吡嗪类化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种吡嗪类化合物及其应用。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具有很高的萃取率，有机相易于富集锂‑7同位素，从而实现锂同位素的萃取分离。

Pyrazine Compounds and Their Applications

The invention discloses a pyrazine compound and its application. Specifically, the present invention provides compounds as shown in formula (I) of this paper. The extractant composed of these compounds has a high extraction rate for lithium ions, and the organic phase is easy to enrich lithium 7 isotopes, thus realizing the extraction and separation of lithium isotopes.

【技术实现步骤摘要】
吡嗪类化合物及其应用
本专利技术属于化工领域。具体地，本专利技术涉及吡嗪类化合物及其在锂同位素萃取分离中的应用。
技术介绍
锂(Li)元素有两种稳定同位素，即锂-7和锂-6，天然丰度分别为92.48％和7.52％。这两种同位素材料分离浓缩后在核材料领域中占有重要地位，如锂-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同位素也是调节压水堆中pH值的重要试剂。另一方面，锂-6同位素是可控热核聚变堆中的必须燃料。目前，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)(肖啸菴等，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(Palko,A,A,etal.J.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。在液固化学交换法中，专利技术专利申请CN201210274233.1和CN201210274356.5报道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。在液液化学交换法中，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)、螯合体系(如苏丹I-TOPO体系)等，均具有较低的分离系数α值(约1.010)(陈耀焕等，原子能科学技术，1987，21，433)。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。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。现有技术方法中，还存在污染严重、萃取分离系数不高、萃取率低、萃取速度慢、萃取剂合成难度大、反萃效率不高等缺陷，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吡嗪类化合物。本专利技术第一方面，提供了一种式(I)化合物，其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7各自独立地为氢、卤素、硝基、未取代或卤素取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基或C3-6环烷基；或R3和R4与其相连的碳原子共同形成5-7元芳基或杂芳基，其中所述5-7元芳基或杂芳基任选地被一个或多个(较佳地，1-3个)选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代；或R5和R7中的任意一个与R6一起与相连的碳原子共同形成5-7元芳基或杂芳基，其中所述5-7元芳基或杂芳基任选地被一个或多个(较佳地，1-3个)选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代。在另一优选例中，R1和R2为氢。在另一优选例中，R5、R6和R7各自独立地为氢、卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基。在另一优选例中，R1和R2为氢，且R5、R6和R7各自独立地为氢、卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基。在另一优选例中，所述卤素为氟、氯或溴，较佳地，氟。在另一优选例中，R3和R4与其相连的碳原子共同形成苯基，其中所述苯基任选地被一个1-3个选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代。在另一优选例中，R3和R4与其相连的碳原子共同形成苯基。在另一优选例中，R5和R7中的任意一个与R6一起与其相连的碳原子共同形成苯基，其中所述苯基任选地被一个1-3个选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代。在另一优选例中，R7和R6一起与其相连的碳原子共同形成苯基，其中所述苯基任选地被一个1-3个选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代。在另一优选例中，R7和R6一起与其相连的碳原子共同形成苯基。在另一优选例中，所述R4为氢或C1-6烷基。在另一优选例中，所述化合物选自下组：在另一优选例中，所述化合物选自下组：本专利技术第二方面，提供了一种式(I)化合物的制备方法，包括步骤：(1)在第一溶剂中，式A化合物与式D化合物发生成环反应，得到式B化合物；(2)在第二溶剂中，在醋酸钯和醋酸碘苯存在下，式B化合物发生氧化反应，得到式(I)化合物；各基团定义如本专利技术第一方面所述。在另一优选例中，所述成环反应具有一个或多个下述特征：所述第一溶剂为甲醇、乙醇、乙腈，或其组合，较佳地，乙醇；所述反应的反应温度为120-180℃，较佳地，150-170℃；所述反应的反应时间为2-12h，较佳地，2-4h。在另一优选例中，所述氧化反应具有一个或多个下述特征：所述第二溶剂为酸酐与选自下组的有机溶剂的混合溶剂：甲醇、乙醇、乙腈，或其组合，较佳地，乙腈；所述反应的反应温度为80-120℃，较佳地，90-110℃；所述反应的反应时间为6-48h，较佳地，12-42h，更佳地，16-36h。在另一优选例中，所述酸酐为乙酸酐。在另一优选例中，在所述第二溶剂中，所述酸酐与所述有机溶剂的体积比为1:8-40，较佳地，1：10-30。本专利技术第三方面，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：硝基苯、庚烷、辛烷、煤油、环己烷、正己烷、十二烷、戊醇、辛酮、氯仿、石油醚、四氯化碳、甲苯、二甲苯、二乙苯、溴苯、苯甲醚、硝基甲烷、甲基异丁酮、2-甲基环己酮、氯苯、二氯苯、三氯苯、二苯醚，及其组合。在另一优选例中，所述稀释剂选自下组：氯仿、辛酮、甲基异丁酮、二氯苯，及其组合。在另一优选例中，所述式(I)化合物在所述萃取剂中的摩尔浓度为0.05～2.5mol/L，较佳地，0.1-2mol/L，更佳地0.5-1.8mol/L，最佳地，0.8-1.8mol/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：双十八烷基二甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、双十烷基二甲基溴化铵、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、三壬基甲基氯化铵、四辛基溴化铵、四辛基氯化铵、三辛基甲基溴化铵、三辛基甲基氯化铵、三辛基甲基硫酸铵、三辛基甲基碳酸铵，及其组合。在另一优选例中，所述改质剂选自下组：三辛基甲基硫酸铵、十六烷基三甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、三癸基甲基氯化铵，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，0.1-0.5mol/L，更佳地，0.1-0.3mol/L。本专利技术第四方面，提供了一种如本专利技术第三方面所述的萃取剂的用途，用于萃取分离锂同位素。本专利技术第五方面，提供了一种锂同位素萃取分离方法，所述方法包括步骤：(1)将如权利要求4～8任一项所述的萃取剂，与含有本文档来自技高网...

【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，R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7各自独立地为氢、卤素、硝基、未取代或卤素取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基或C3-6环烷基；或R3和R4与其相连的碳原子共同形成5-7元芳基或杂芳基，其中所述5-7元芳基或杂芳基任选地被一个或多个(较佳地，1-3个)选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代；或R5和R7中的任意一个与R6一起与相连的碳原子共同形成5-7元芳基或杂芳基，其中所述5-7元芳基或杂芳基任选地被一个或多个(较佳地，1-3个)选自卤素、未取代或卤素取代的C1-6烷基的取代基取代。2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1和R2为氢。3.如权利要求1所述的化合物，其中其特征在于，所述化合物选自下组：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：硝基苯、庚烷、辛烷、煤油、环己烷、正己烷、十二烷、戊醇、辛酮、氯仿、石油醚、四氯化碳、甲苯、二甲苯、二乙苯、溴苯、苯甲醚、硝基甲烷、甲基异丁酮、2-甲基环己酮、氯苯、二氯苯、三氯苯、二苯醚，及其组合。6.如权利要求4所述的萃取剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，顾洪熙，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