고 순도 nonsymmetric dialkylphosphinic 산 extractants의 합성에 대 한 프로토콜 제시, 복용 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) 예를 들어 phosphinic 산.
고 순도 nonsymmetric dialkylphosphinic 산 extractants의 합성에 대 한 프로토콜 제시, 복용 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) 예를 들어 phosphinic 산.
우리 선물의 합성 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) 고 순도 nonsymmetric dialkylphosphinic 산 extractants의 합성에 대 한 메서드를 보여 주기 위해 예제로 phosphinic 산. 낮은 독성 나트륨 hypophosphite 올레와 반응 인 소스는 (2, 3-디 메 틸-1-butene) 중간 monoalkylphosphinic 산을 생성 하기 위해 선정 되었다. 소나만 monoalkylphosphinic 산 dialkylphosphinic 산 수 없습니다 때문에 소나로 반작용 하는 동안 amantadine∙mono alkylphosphinic 산 성 소금 형성 소나 반응 수로 dialkylphosphinic 산 성 부산물을 제거 하 채택 되었다 그것의 큰 입체 지 장입니다. 순화 monoalkylphosphinic 산 다음 올레 B (diisobutylene) nonsymmetric dialkylphosphinic 산 (NSDAPA)를 가진 반응 했다. Unreacted monoalkylphosphinic 산 간단한 기본 산 후 처리에 의해 쉽게 제거 될 수 있다 고 다른 유기 불순물 코발트 소금의 강 수를 통해 밖으로 분리 될 수 있다. 구조는 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) phosphinic 산 31P NMR, 1H NMR, ESI-MS, 및 FT-적외선에 의해 확인 되었다 순도 potentiometric 적정 방법으로 결정 했다 고는 나타냅니다 순도 96%를 초과할 수 있습니다.
산 성 organophosphorus extractants 추출 및 분리 희토류 이온1,2, (공동/Ni3,4) 같은 비-철 금속, 희귀 금속 (전통적인 hydrometallurgy 필드에서 널리 이용 된다 Hf/Zr5, V6,7), 같은 actinides8, 등. 최근 몇 년 동안, 그들은 또한 높은 수준의 액체 폐기물 처리9보조 자원 재활용 분야에 더 많은 관심을 받고 있다. 디-(2-ethylhexyl) 인산 D2EHPA (P204), 2-ethylhexylphosphoric 산 성 모노-2-ethylhexyl 에스테 르 (EHEHPA, 88A, PC 또는 P507) 그리고 디-(2, 4, 4'-trimethylpentyl)-phosphinic 산 (Cyanex272), dialkylphosphoric 산의 대표는 alkylphosphoric 산 성 모노 알 킬 에스테 르 및 dialkylphosphinic은 각각, 가장 일반적으로 사용 되는 extractants 있습니다. 그들의 산 성도 다음 순서로 감소: P204 > P507 > Cyanex 272. 해당 추출 능력, 추출 용량 및 스트립 산 성도 모두 P204 순서는 > P507 > Cyanex 272, 반대 순서로 분리 성능입니다. 이 3 개의 extractants는 대부분의 경우에 효과적입니다. 그러나, 여전히 몇 가지 조건이 있다 어디 있는지 너무 효율적: 무거운 희토류 분리는 기존 하는 주요 문제는 가난한 선택도 및 P204 및 P507, 높은 스트립 산 낮은 추출 용량 및 유제 경향 동안에 Cyanex 272에 대 한 추출. 따라서, 소설 extractants의 개발은 최근 몇 년 동안에서 큰 관심을 받고 있다.
Dialkylphosphinic 산 extractants의 클래스는 새로운 extractants를 개발 하는 가장 중요 한 연구 측면 중 하나 간주 됩니다. 최근 연구에 dialkylphosphinic 산의 추출 능력 알 킬 치환 기10,11의 구조에 크게 의존 했다. 그것은 Cyanex 27212의 그것 보다 낮은 P507의 그것 보다 훨씬 더 높은에서 광범위 한 수 있습니다. 그러나, 소설 dialkylphosphinic 산 extractants의 탐험은 상업 올레 구조10,12,13,,1415, 제한 16. Dialkylphosphinic 산 extractants 또한 그리 반응 방법으로 종합 될 수, 있지만 반응 조건은 엄격한12,17입니다.
NSDAPA, 2 개의 alkyls는 다른, 새로운 extractants의 탐험에 문을 엽니다. Dialkylphosphinic 산의 구조 더 다양 한와 그것의 추출 및 분리 성능을 모두 알 킬 구조를 수정 하 여 미세 조정 수 있습니다. NSDAPA의 전통적인 합성 방법 높은 독성, 엄격한 반응 조건, 그리고 어려운 정화 같은 많은 단점이 인 원본으로 PH3 사용. 최근 우리 NSDAPA 한 인 ( 그림 1참조) 소스와 성공적으로 합성 3 NSDAPAs18나트륨 hypophosphite를 사용 하 여 합성 하는 새로운 방법을 보고. 이 상세한 프로토콜 새로운 실무자 실험을 반복 하 고 NSDAPA extractants의 합성 방법 마스터 수 있습니다. 우리 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) 예를 들어 phosphinic 산. 이름 및 올레 A, 중간 모노-alkylphosphinic 산, 올레 B, 및 해당 NSDAPA의 구조는 표 1에 표시 됩니다.
1. 합성의 모노-(2, 3-dimethylbutyl)에 phosphinic 산 18 , 19
2. 모노-(2, 3-dimethylbutyl) phosphinic 산의 정화
3. 합성 (2, 3-dimethylbutyl) (2,4,4 '-trimethylpentyl) phosphinic 산
4. 정화 (2, 3-dimethylbutyl) (2,4,4 '-trimethylpentyl) phosphinic 산
31 P NMR 스펙트럼 수집 했다 모노-(2, 3-dimethylbutyl) phosphinic 산에 대 한 정화 전후 소나 메서드 (그림 1-b). 31 P NMR 스펙트럼, 1H NMR 스펙트럼, MS 스펙트럼 및 FT-적외선 스펙트럼에 대 한 수집 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) phosphinic 산 (참조 그림 3, 그림 4, 그림 5, 그림 6, 각각) 후 코발트 소금 강 수 방법으로 정화입니다. Potentiometric 적정 곡선의 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) phosphinic 산 했다 기록된 (그림 7)19.
모노-alkylphosphinic 산 합성을 하는 동안 그것은 해당 dialkylphosphinic 산 성 부산물의 생성을 피하기 위해 어려운 (참조 그림 1는)는 기본 산 후 처리에 의해 제거할 수 없습니다. 그림 2는에 디-(2, 3-dimethylbutyl) phosphinic 산의 흡수 피크 (62.507 ppm)에 대 한 이유입니다. 올레 A 1 octene 또는 cyclohexene 일 때, 비슷한 현상 발생18. 2, 4-디 메 틸-1-heptene, 9 개의 탄소 원자를 포함 하는 테스트도 하지만 같은 현상 또한 발생 했습니다. 그림 2 b 31P NMR 스펙트럼의 순수한 모노-(2, 3-dimethylbutyl) phosphinic 산을 보여줍니다.
구조적 특성은 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) phosphinic 산.
31 P (243 m h z, CDCl3) NMR δ (그림 3): 61.40 (s). 1 H NMR (600mhz, CDCl3) δ (그림 4): 0.82-0.88 (m, 6 H 2CH3), 0.92 (s, 9h, 3CH3), 1.01-1.04 (m, 3h, CH3), 1.12 1.15 (m, 3h, CH3), 1.15-1.21 (m, 1 시간), 1.32 1.38 (m, 1 시간), 1.41-1.49 (m, 1 시간) 1.51-1.60 (m, 1 시간), 1.61-1.78 (m, 3 H), 1.87-1.95 (m, 1 시간), 2.04-.14 (m, 1 시간), 11.862 (s, 1 H, 오하이오).
ESI-MS (+) m/z (그림 5는): 263 [M + H]+, 304 [M + C3H6]+, 525 [2 M + H]+, 547 [2 M + 나]+, 567 [2 M + C3H7]+. ESI-MS (-) m/z (그림 5b): 261 [M-H]-, 523 [2 M-H]-, 566 [2 M + C3H7-H]-. FT-적외선 wavenumbers (cm-1) (그림 6): 2876.55 2902.84 C-H 스트레칭, 2619.51 O-H 스트레칭 이합체 형성, 1667.29 O-H 벤딩, 1467.91 C H 절곡, 1366.13 C H 락, tert-부 틸 그룹의 1237.41 C C 스트레칭으로 인 한 1165.57 P = O 스트레칭, 962.69 P-O(H) 스트레칭, 821.97 P C 스트레칭. 관련 진동 특성 밴드 phosphonic 산, 인산 산 및 다른 phosphinic 산20,21와 유사 하다.
31P, 1H NMR 스펙트럼, ESI MS 스펙트럼 및 FT-적외선 스펙트럼의 구조 확인 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) phosphinic 산. Potentiometric 적정 결과 (그림 719) 최종 제품의 순도 96%를 초과할 수 있습니다 나타냅니다.

그림 1. NSDAPA 산의 합성 경로입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 2. 31 모노-(2, 3-dimethylbutyl) phosphinic (한) 전에 산과의 (b) P NMR 스펙트럼 (243 m h z, CDCl3) 소나 메서드에서 정화 후. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 3. 31 P NMR 스펙트럼 (243 m h z, CDCl3)의 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl)는 코발트 정화 후 phosphinic 산 소금 강 수 방법. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 4. 1 H NMR 스펙트럼 (600mhz, CDCl3)의 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl)는 코발트 정화 후 phosphinic 산 소금 강 수 방법. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 5. ESI MS 스펙트럼의 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) 코발트 정화 후 phosphinic 산 소금 강 수 방법, (한) 긍정적이 고 (b) 부정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 6. FT-적외선 스펙트럼의 순수 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl)는 코발트 정화 후 phosphinic 산 소금 강 수 방법. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 7. Potentiometric 적정 곡선의 (2, 3-dimethylbutyl) (2, 4, 4'-trimethylpentyl) phosphinic 산 (m = 0.1270 g) 0.1127 mol/L NaOH와 75% 알코올 (v/v)에서.이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
프로토콜 내에서 가장 중요 한 단계는 모노-alkylphosphinic 산 합성입니다 (그림 1a). 이 반응에서 높은 수율 및 적은 dialkylphosphinic 산 성 부산물이 좋습니다. NaH2포2/olefin A의 어 금 니 비율 증가 수율 향상 되며 dialkylphosphinic 산 성 부산물의 생성을 억제. 그러나, 큰 NaH2포2 복용량 또한 비용을 증가 하 고 교 반 문제가 발생할. NaH2포2/olefin A의 기본 어 금 니 비율은 3:1입니다. 용 매로 THF n보다 낫다-옥 탄, 1, 4-dioxane 및 cyclohexane이이 반응에서. 창시자로 DTBP 2, 2-azobisisobutyronitrile (AIBN)18보다 낫다. 모노-alkylphosphinic 분리 하 디 alkylphosphinic 산 성 부산물에서 산 소나 메서드 수 있다 채택 될. 모노-alkylphosphinic 산 디 alkylphosphinic 산의 큰 공간 제한으로 인해 수 없습니다 하는 동안 유기 솔루션에 여전히 남아 백색 강 수를 생성 하는 소나로 반응 수 있습니다. 흰색 강 수 여과, 여 고 추가 무기 강한 산 (HCl 또는 H2를 너무 좋아4) 모노-alkylphosphinic 산 및 디-alkylphosphinic 산의 분리를 완료 하는 모노-alkylphosphinic 산을 다시 생성 하려면 부산물은 실현 될 수 있다.
NSDAPA 합성 (그림 1b)에 어 금 니 올레 B/모노-alkylphosphinic 산의 비율은 1:1 보다 더 많은 (2:1-4: 1은 기본) 초과 올레 B 솔벤트의 역할. 비록 올레 B 초과에서, 모노-alkylphosphinic 산 완전히 반응 수 없습니다. Unreacted 모노-alkylphosphinic 산 (NaOH, KOH) 같은 기지와 반응 때 유기 단계에서 수성 단계에 들어갈 것 이다 그래서 기본 산 후 치료 하면 쉽게 제거할 수 있습니다. 기본 산 후 치료 중에서 NSDAPA 항상 유기 단계에 남아 하 고 따라서 원유 제품 항상 unreacted 올레 B, 자유 래 디 칼 조각, 올리고, 등유기 불순물을 포함. 이러한 유기 불순물은 Co NSDAPA 복합물의 용 해도 매우 작은 얼음 아세톤, 아세톤에 용 해. 이 차이가 더 NSDAPA를 정화 하는 방법을 제공: Co NSDAPA 복합물을 형성, 복잡 한 유기 불순물 제거를 얼음 아세톤으로 세척 다음 강한 산을 추가 하는 Co2 + NSDAPA 반응 (같은 H2이렇게4 또는 HCl)에 NSDAPA를 다시 생성 하려면 복잡입니다.
이 프로토콜 NSDAPA 합성 및 정화에 대 한 보편적인 방법을 설명합니다. PH3 인 원본으로 전통적인 NSDAPA 합성 방법에 비해, 우리의 메서드는 낮은 독성, 온화한 반응 조건, 쉬운 정화, 그리고 대규모 생산을 위한 잠재력의 장점이 있습니다. 이 메서드는 dialkylphosphinic 산의 성능을 세밀 하 게 조정 하는 방법을 제공 합니다. P204, P507, Cyanex 272 등 다른 organophosphorus 산 extractants, 처럼 NSDAPA hydrometallurgy 추출 및 희토류 이온, 비-철 금속, 희귀 금속, actinides, 등등의 분리에 대 한 소송에 사용할 수 있습니다. NSDAPA의 합성 방법 우리의 탐험이 클래스 extractants의 잠재적인 분리 시스템의 수를 가능 하 게.
저자는 공개 없다.
이 작품은 자연 과학 재단의 중국 국가 (21301104), 중앙 대학 (FRF-TP-16-019A3), 그리고는 주 키 연구소의 화학 공학 (SKL-체-14A04)에 대 한 근본적인 연구 자금에 의해 지원 되었다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2,3-dimethyl-1-butene | Adamas 시약 Co., Ltd. | 분자식 : C 6 < / sub>< / span>H < / span >12 < / sub>< span >, 순도 ≥ 99% | |
| 디이소부틸렌 | 상하이 알라딘 바이오 화학 기술 Co., LTD | 분자식 : C 8< / sub>< / >H< / span>16< / sub>< span >, 순도 97% | |
| acetic acid | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 분자식 : C 2 < / sub>< / span>H < / span>4 < / sub>< span >O< / span>2< / span>, 순도 ≥ 99.5% | |
| di-tert-butylnperoxide | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd. | 분자식 : C 8 < / sub>< / span>H < / span> 18< / sub>< span >O< / span >2< / sub>< / span>, 순도 ≥ 97.0% | |
| tetrahydrofuran | Beijing Chemical Works | 분자식 : C 4 < / sub>< / span >H < / span >8< / sub>< / span>O, 순도 A.R. | |
| ethyl ether | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 분자식 : C 4 < / sub>< / span >H < / span>10 < / sub>< span >O, 순도 &GE; 99.7% | |
| 에틸 아세테이트 | Xilong Chemical Co., Ltd. | 분자 수식 : C 4 < / sub><>< / span class ="font7 ">H < / span >8 < / sub>< >O< / span >2< / sub>< / span>, 순도 ≥ 99.5% | |
| acetone | Beijing Chemical Works | 분자식: C3H6O, 순도 &GE; 99.5% | |
| 수산화나트륨 | Xilong Chemical Co., Ltd. | 분자식 : NaOH, 순도 ≥ 96.0% | |
| 농축 황산 | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd. | 분자식 : H2SO4, 순도 95-98% | |
| hydrochloric acid | Beijing Chemical Works | 분자식 : HCl, 순도 36-38% | |
| 염화나트륨 | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd. | 분자식 : NaCl, 순도 ≥ 99.5% | |
| 무수 마그네슘 황산염 | Tianjin Jinke Institute of Fine Chemical Industry | 분자식: MgSO4, 순도 ≥ 99.0% |