苯并杂环类化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种苯并杂环类化合物及其应用。具体地，本发明专利技术提供了如本文式(I)所示的化合物，该类化合物组成的萃取剂对锂离子萃取率高，对锂同位素具有很高的分离系数，能够实现锂同位素的高效萃取分离。

Benzoheterocyclic compounds and their applications

The invention discloses a benzoheterocyclic compound and its application. Specifically, the present invention provides compounds as shown in formula (I) in this paper. The extractant composed of these compounds has high extraction rate for lithium ion and high separation coefficient for lithium isotopes, and can realize high extraction separation of lithium isotopes.

【技术实现步骤摘要】
苯并杂环类化合物及其应用
本专利技术属于化工领域。具体地，涉及苯并杂环类化合物及其在锂同位素萃取分离中的应用。
技术介绍
锂同位素(即锂-7和锂-6)是重要的能源材料，天然的锂元素中，这两种同位素的丰度分别为92.48％和7.52％。经过分离浓缩后，锂-7同位素材料(丰度>99.995％)是钍基熔盐反应堆中为必不可少的熔盐冷却剂，同时，高丰度的锂-7同位素也是压水反应堆中的pH调节剂。另一方面，高丰度的锂-6同位素是可控热核聚变堆中的必须燃料。国内外文献中报道的锂同位素的分离方法有：物理方法(如电磁法、分子蒸馏法和气体扩散法等)和化学方法(如电迁移法、电解法、锂汞齐交换法和溶剂萃取交换法等)(核化学与放射化学，1991，13，1)。在同位素分离中，对于重同位素用物理方法比较有利；而对于轻同位素，则化学方法效率较高，物理方法投资巨大、效率很低。锂同位素属于轻同位素，且锂没有适当的气态化合物，因此物理方法分离锂同位素仅处于探索阶段。在化学方法中，锂元素不存在气液化学交换法，而液固化学交换法很难实现逆流多级级联，因此只能采用液液化学交换法。迄今为止，能够工业化分离锂同位素的方法是锂汞齐液液化学交换法(Chem.Phys,1976,64,1828)，但是该方法需使用大量的汞，对操作人员和环境产生严重危害，且不能满足日益增长的产品需求。专利技术专利申请CN201210274233.1和CN201210274356.5采用液固化学交换法，开发了冠醚类聚合物分离体系，该体系虽具有较高的单级分离系数，但液固分离法难以实现多级级联富集和放大生产。采用液液化学交换法，已发展的萃取法分离体系有：中性溶剂萃取体系(如异戊醇/LiBr体系)、离子交换体系(如己酸/煤油体系)、螯合萃取体系(如苏丹I-TOPO体系)等，但是这些萃取体系均具有较低的分离系数α值(约1.010)(原子能科学技术，1987，21，433)。专利技术专利申请CN201510952278.3、CN201510952117.4和CN201510976889.1报道了冠醚类和杂氮冠醚类萃取剂，其有机相富集物为锂-6。专利技术专利CN103801194和CN104140379报道了多芳环类萃取剂，其有机相中富集物为锂-7。现有技术方法中，还存在污染严重、分离系数不高、萃取率低、萃取反应速度慢、不易操作、反萃效率低等缺陷，迫切需要开发安全、绿色、高效的化合物用于锂同位素的萃取分离。
技术实现思路
本专利技术提供了一类可用于高效、快速萃取分离锂同位素的苯并杂环类化合物。本专利技术的第一方面，提供了一种式(I)化合物，其中，A1选自N或CH；A2选自N或CH；和A1和A2至少有一个为N；R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素、硝基、未取代或卤素取代的C1-8烷基、C1-8烷氧基、未取代或卤素取代的苯基。在另一优选例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素、未取代或卤素取代的C1-8烷基。在另一优选例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素或卤素取代的C1-8烷基。在另一优选例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素或-CF3。在另一优选例中，所述卤素为氟、氯或溴。在另一优选例中，R1、R2和R3为氢。在另一优选例中，R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素或卤素取代的C1-8烷基。在另一优选例中，R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素或-CF3。在另一优选例中，R1、R2和R3为氢，且R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素或卤素取代的C1-8烷基。在另一优选例中，所述化合物选自：在另一优选例中，所述化合物选自：本专利技术第二方面，提供了一种萃取剂，其包含如本专利技术第一方面所述的式(I)化合物以及稀释剂。在另一优选例中，所述的稀释剂选自下组：戊醇、辛酮、氯仿、石油醚、四氯化碳、硝基苯、庚烷、辛烷、煤油、环己烷、正己烷、十二烷、甲苯、二甲苯、二氯苯、三氯苯、二乙苯、溴苯、苯甲醚、硝基甲烷、2-甲基环己酮、氯苯、甲基异丁酮、二苯醚，及其组合。在另一优选例中，所述稀释剂选自下组：三氯苯、氯仿、甲基异丁酮、辛酮，及其组合。在另一优选例中，所述所述式(I)化合物在所述萃取剂中的摩尔浓度为0.01～2.5mol/L，较佳地，0.05-1.5mol/L，更佳地0.08-1mol/L，最佳地，0.8-0.5mol/L。在另一优选例中，所述的萃取剂还含有改质剂，所述的改质剂选自下组：四辛基溴化铵、四辛基氯化铵、十烷基三甲基氯化铵、苄基二甲基苯基氯化铵、三癸基甲基氯化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、三辛基甲基硫酸铵、三辛基甲基碳酸铵、双十烷基二甲基溴化铵、三壬基甲基氯化铵、三辛基甲基溴化铵、三辛基甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵，及其组合。在另一优选例中，所述的改质剂选自下组：苄基二甲基苯基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、甲基异丁酮、三癸基甲基氯化铵、三辛基甲基硫酸铵，及其组合。在另一优选例中，所述改质剂在所述萃取剂中的浓度为0.01-1mol/L，较佳地，0.05-0.5mol/L，更佳地，0.08-0.3mol/L。本专利技术第三方面，提供了如本专利技术第二方面所述的萃取剂的用途，用于萃取分离锂同位素。本专利技术第四方面，提供了一种锂同位素萃取分离方法，所述方法包括步骤：(1)将如本专利技术第二方面所述的萃取剂，与含有锂离子的水相接触并萃取，得到含有富集了锂-7同位素的有机相；(2)用反萃剂对步骤(1)得到的有机相进行反萃处理，收集水相，从而得到分离后富集了锂-7同位素的产品。在另一优选例中，所述锂离子来自Li2SO4、Li2CO3、LiNO3、LiCl、LiBr、LiSCN、LiClO4、LiI、Li3PO4、CF3COOLi、CCl3COOLi、LiOH，或其组合。在另一优选例中，所述锂离子来自Li2SO4、LiCl、LiOH、LiI，或其组合。在另一优选例中，步骤(1)中，所述锂离子在所述水相中的摩尔浓度为0.01-3mol/L，较佳地，0.05-2mol/L，更佳地0.1-1mol/L，最佳地，0.1-0.5mol/L。在另一优选例中，步骤(1)中，所述萃取剂与所述含有锂离子的水相的体积比为0.1-10:1，较佳地，0.5-8:1，更佳地，1-6:1，最佳地，2-5:1。在另一优选例中，步骤(1)中，所述水相还包含碱。在另一优选例中，所述碱选自：NaOH、KOH，LiOH，及其组合。在另一优选例中，所述碱为氨水。在另一优选例中，所述碱在所述水相中的浓度为0.5-10mol/L，较佳地，1-8mol/L，更佳地，2-5mol/L。在另一优选例中，步骤(1)中，所述萃取的时间为1-3min，较佳地，1-2min。在另一优选例中，所述的反萃剂为水或无机盐的水溶液，其中所述无机盐选自：钠盐、铵盐、钾盐，及其组合。在另一优选例中，所述钠盐选自：NaCl、NaBr、NaI、Na2SO4、NaNO3，及其组合。在另一优选例中，所述铵盐选自：NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3，及其组合。在另一优选例中，所述钾盐选自：KCl、K2SO4，及其组合。在另一优选例中，所述反萃剂中无机盐的摩尔浓度为0.01-1mol/L，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.式(I)化合物，

【技术特征摘要】
1.式(I)化合物，其中，A1选自N或CH；A2选自N或CH；A1和A2至少有一个为N；和R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地为氢、卤素、硝基、未取代或卤素取代的C1-8烷基、C1-8烷氧基、未取代或卤素取代的苯基。2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1、R2和R3为氢。3.如权利要求1所述的化合物，其中所述的化合物选自：4.一种萃取剂，其包含权利要求1所述的式(I)化合物以及稀释剂。5.如权利要求4所述的萃取剂，其特征在于，所述的稀释剂选自下组：戊醇、辛酮、氯仿、石油醚、四氯化碳、硝基苯、庚烷、辛烷、煤油、环己烷、正己烷、十二烷、甲苯、二甲苯、二氯苯、三氯苯、二乙苯、溴苯、苯甲醚、硝基甲烷、2-甲基环己酮、氯苯、甲基异丁酮、二苯醚，及其组合。6.如权利要求4所述的萃取剂，其特征在于，所述所述式(I)化合物在所述萃取剂中的摩尔浓度为0.01～2.5mol/L，较佳地，0.05-1.5mol/L，更佳地0.08-1mol/L，最佳地，0.8-0.5mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，徐永昌，郑卫琴，胡金波，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31