Preparación y purificación de estabilizantes de hidroxilamina.

Un procedimiento para preparar ácido cis- o trans-1, 2-diaminociclohexano-N,

N, N’, N’-tetraacético que comprende las etapas de

(a) neutralizar una solución de ácido cloroacético en agua desionizada con un compuesto de base no metálica de amino o hidróxido seleccionado del grupo que consiste en hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, monoetanolamina, isopropilamina, dietanolamina, 2-amino-1-propanol, 2-amino2-etoxipropanol y mezclas de los mismos a una temperatura de menos de 10°C;

(b) hacer reaccionar dicho ácido cloroacético neutralizado con 1, 2-diaminociclohexano a una temperatura de menos de 80°C;

(c) añadir una base no metálica de amino o hidróxido seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, monoetanolamina, isopropilamina, dietanolamina, 2-amino-1propanol, 2-amino-2-etoxipropanol y mezclas de los mismos para completar la neutralización a fin de formar una mezcla acuosa;

(d) calentar la mezcla acuosa hasta una temperatura de menos de 100°C;

(e) filtrar la mezcla procedente de (d);

(f) tratar el filtrado acuoso con ácido clorhídrico hasta que se forme un precipitado;

(g) filtrar el filtrado acuoso; y a continuación

(h) recuperar ácido 1, 2-diaminociclohexanotetraacético y opcionalmente redisolver dicho ácido 1, 2diaminociclohexanotetraacético en una solución acuosa y repetir las etapas (c) .

Preparación y purificación de estabilizantes de hidroxilamina Campo de la Invención La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de compuestos de ácido 1, 2-diaminocicloalquil-N, N, N’, N’-tetraacético (CDTA) ultrapuros útiles como estabilizantes para composiciones de hidroxilamina.

Descripción de la Técnica Anterior

Los compuestos de hidroxilamina son productos químicos intermedios importantes en diversos procedimientos, especialmente en las industrias microelectrónica, farmacéutica y agrícola. En la industria microelectrónica los compuestos de hidroxilamina se utilizan en la fabricación de tarjetas de circuitos impresos, en la elaboración de chips microeléctronicos y en una tecnología similar. Por ejemplo, se utilizan extendidamente composiciones de hidroxilamina como componentes de las llamadas soluciones "decapantes" para eliminar sustancias fotorresistentes reveladas, tales como revestimientos de poliimida, de papeles metálicos. En la industria farmacéutica y en los productos químicos agrícolas, los compuestos se utilizan como un producto intermedio en diversas síntesis químicas para productos disponibles comercialmente.

La utilización de soluciones de hidroxilamina para la mayoría de estos propósitos requiere una forma del material de pureza ultraalta. Un problema principal en cada fase de la fabricación de componentes electrónicos es la contaminación. El control de la contaminación es crítico para la calidad del producto. Estos requisitos son particularmente acusados en la fabricación de circuitería de muy alta densidad y en la fabricación de precisión ultraalta. Frecuentemente, las soluciones de hidroxilamina contienen cantidades no deseables de impurezas aniónicas y catiónicas, particularmente de diversas contaminaciones de metales e iones metálicos. En las soluciones de hidroxilamina decapantes de sustancias fotorresistentes, tales impurezas, incluso en cantidades traza, cuando se introducen en un chip semiconductor durante su fabricación, tienden a producir defectos localizados en la estructura cristalina que a continuación se pueden propagar para producir picaduras no deseables y hacer el chip deficiente o incluso inútil para su propósito pretendido.

A menudo es necesario emplear hidroxilamina en forma de una solución de base libre que generalmente se libera de una sal de hidroxilamina tal como cloruro de hidroxilamina o sulfato de hidroxilamina mediante la acción de una base apropiada tal como amoníaco, hidróxidos de metales alcalinos o un alcoholato. Las soluciones neutras o alcalinas de hidroxilamina son inestables y se descomponen exotérmicamente mediante una reacción interna de oxidaciónreducción para formar amoníaco, nitrógeno, óxidos de nitrógeno y agua.

La velocidad de descomposición se acelera mediante un pH alto y una concentración alta de impurezas catalíticamente activas. A fin de evitar la descomposición de la hidroxilamina, se añade a la solución un estabilizante. Ya se conocen numerosos estabilizantes para hidroxilaminas. Sin embargo, pocos estabilizantes propuestos hasta la fecha han sido de pureza ultraalta a fin de no contaminar ni la propia solución de hidroxilamina ni las resinas de intercambio iónico utilizadas para purificar la solución.

La Patente de EE. UU. Nº 4.166.842 de Tunick et ál., que se incorpora en la presente memoria mediante referencia, divulga la purificación de hidroxilamina mediante extracción líquido/líquido.

La Patente de EE. UU. Nº 5.808.150, concedida a Michelotti, que se incorpora en la presente memoria mediante referencia, divulga estabilizar soluciones acuosas, semiacuosas o no acuosas que contienen hidroxilamina o una sal de hidroxilamina parcialmente neutralizada utilizando ácido 1, 2-diaminociclohexano-N, N, N’, N’-tetraacético ("CDTA") para minimizar la descomposición y proporcionar estabilidad durante un período más prolongado que estabilizantes conocidos tales como ácido nitrilotriacético y ácido etilendiaminotetraacético. Sin embargo, según se suministra comercialmente con propósitos de producción, el CDTA contiene una cantidad considerable de metales e iones metálicos no deseables, que incluso en las bajas cantidades estabilizantes (es decir 100 partes por millón) implican un incremento en la solución de hidroxilamina tratada del material no deseable de modo que supera el limite admisible de 10 partes por billón requerido para una solución de compuesto de hidroxilamina de calidad de pureza ultraalta.

La Patente de EE. UU. Nº 2.519.708 divulga un procedimiento para la preparación de CDTA haciendo reaccionar ácido cloroacético con 1, 2-diaminociclohexano en presencia de lejía de sosa cáustica para la neutralización de ácido cloroacético.

Claramente, hay una necesidad de un procedimiento económico y relativamente simple para producir un CDTA de pureza ultraalta, particularmente para la utilización como un estabilizante para soluciones de compuestos de hidroxilamina, que proporcione un alto rendimiento de producto aceptable para la utilización en una amplia variedad de aplicaciones, especialmente las que requieren soluciones acuosas de hidroxilamina de alta pureza.

Esta necesidad se cumple mediante un procedimiento para preparar ácido cis- o trans-1, 2-diaminociclohexanoN, N, N’, N’-tetraacético que comprende las etapas de

(a) neutralizar una solución de ácido cloroacético en agua desionizada con un compuesto de base no metálica de amino o hidróxido seleccionado del grupo que consiste en hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, monoetanolamina, isopropilamina, dietanolamina, 2-amino-1-propanol, 2-amino2-etoxipropanol y mezclas de los mismos a una temperatura de menos de 10°C;

(b) hacer reaccionar dicho ácido cloroacético neutralizado con 1, 2-diaminociclohexano a una temperatura de menos de 80°C;

(c) añadir una base no metálica de amino o hidróxido seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, monoetanolamina, isopropilamina, dietanolamina, 2-amino-1propanol, 2-amino-2-etoxipropanol y mezclas de los mismos para completar la neutralización a fin de formar una mezcla acuosa;

(d) calentar la mezcla acuosa hasta una temperatura de menos de 100°C;

(e) filtrar la mezcla procedente de (d) ;

(f) tratar el filtrado acuoso con ácido clorhídrico hasta que se forme un precipitado;

(g) filtrar el filtrado acuoso; y a continuación

(h) recuperar ácido 1, 2-diaminociclohexanotetraacético y opcionalmente redisolver dicho ácido 1, 2diaminociclohexanotetraacético en una solución acuosa y repetir las etapas (c) .

Descripción Detallada de las Realizaciones Preferidas La síntesis de ácido cis- o trans-1, 2-diaminociclohexano-N, N, N’, N’-tetraacético es un procedimiento en varias fases llevado a cabo en un medio acuoso, utilizando al menos agua desionizada pero preferiblemente agua destilada. La etapa inicial implica una reacción de neutralización que implica ácido cloroacético y una solución de base no metálica de amino o hidróxido. El ácido cloroacético se disuelve en agua en una concentración de aproximadamente 20-70 por ciento en peso y preferiblemente aproximadamente 30 por ciento en peso y la temperatura se disminuye hasta 0°C. Aproximadamente la mitad del agente de neutralización se añade a esta temperatura en la forma de una solución al 10 por ciento en peso de la solución de base no metálica de amino o hidróxido para empezar a formar un complejo iónico de ácido cloroacético-no metal manteniendo la temperatura por debajo de 10°C. Se añade cis- o trans-1, 2-diaminociclohexano y la mezcla de reacción se calienta lentamente. Utilizar cis- o trans-1, 2diaminociclohexano determina si se producirá cis- o trans-CDTA. La estereoisomería permanece inalterada. Cuando la temperatura alcanza aproximadamente 20°C la otra media porción del agente neutralizador se añade gota a gota mientras el calentamiento continúa lentamente hasta aproximadamente 75°C-80°C. Al terminar la adición del agente neutralizador, la reacción se agita y se calienta hasta aproximadamente, pero sin superar, 100°C durante una hora. Después de que se complete la reacción, la mezcla se enfría y se filtra, por ejemplo utilizando un filtro aspirador para separar cualquier cristal formado. El filtrado se acidifica lentamente con ácido clorhídrico concentrado. A aproximadamente pH 3 se empezará a formar un precipitado como cristales en el filtrado. A continuación, el filtrado se agita, típicamente durante de 5 a 10 minutos. Después del período de agitación se añade gota a gota más ácido clorhídrico hasta que se alcanza... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar ácido cis- o trans-1, 2-diaminociclohexano-N, N, N’, N’-tetraacético que comprende las etapas de

(a) neutralizar una solución de ácido cloroacético en agua desionizada con un compuesto de base no metálica de amino o hidróxido seleccionado del grupo que consiste en hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, monoetanolamina, isopropilamina, dietanolamina, 2-amino-1-propanol, 2-amino2-etoxipropanol y mezclas de los mismos a una temperatura de menos de 10°C;

(b) hacer reaccionar dicho ácido cloroacético neutralizado con 1, 2-diaminociclohexano a una temperatura de menos de 80°C;

(c) añadir una base no metálica de amino o hidróxido seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, monoetanolamina, isopropilamina, dietanolamina, 2-amino-1propanol, 2-amino-2-etoxipropanol y mezclas de los mismos para completar la neutralización a fin de formar una mezcla acuosa;

(d) calentar la mezcla acuosa hasta una temperatura de menos de 100°C;

(e) filtrar la mezcla procedente de (d) ;

(f) tratar el filtrado acuoso con ácido clorhídrico hasta que se forme un precipitado;

(g) filtrar el filtrado acuoso; y a continuación

(h) recuperar ácido 1, 2-diaminociclohexanotetraacético y opcionalmente redisolver dicho ácido 1, 2diaminociclohexanotetraacético en una solución acuosa y repetir las etapas (c) .

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la base no metálica de amino o hidróxido en la etapa (a) es diferente de la utilizada en la etapa (c) .