 12毫升，2. 28克，34. 5毫摩尔，4当量)在MeOH(6. 9 毫升)和水(6. 8毫升)中搅拌48小时。减压下蒸发挥发分，得到无色液体，该液体用 EtOH (40°C 1当量)在EtOH(l毫升)中搅拌3小时，然后室温搅拌过夜。 减压下除去溶剂(旋转蒸发器，然后用高真空管线蒸发)，获得为淡黄色稠油状物的产物 N’ -羟基_3-(甲基氨基)丙脒(1.387克，99. 5% )。3-( 二乙基氨基)丙腈反应生成3-( 二乙基氨基)-N’ -羟基丙脒
3-(二乙基氨基)丙腈
3-(二乙基氨基)-N’-羟基丙脒
分子量126.20分子量159.23将3-( 二乙基氨基)丙腈(1克，8毫摩尔)和NH2OH(50%水溶液，0.73毫升，11. 9 毫摩尔)的Et0H(10毫升)溶液加热回流24小时，然后，用旋转蒸发器除去溶剂和过量羟 胺。将残余物冷冻干燥并用高真空管线保持到其缓慢固化，获得为白色固体的3-( 二乙基 氨基)-N，-羟基丙脒(1. 18 克，92. 6% )，mp 52-540C03，3，，3”-次氮基三丙腈与羟胺反应生成3，3，，3”-次氮基三(N，-羟基丙脒)
3’ 3’, 3"-次氮基三(N’ -羟基丙脒) 化学式C9H21NTOJ 分子量275.31于801，对3，3，，3”-次氮基三丙腈(2克，11. 35毫摩尔)和羟胺(50%水溶液， 2. 25克，34毫摩尔)的Et0H(25毫升)溶液搅拌过夜，然后于室温搅拌24小时。过滤收集 白色沉淀物，并在高真空下干燥，获得为白色结晶固体的3，3’，3”_次氮基三(N’ -羟基丙 月米)(1.80 状物的3，3，_(2，2，-(3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙基氮烷二基)二(乙烷-2，1-二基)) 二氧二 (N，-羟基丙脒)(1. 09 克，100% )0亚氨基二丙腈反应生成3，3’ _氮烷二基 于室温，对亚氨基二丙腈(1克，8毫摩尔)和羟胺(50%水溶液，1毫升，1.07克，16
毫摩尔，2当量)在Et0H(8毫升)中搅拌2天，然后于80°C搅拌8小时。将混合物冷却，过
滤收集沉淀的结晶，用高真空管线干燥，获得为白色固体的产物3，3’ _氮烷二基二(N’ -羟 基丙脒)(1. 24 克，82. 1 % )，mp 180°C (文献值 160°C )。3，3，，3”，3”，-(乙烷_1，2_ 二基二 (氮烷三基))四丙腈反应生成3，3，，3”， 3”，-(乙烷-1，2-二基二(氮烷三基))四(N，-羟基丙脒)，生成EDTA类似物
(氮烷i于80°C对3，3，，3〃，3，〃 -(乙烷_1，2_ 二基二(氮烷三基))四丙腈(1克，4毫 摩尔)和NH2OH(50%水溶液，1. 1毫升，18. 1毫摩尔)的Et0H(10毫升)溶液搅拌24小时，然 后使其冷却至室温。过滤收集固体并于真空下干燥，获得为白色固体的3，3’，3”，3”’ -(乙 烷-1，2-二基二(氮烷三基))四(N，-羟基丙脒)(1. 17 克，76.4% 生成3，3，-(2,2'-(甲基氮烷二基)二(乙烷-2，1-二基)二氧)二(N，-羟基丙脒) 对3，3，-(2，2，-(甲基氮烷二基)二(乙烷_2，1_ 二基)二氧)二丙腈(1克，4.4 毫摩尔)用NH2OH(0.82毫升，13. 3毫摩尔)在Et0H(10毫升)中进行处理，获得为油状物 小时。蒸发除去溶剂和过量NH2OH,残余物进行冷冻干燥，获得为粘性油状物的3，3’ -(乙 基丙脒) 对3，3，_(哌嗪-1，4-二基)二丙腈(1克，5. 2毫摩尔)和NH2OH(50 %水溶液， 0. 96毫升，15. 6毫摩尔)的Et0H(10毫升)溶液加热回流24小时，然后，将混合物冷却至 室温。过滤收集形成的固体，用高真空管线干燥，获得为白色固体的3，3’ _(哌嗪-1，4-二 基)二(N，-羟基丙脒)(1.25克，93.3% )，分解温度(decp)238°C (在高于220°C变为棕 色)。氰乙基化的山梨糖醇化合物与羟胺反应生成1，2，3，4，5，6_六-0-[3-(羟基氨 基)-3_亚氨基丙基己糖醇
于80°C，对山梨糖醇的氰乙基化产物(0. 48克，0. 96毫摩尔)和NH2OH(50%水溶 液，0.41毫升，0.44克，6. 71毫摩尔)的EtOH(5毫升)溶液搅拌24小时。蒸发溶剂，对残 余物进行NMR分析，显示不完全转化。将产物溶解于水(10毫升)中，加入EtOH(100毫升) 和NH2OH(0.5克，7. 6毫摩尔)。于80°C再搅拌混合物7小时。反应后除去全部挥发物，获 5当量)48小时。减压下蒸发溶剂，在残余物中加入水(10毫升。用二氯甲烷(100毫升)萃取该混 合物，有机萃取液在减压下蒸发。残余物通过柱色谱法进行纯化，获得为白色结晶固体的产 物N’-羟基苯脒(1. 32克，100% )，mp 79-81°C (文献值79-80°C )。该方法适用于具有苯 环的所有原料。3-苯基丙腈反应生成N’ -羟基-3-苯基丙脒 按照与制备N’ 在回流条件下在Et0H(42. 5毫升)中对邻氨基苯甲腈(1克，8. 5毫摩尔)和羟胺 (50%水溶液，0. 57毫升，9. 3毫摩尔，1. 1当量)搅拌24小时，然后，在减压下萃取挥发物， 残余物在水(5毫升)和CH2Cl2 (100毫升)之间分配。在旋转蒸发器中将有机相蒸发至干， 然后用高真空管线蒸发，获得为固体的产物2-氨基-N’ -羟基苯脒(1. 16克，90. 3% )，mp 85-86 "C。邻苯二甲腈反应生成异吲哚啉-1，3-二酮二肟 在回流条件下对邻苯二甲腈(1克，7. 8毫摩尔)和羟胺(1.9毫升，31. 2毫摩尔， 4当量)在EtOH(25毫升)中搅拌60小时，然后，减压下除去挥发物。残余物用Et0H(2毫 升)和CH2C12(2毫升)洗涤，获得为淡黄色固体的环化产物异吲哚啉-1，3-二酮二肟(1. 18 克，85.4%)，mp 272-275°C (分解)(文献值 271°C )。2-氰基苯基乙腈反应生成环化产物3-氨基异喹啉-1 (4H)-酮肟或3_(羟基氨 基)-3，4-二氢异喹啉-1-胺 在回流条件下对2-氰基苯基乙腈(1克，7毫摩尔)和羟胺(1. 7毫升，28. 1毫摩 尔，4当量)在Et0H(25毫升)中搅拌60小时，然后，减压除去挥发物。残余物用EtOH-水 (1 6毫摩尔，1.5当量)在EtOH(7毫升)中反应，获得为浅橙色固 体的N，-羟基肉桂脒(0. 88克，70% )，mp 85-87°C (文献值93°C )。5-氰基-2-苯并[c]呋喃酮反应获得产物N’ -羟基-1-氧代-1，3-二氢异苯并 呋喃-5-甲脒哌嗪的氰乙基化于室温对5-氰基-2-苯并[c]呋喃酮(1克，6. 28毫摩尔)和羟胺(50%水溶液， 0. 77毫升，0. 83克，12. 6毫摩尔，2当量)的EtOH(50毫升)溶液搅拌60小时，然后回流条 件下搅拌3小时。冷却至室温后静置过夜，过滤收集形成的固体，用高真空管线干燥，获得 为白色固体的产物N’-羟基-1-氧代-1，3- 二氢异苯并呋喃-5-甲脒(1. 04克，86. 2% )， mp 223-226 °C (分解)。4-氯苯基氰反应获得产物4-氯-N’ -羟基苯脒 在回流条件下对4-氯苯基氰(1克，7. 23毫摩尔)和羟胺(50 %水溶液，0. 67毫 升，10. 9毫摩尔，1.5当量)的Et0H(12.5毫升)溶液搅拌48小时。减压下除去溶剂，残余 物用CH2Cl2 (10毫升)洗涤，获得为白色固体的产物4-氯-N’-羟基苯脒(0. 94克，76% )， mp 133-135°C。3-(苯基氨基)丙腈反应生成N’ 在减压下浓缩，残余物通过柱色谱法进行纯化(二氧化硅，Et2O)，获得为白色固体的N’-羟 基-3-(苯基氨基)丙脒(0.77 克，62. 8%)，mp 93-95°C (文献的 mp 91-91. 5°C )。4-吡啶甲腈反应获得产物N’ -羟基异烟脒回流条件下对吡啶甲腈(I克，9. 6毫摩尔)和羟胺(50%水溶液，0. 88cm, 14. 4毫 摩尔，1. 5当量)在EtOH(10毫升)中搅拌18小时，然后，减压下除去挥发物，残余物用EtOH 重结晶，获得为固体的产物N，-羟基异烟脒(1.01克，76. 7% )，mp 203_205°C。由异丁醛、丙二酸二乙酯、氰基乙酰胺、氨基乙酸酐、氨基乙酸和丙二腈氰乙基化 的化合物，然后与羟胺反应并不能生成相应的偕胺肟。但是，这些单氰乙基化或多氰乙基化 的产物显示其本身具有良好的螯合性质，可以用于从铜表面清除残余物。以下结构式图示使用偕胺肟化合物的金属络合。

两个偕胺肟基团俘获一个[M] [M-0]2+:金属氧化物的离子关于本发明，如下面更充分描述的，要求保护的化合物可以应用于构成本发明背 景技术的技术领域中的应用，这些背景技术包括以下美国专利，其内容全文结合于本文。本发明的实施方式的实施例将5 个羟胺游离碱(50% )溶液的样品与 lppm，5ppm, IOppm, 25ppm和 50ppm FeCl3 接触。然后将这些溶液浸在保持50°C的恒温水浴。24小时后48小时后取样品测定残余羟 胺含量。
51 结果显示，在50°C被50ppm氯化铁(III)污染的羟胺在48小时分解57%。实施例2 与美国专利第3，480，391号的比较例。在以下用各种腈、偕胺肟和异羟肟酸化合物稳定的羟胺溶液中加入50ppm的FeCl3 溶液。将这些溶液置于50°C水浴中保持24小时。24小时后，采用滴定方法分析羟胺浓度。
所有测试的化合物提供羟胺进一步的稳定性。将实施例1的结果与实施例2结果 比较，显示实施例1的羟胺样品分解约30%。观察到分子量小于约200的腈使羟胺的分解 大于化合物A07(该化合物通过乙二胺与丙烯腈反应，然后转化为偕胺肟(其化学名为3，3，，3”，3”，-(乙烷-1，2-二基二 (氮烷三基))四(N，-羟基丙脒)制备)。实施例3
含1，2，3，4，5，6-六-0-[3-(羟基氨基)_3_亚氨基丙基己糖醇的偕胺肟分子的溶 液比不含任何稳定剂的溶液提供清洁溶液更好的稳定性。实施例4将以下具有不同碳数和分子量的腈化合物引入羟胺游离碱溶液。从各样品提取10 毫升，并加入100微升Fe原料(IOOOppm)，其Fe的有效剂量是lOppm。于50°C，24小时后， 分析样品的HDA%。结果显示，腈化合物与羟胺反应形成相应于的偕胺肟分子，即使在该溶 液中加入IOppm铁也能进一步稳定羟胺溶液。
由腈制备的特定偕胺肟化合物的列表 通过亲核化合物的氰乙基化由腈制备的具体偕胺肟化合物的列表 虽然参照各种具体的材料、步骤和实施例描述和说明了本发明，但是应理解，本发 明不受为此目的所选择的特定材料和步骤的组合的限制。如本领域技术人员所理解的，可 包含这些细节的许多变化。本发明人的意图是所述详细说明和实施例仅仅被认为是示例性 的，本发明真正的范围和精神由所附权利要求说明。在本申请中引用的所有参考文献，专利 和专利申请和其它出版物的全部内容都通过参考结合于本文。
一种防止羟胺分解或使其稳定的方法，该方法包括使羟胺与有效量的偕胺肟化合物接触，其中，所述偕胺肟化合物通过羟胺与腈化合物的反应制备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述羟胺以水溶液形式存在。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偕胺肟具有以下结构式中的任一种或 者其互变异构体 其中，X是抗衡离子，R，Ra, Rb和R。独立地选自下组烷基、杂烷基、芳基和杂芳基，其中 的烷基、杂烷基、芳基和杂芳基任选地被取代。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，R是任选取代的烷基。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，R是任选取代的杂烷基。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，R包含10个以上的碳。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各结构式的分子量大于200。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偕胺肟具有以下结构式 其中，R1和R2独立地选自下组氢、烷基、杂烷基、芳基和杂芳基；R3是烷基、杂烷基、芳 基和杂芳基，其中的烷基、杂烷基、芳基和杂芳基任选地被取代；Y是O、NH或N0H。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偕胺肟具有以下结构式 其中，R1, R2, R4, R5, R6和R7独立地选自下组氢、烷基、杂烷基、芳基和杂芳基；R3是烷 基、杂烷基、芳基和杂芳基，其中的烷基、杂烷基、芳基和杂芳基任选地被取代；Y是O、NH或 NOH。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偕胺肟选自下组 1，2，3，4，5，6-六-O-[3-(羟基氨基)_3_亚氨基丙基己糖醇； 3，3，，3”，3”，_(乙烷-1，2-二基二 (氮烷三基))四(N，-羟基丙脒)； 3,3' _(乙烷-1，2-二基二(氧))二(N，-羟基丙脒)；3-( 二乙基氨基)-N’ -羟基丙脒；，3,3' _(哌嗪-1，4-二基)二(N’ -羟基丙脒)；3-(2-乙氧基乙氧基)-N’ -羟基丙脒；3-(2-(2-( 二甲基氨基)乙氧基)乙氧基)-N’ -羟基丙脒；N’ -羟基-3-(苯基氨基)丙脒；，3，3，，3"-次氮基三(N，-羟基丙脒)；，3，3，-(2，2_ 二( (3-(羟基氨基)-3-亚氨基丙氧基)甲基)丙烷-1，3-二基)二(氧) 二(N-羟基丙脒)；，3，3，-(2，2，_(甲基氮烷二基)二(乙烷-2，1-二基)二(氧))二(N，-羟基丙脒)； N，N- 二(3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙基)乙酰胺； 3,3' -(2-(N’ -羟基亚氨基氨基甲基)苯基氮烷二基)二(N’ -羟基丙脒)； 3，3，_(2，2，-(3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙基氮烷二基)二(乙烷-2，1-二基))二 (氧)二(N’ -羟基丙脒)； N’，3-二羟基丙脒； NN，-羟基乙脒； N’-羟基-3-(甲基氨基)丙脒； 3,3'-氮烷二基二(N’ -羟基丙脒)； 3_氨基-3-(羟基亚氨基)丙酸； 3-氨基-3-(羟基亚氨基)丙酰胺； N' 1,N' 10-二羟基癸二(脒)； N’ _羟基异烟脒； 2-二羟基乙脒；2-氯-N’-羟基乙脒； 2_氨基-N’ -羟基苯脒；，2,2'-氮烷二基二(N，-羟基乙脒)；N’ -羟基-1-氧代-1，3- 二氢异苯并呋喃-5-甲脒；，3-氨基异喹啉-1(4H)_酮肟；3-(羟基氨基)_3，4-二氢异喹啉-1-胺； N’ _羟基肉桂脒；4-氯-N’-羟基苯脒； 和其盐。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腈化合物通过亲核化合物与丙烯腈的氰乙基化制备。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述亲核化合物选自下组a.含一个或多个-OH或-SH基团的化合物；b.含一个或多个-NH-基团的化合物；c.具有与羰基相邻的-CH-、-CH2-或-CH3基团的酮或醛；和d.丙二酸酯，丙二酰胺和氰基乙酰胺。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述含一个或多个-OH或-SH基团的化合物是醇、酚、肟、硫化氢和硫醇。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述含一个或多个-NH-基团的化合物是 氨、伯胺和仲胺、胼和酰胺。
本发明涉及偕胺肟用于防止羟胺化合物的不良分解或使其稳定的应用。
发明者W·M·李 申请人:Ekc技术公司