新型膦酰胺化合物、其制造方法及用途技术

本发明专利技术提供一种利用简单的操作可以有效萃取稀土类金属离子的稀土类金属离子的萃取方法，和该萃取方法使用的更加有效的萃取剂。一种用通式［１］表示的膦酰胺化合物、及其制造方法、及含有该化合物的稀土类金属离子的萃取剂、以及使用该化合物的稀土类金属离子的萃取方法。（式［１］中、Ｒ↑［１］表示可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基；Ｒ↑［２］表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基；Ｒ↑［３］表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基；另外，式中的２个Ｒ↑［３］也可以一起形成亚烷基、亚环烷基或亚芳基）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及作为稀土类金属离子萃取剂等有用的新型膦酰胺化合物和其制造方法及使用该化合物从含有稀土类金属离子的水溶液中萃取稀土类金属离子的方法。
技术介绍
稀土类元素(钪、钇及15种镧系元素的总称)被大量用作磁铁、硬盘研磨剂、氢二次电池、尾气处理催化剂、MRI造影剂等重要材料的构成元素。这些元素除可以从磷铈镧矿石及氟碳铈矿、磷钇矿中分离精制之外，也可以从前述的材料中分离回收。已知现有的稀土类元素分离方法有(1)离子交换法、(2)沉淀法、以及(3)溶剂萃取法。其中(3)溶剂萃取法由于可以连续分离大量的稀土类元素，可以说是其中最有效的分离方法。在前述溶剂萃取法中，通过使含有稀土类元素的水溶液与萃取剂或含有萃取剂的水溶液接触，使该元素从水层向有机层移动，由此可以分离稀土类元素。该萃取剂一般使用广为人知的《稀有金属事典》(堂山昌男监修、株式会社フジ·テクノシステム发行、1991年251页所述的二烷基膦酸或羧酸类酸性化合物，以及《稀土类元素化学》(N.E.Topp著、盐川二朗、足立吟也译、化学同人发行、1974年)21页所述的膦酸酯等中性化合物。但是，所述酸性化合物通过和含有稀土类元素的水溶液接触，向水溶液中放出氢离子，使该水溶液的性质、特别是该水溶液中的氢离子浓度发生很大的变化。这样出现的问题是使前述的稀土类元素从水层向有机层移动的效率大大地降低。另外，迄今为止所知的所述中性化合物本来就存在稀土类元素从水层向有机层移动的效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供利用简单的操作有效萃取稀土类金属离子的稀土类金属离子的萃取方法，和用于此的更加有效的萃取剂。本专利技术者反复研究解决所述的问题的方法，结果发现可以有效利用具有特定结构的膦酰胺化合物作为稀土类金属离子的萃取剂，直至完成了本专利技术。即本专利技术涉及一种用通式 (式中、R1表示可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基。R2表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基。R3表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基。另外，式中的2个R3也可以一起形成亚烷基、亚环烷基或亚芳基)表示的膦酰胺化合物。本专利技术涉及上述膦酰胺化合物的制造方法，其特征在于，在碱性化合物存在下使胺化合物或铵盐化合物和磷酰基化合物进行形成磷-氮键的反应。本专利技术涉及上述膦酰胺化合物的制造方法，其特征在于，使磷酰胺化合物和有机金属化合物进行形成磷-碳键的反应。本专利技术涉及上述膦酰胺化合物的制造方法，其特征在于，使膦酰胺化合物和具有离去基团的化合物进行形成氮-碳键的反应。本专利技术涉及稀土类金属离子萃取剂，其含有上述膦酰胺化合物。本专利技术涉及从含有稀土类金属离子的水溶液中萃取稀土类离子的方法，其特征在于，将上述膦酰胺化合物用作萃取剂。本专利技术涉及稀土类金属离子的反萃取方法，其特征在于，将含有萃取的稀土类金属离子的有机溶剂层和水混合、接触，使该金属离子向水层移动。具体实施例方式在前述通式中，R1为可以具有取代基的烷基时的烷基例如有碳数1～40、优选1～30、更优选1～18的直链状或支链状的烷基，具体例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正、异、仲、或者叔丁基、正、异、仲、叔或者新戊基、正己基、正辛基、2-辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十二烷基、鲸蜡基等。R1为可以具有取代基的环烷基时的环烷基例如有碳数5～30、优选5～20、更优选5～10的单环或多环式的环烷基，具体例如有环戊基、环己基、环辛基等。R1为可以具有取代基的链烯基时的链烯基例如有前述的碳数2以上的烷基上具有1个以上的双键的基团，具体例如乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基、1，3-丁二烯基、2-戊烯基、2-己烯基等。R1为可以具有取代基的环烯基时的环烯基例如有前述的环烷基上具有1个以上的双键等不饱和键的基团，具体例如环戊烯基、环己烯基等。R1为可以具有取代基的炔基时的炔基例如有前述的碳数2以上的烷基上具有1个以上的三键等不饱和键的基团，具体例如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。R1为可以具有取代基的芳基时的芳基例如有碳数6～42、优选6～26、更优选6～22的单环、多环或缩合环式的芳基，具体例如苯基、萘基、联苯基等。R1为可以具有取代基的芳烷基时的芳烷基例如有碳数7～30、优选7～20、更优选7～15的单环、多环或缩合环式的芳烷基，具体例如苄基、苯乙基、萘甲基、萘乙基等。R1为可以具有取代基的杂环基时的杂环基例如有环中有至少1个以上的氮原子、氧原子或硫原子，1个环的大小为5～20元、优选5～10元、更优选5～7元，使所述的环烷基、环烯基或芳基缩合的饱和或不饱和单环、多环或缩合环式的杂环基，具体例如有吡啶基、噻吩基、苯基噻吩基、噻唑基、呋喃基、哌啶基、哌嗪基、吡咯基、吗啉代基、咪唑基、吲哚基、喹啉基、嘧啶基等。这些烷基、环烷基、链烯基、环烯基、炔基、芳基、芳烷基和杂环基的取代基是在制造本专利技术化合物的方法中不产生妨碍的取代基，而且，只要是通式表示的膦酰胺化合物用作稀土类金属离子的萃取剂时没有不良影响的取代基就可以，例如有由所述的烷基构成的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、2-乙基己氧基、辛氧基等)、烷硫基(例如甲基硫基、乙基硫基等)、二烷基氨基(例如二甲基氨基、二乙基氨基等)、三取代的甲硅烷基(例如三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等)、三取代的甲硅烷氧基(例如三甲基甲硅烷氧基、三乙基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基、三苯基甲硅烷氧基等)、例如氯、溴、氟、碘等卤原子、例如亚甲二氧基、二甲基亚甲二氧基等亚烷基二氧基、氰基等。通式的R1中，所述的烷基、环烷基、链烯基、环烯基、炔基、芳基、芳烷基及杂环基可以相互置换，此时这些基团也可以相互取代。这样的情况例如有烷基取代的环烷基、烷基取代的芳基、烷基取代的环烯基、烷基取代的芳烷基、环烷基取代的烷基、环烷基取代的环烯基、环烷基取代的炔基、链烯基取代的芳基、芳基取代的链烯基、芳基取代的炔基等。通式中，R2为可以具有取代基的烷基时的烷基、可以具有取代基的环烷基时的环烷基、可以具有取代基的链烯基时的链烯基、可以具有取代基的环烯基时的环烯基、可以具有取代基的芳基时的芳基、可以具有取代基的芳烷基时的芳烷基和可以具有取代基的杂环基时的杂环基的定义及具体例，以及这些取代基的定义以及具体例分别和R1所述的相同。通式中，R3为可以具有取代基的烷基时的烷基的烷基、可以具有取代基的环烷基时的环烷基、可以具有取代基的链烯基时的链烯基、可以具有取代基的环烯基时的环烯基、可以具有取代基的芳基时的芳基、可以具有取代基的芳烷基时的芳烷基和可以具有取代基的杂环基时的杂环基的定义及具体例，以及这些取代基的定义以及具体例也分别和R1所述的相同。式中2个R3一起形成亚烷基、亚环烷基、或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用通式［１］表示的膦酰胺化合物：＊＊＊［１］式中，Ｒ↑［１］表示可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基 的芳烷基或可以具有取代基的杂环基；Ｒ↑［２］表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基；Ｒ↑［３］表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的环烷基、可以具有取代基的链烯基、可以具有取代基的环烯基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的芳烷基或可以具有取代基的杂环基；另外，式中的２个Ｒ↑［３］也可以一起形成亚烷基、亚环烷基或亚芳基。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：牧冈良和，林辉幸，田中正人，韩立彪，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]