一种氨基磷酸基功能化离子液体及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种氨基磷酸基功能化离子液体及其制备方法和用途，其特点是以咪唑作为离子液体的阳离子基体，在咪唑侧链上引入了氨基磷酸基，实现了氨基磷酸酯功能化离子液体的合成，该功能化离子液体中的磷酸基官能团通过氨基烷基链与咪唑阳离子链接，磷酸基和氨基对铀酰金属离子都有配位作用，从而解决了常规TBP‑功能化离子液体对铀酰萃取效率低的问题。本发明专利技术的化合物可作为一种高效的萃取剂用于铀酰金属离子的萃取、乏燃料后处理领域，其优点是萃取效率高，单次萃取铀酰萃取率高达99.88％。

Amino phosphoric acid based functional ionic liquid, preparation method and application thereof

The invention discloses a phosphate amino functionalized ionic liquid and its preparation method and application thereof, which is characterized by imidazole ionic liquid as cationic substrate, amino phosphate introduced in the imidazole side chain, the phosphate synthesis of amino functionalized ionic liquids, the function of phosphate groups in ionic liquids the amino alkyl chain with imidazole cation links, phosphate and amino have coordination effect on uranium metal ions, thus solving the conventional TBP functional ionic liquid extraction of uranyl low efficiency problem. The compound of the invention can be used as an efficient extractant for the extraction of uranyl metal ions and the post treatment of spent fuel, and has the advantages of high extraction efficiency, and a single extraction uranyl extraction rate as high as 99.88%.

【技术实现步骤摘要】
一种氨基磷酸基功能化离子液体及其制备方法和用途
本专利技术属于化合物人工合成
，具体涉及一种氨基磷酸基功能化离子液体及其制备方法和用途。该氨基磷酸基功能化离子液体可用于铀酰离子萃取分离及核燃料后处理领域。
技术介绍
从乏燃料中分离回收铀对核技术的发展意义重大。目前，国际上铀分离回收的主力技术是基于PUREX流程的有机溶剂萃取技术。该技术具有成本低廉、操作简单及萃取剂与高放废液接触时间短等优点。但常规的溶剂萃取需使用大量的有机溶剂和酸碱溶液。有机溶剂的高挥发性、毒性和可燃性会造成环境污染且易引发安全事故。这些问题的妥善解决依赖于新的替代溶剂和替代技术的开发。离子液体是目前备受关注的一种新型绿色材料。离子液体又被称为室温离子液体或室温熔融盐，是完全由特定的阳离子和阴离子构成的在室温下或近室温下呈液态的熔盐体系，具有很多传统溶剂和电解质不能比拟的突出优点，如几乎无蒸气压、高的热稳定性和化学稳定性、优良的溶解性能、优异的电化学特性、易回收及可设计等。因此，以憎水的离子液体代替有毒、易燃、易挥发的有机溶剂用于裂变核素萃取分离是乏燃料后处理研究的热点之一，人们通过大量实验取得了很多有价值的成果。萃取剂/离子液体体系萃取分离铀酰离子的研究已被广泛报道。其中，TBP/咪唑类离子液体体系研究最多。但是，离子液体用于铀酰萃取分离时还存在一些问题，如常规离子液体对金属离子及配合物的溶解能力不强，限制萃取效率进一步提高并且导致萃取体系出现乳化现象及三相等。功能型离子液体是一类通过在离子液体的阳离子结构中引入特定基团，达到具有特定功能的离子液体。如果将萃取剂功能基引入到离子液体的阳离子结构中，离子液体对金属配合物的相容性问题就迎刃而解。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了满足铀酰离子萃取分离及乏燃料后处理发展的需要提供的一种新型氨基磷酸基功能化离子液体及其制备方法和用途，其结构特点是以咪唑作为离子液体的阳离子基体，在咪唑侧链上引入了氨基磷酸基，实现了氨基磷酸酯功能化离子液体的合成，该功能化离子液体中的磷酸基官能团通过氨基烷基链与咪唑阳离子链接，磷酸基和氨基对铀酰金属离子都有配位作用，从而解决了常规TBP-功能化离子液体对铀酰萃取效率低的问题。该化合物可用于铀酰离子萃取分离及核燃料后处理领域。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外均为重量份数。氨基磷酸基功能化离子液体，其特征在于，该化合物的结构如下式：氨基磷酸基功能化离子液体的制备方法包括以下步骤：氨基磷酸基功能化离子液体的化学反应式如下：并按以下工艺步骤和工艺参数制备：1)化合物1的制备将0.1～10份1,4-二溴丁烷、0.1～10份苯并嗯唑羧酸酯、0.3～30份碳酸钾混合投入反应瓶中，加入20～200份丙酮，室温反应10～24h，过滤、旋干、收集化合物1，产率58.1％～62.3％；2)化合物2的制备向反应瓶中依次加入0.1～10份氢化钠、0.1～10份咪唑、20～200份四氢呋喃混合均匀，然后再缓慢滴加0.08～8份化合物1，于温度50～70℃，反应1～4h，过滤、旋干、收集化合物2，产率79.6％～85.5％；3)化合物3的制备向反应瓶中依次加入0.1～10份化合物2、0.11～11份水合肼和20～200份乙醇，50～70℃加热反应4～6h，加入0.3～30份浓盐酸生产白色沉淀，过滤，用氢氧化钠溶液调pH至12，用二氯甲烷萃取3次，收集有机相旋干，收集化合物3，产率75.1％～79.8％；4)化合物4的制备向反应瓶中依次加入0.1～10份化合物3，0.3～30份三乙胺和20～200份二氯甲烷混匀，再缓慢滴加0.1～10份磷酰氯，室温反应10～20h，过滤、旋干、收集化合物4，65.4～75.6％；5)化合物5的制备在反应瓶中加入0.1～10份化合物4，0.1～10份碘甲烷和20～200份乙醚，室温反应10～20h，收集有机相，用乙醚洗涤3次，旋干，收集化合物5，89.5～93.2％；6)产物6的制备将0.1～10份化合物5溶于10～100份去离子水中，加入0.15～15份双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTf2N)混合，室温反应10～24h进行离子交换，收集油相，用水洗涤3次，最终得产物6，产率90.7～93.8％。结构表征与性能测试1采用核磁共振1HNMR测试氨基磷酸基功能化离子液体1HNMR图谱、详见图1所示，结果表明1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ＝0.89(t,J＝5.6Hz,6H,CH3(CH2)3O),1.36(m,4H,CH3CH2(CH2)2O),1.52(m,2H,NCH2CH2CH2CH2NHPO(OCH2CH2CH2CH3)2),1.58(m,4H,CH3CH2CH2CH2O),1.91(m,2H,NCH2CH2CH2CH2NHPO(OCH2CH2CH2CH3)2),2.92(m,2H,NCH2CH2CH2CH2NHPO(OCH2CH2CH2CH3)2),3.12(m,1H,NCH2CH2CH2CH2NHPO(OCH2CH2CH2CH3)2),3.89(s,3H,NCH3),3.92(m,4H,CH3CH2CH2CH2O),4.17(t,J＝6.0Hz,2H,NCH2CH2CH2CH2NHPO(OCH2CH2CH2CH3)2)，7.30(s,1H,NCHCHN),7.39(s,1H,NCHCHN),8.77(s,1H,NCHN)ppm。2采用核磁共振19FNMR测试氨基磷酸基功能化离子液体19FNMR图谱、详见图2所示，结果表明19FNMR(400MHz,CDCl3)：δ＝79.12ppm。3采用核磁共振31PNMR测试氨基磷酸基功能化离子液体31PNMR图谱、详见图3所示，结果表明31PNMR(400MHz,CDCl3)：δ＝9.10ppm。本专利技术的有益效果：氨基磷酸酯功能化离子液体其结构特点是以咪唑作为离子液体的阳离子基体，在咪唑侧链上引入了氨基磷酸基，该功能化离子液体中的磷酸基官能团通过氨基烷基链与咪唑阳离子链接，磷酸基和氨基对铀酰金属离子都有配位作用，从而解决了常规TBP-功能化离子液体对铀酰萃取效率低的问题。该化合物可用于铀酰离子萃取分离及核燃料后处理领域。附图说明图1为氨基磷酸基功能化离子液体1HNMR图谱图2为氨基磷酸基功能化离子液体19FNMR图谱图3为氨基磷酸基功能化离子液体31PNMR图谱具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，但不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容对本专利技术作出一些非本质性的改进和调整。实施例11)化合物1的制备将0.1份1,4-二溴丁烷、0.1份苯并嗯唑羧酸酯、0.3份碳酸钾混合投入反应瓶中，加入20份丙酮，室温反应10h，过滤、旋干、收集化合物1，产率62.3％；2)化合物2的制备向反应瓶中依次加入0.1份氢化钠、0.1份咪唑、20份四氢呋喃混合均匀，然后再缓慢滴加0.08份化合物1，于温度50℃，反应1h，过滤、旋干、收集化合物2，产率85.5％；3)化合物3的制备向反应瓶中依次加入0.1份化合物2、0.11份水合肼和20份乙醇，于温度50℃，反应4h，加入0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基磷酸基功能化离子液体，其特征在于，该化合物的结构如下式：

【技术特征摘要】
1.一种氨基磷酸基功能化离子液体，其特征在于，该化合物的结构如下式：2.根据权利要求1所述氨基磷酸基功能化离子液体的制备方法，特征在于该方法包括以下步骤：氨基磷酸基功能化离子液体的化学反应式如下：并按以下工艺步骤和工艺参数制备：1)化合物1的制备将0.1～10份1,4-二溴丁烷、0.1～10份苯并嗯唑羧酸酯、0.3～30份碳酸钾混合投入反应瓶中，加入20～200份丙酮，室温反应10～24h，过滤、旋干、收集化合物1，产率58.1％～62.3％；2)化合物2的制备向反应瓶中依次加入0.1～10份氢化钠、0.1～10份咪唑、20～200份四氢呋喃混合均匀，然后再缓慢滴加0.08～8份化合物1，于温度50～70℃，加热反应1～4h，过滤、旋干、收集化合物2，产率79.6％～85.5％；3)化合物3的制备向反应瓶中依次加入0.1～10份化合物2、0.11～11份水合肼和20～200份乙醇，50～70℃加热反应4～6h，加入0.3～30份浓盐酸生产白...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢翔，何遥，黄曾，马宗平，陈琪萍，刘飞，张锐，牟婉君，李兴亮，魏洪源，蹇源，唐惠，周官宏，张佳强，王定林，党宇峰，王博，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51