本发明专利技术涉及一种三中心氢键诱导的寡聚芳酰胺化合物及其作为萃取剂的应用，属于稀土元素与铀和钍选择性分离的萃取剂技术领域。所述的含三中心氢键的寡聚芳酰胺萃取剂为月牙型的未闭环化合物，由于单体携带双官能团，电子云密度分布更均匀，络合效果更佳，作为萃取剂能选择性的从稀土元素中分离出铀和钍，并且一定程度上，铀相比钍的选择性萃取也有更优异的表现。本发明专利技术中的寡聚芳酰胺化合物组成单一、化学稳定性好、合成工艺成熟，可适合于批量生产，且萃取剂用量少，可以在特定的酸性下用于Ln/An元素的选择性分离，因此，三中心氢键诱导的寡聚芳酰胺化合物作为用于从镧系元素中选择性萃取分离锕系元素有很好的经济效益和实际的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
三中心氢键诱导的寡聚芳酰胺萃取剂在分离铀的应用
本专利技术涉及一类寡聚芳酰胺化合物及其应用，具体地说，本专利技术涉及一种利用三中心氢键固定结构框架的寡聚芳酰胺化合物及其应用，属于稀土元素与铀(Ⅵ)和钍(Ⅳ)选择性分离萃取剂
技术介绍
核能作为一种高能量密度、清洁、低碳的能源，可以很好的缓解我国的能源问题，并肩负着我国经济和社会可持续发展的双重使命。铀和钍元素同属于锕系元素，铀是核燃料的基本组成，目前广泛的运用于热中子反应堆，而钍在经过中子轰击会产生铀，是一种潜在的核燃料，因此，从放射性核废料中选择性分离锕系元素具有重要的现实意义。过去的60年里，溶剂萃取技术一直被用于从裂变产物中分离锕系元素，并工业化应用于实际。液液萃取技术需要各式各样的的萃取剂在里面发挥不同的作用。目前常用的萃取剂主要是含酰胺类、含磷供体类、含氮供体类和含硫供体类等有机小分子。酰基氧化膦类(CMPO)萃取剂在协同萃取剂膦酸三丁酯(BTP)条件下可以高效地萃取镧锕系元素；专利CN1639175A报道了膦酰胺类萃取剂用于分离稀土类金属离子；CN102776373A报道了疏水性离子液体作为稀释剂、CMPO为萃取剂，从镧系离子的水相中将铀酰离子高效地萃取分离出来，该专利技术方法在核燃料循环领域应用前景广阔。在工业TRUEX流程中，我国自主开发并成功应用于TRPO流程中所用的萃取剂为三烷基氧化膦(trialkylphosphineoxides,TRPO)，对锕系元素的三次萃取后，Pu和Np的去除率均超过98％，U用30％TBP/煤油萃取也能到99％，后续可使U、Np、Pu的回收到PUREX工艺进行下一步纯化。专利CN111039674A报道了一种固化TRPO模拟废物的锆酸钆陶瓷及其制备方法，该制备方法对实现处理高放废液，尤其是长寿命锕系核素的固化提供了基础参考方案上述专利中所用到的小分子萃取剂的浓度一般都大于镧锕系元素的浓度，因此往往需要用大量的萃取剂来实现萃取分离。且有些萃取剂萃取稀土元素虽然普遍效果明显，但是萃取条件在是水相中性的单一条件下，并对稀土元素一般没有选择性。一类含三中心氢键的寡聚芳酰胺是一类结构稳定、骨架可调、侧链易于修饰的化合物，可由含侧链的氨基苯甲酸的酰氯化合物一步或者多步聚合而得(参考Yamato,K.,Yuan,L.,Feng,W.,Helsel,A.J.,Sanford,A.R.,&Zhu,J..Organic&biomolecularchemistry,2009,7(18),3643-3647.)。分子的预组织性能是主体分子与金属离子发生有效识别和络合的重要因素之一，其为主体分子与金属离子营造的适配环境，有利于作用位点与离子发生作用。这一类的含三中心氢键的预组织寡聚芳酰胺可以应用到多种阴阳离子或者生物有机分子的识别上。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有萃取剂在稀土元素中选择性分离铀和钍时消耗量大，选择性不强，萃取速度慢的问题，并扩充现有萃取剂种类，丰富萃取剂的多样选择性。提供了一种含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物，实现从稀土元素中对铀和钍离子的选择性分离，其作为萃取剂在一定的酸性条件下能够高效地从稀土离子中选择性分离铀和钍。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的具体技术方案如下：三中心氢键诱导的芳酰胺萃取剂的具体结构如Scheme1：上述含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物，即带支链的C8烷修饰的含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物的制备方法为常规的有机合成方法，其原料和合成方法并不单一，本领域技术人员可以选择相应的一种来合成产品，现举出一种制备这一类型萃取剂的方法，具体如下反应：(1)采用2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酸在草酰氯的活化下，与乙胺盐酸盐缩合，得到N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺；(2)将N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺置于氢气气氛下，用Pd/C还原得到N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-氨基苯甲酰胺，再与2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯缩合得到二聚体；(3)将二聚体置于氢气气氛下，用Pd/C还原后与2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯缩合得到三聚体；(4)将三聚体置于氢气气氛下，用Pd/C还原后与2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯缩合得到四聚体；(5)将四聚体置于氢气气氛下，用Pd/C还原后与2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯缩合得到五聚体(6)将五聚体置于氢气气氛下，用Pd/C还原后，用乙酰氯缩合封端得到最终产物。本专利技术在所述的反应(1)中，2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酸在二氯甲烷的条件下反应，在室温下加入草酰氯搅拌30min，加入含有乙胺盐酸盐和三乙胺的二氯甲烷溶液，过夜反应，得到N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺。2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酸和草酰氯的摩尔比为1:1.1，2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酸和乙胺盐酸盐的摩尔比为1:2，2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酸和三乙胺的摩尔比为1:4。溶剂的用量为基于每毫摩尔2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酸加入4～5毫升二氯甲烷。本专利技术在所述的反应(2)中，N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺在二氯甲烷中，在氢气气氛下，用Pd/C催化还原硝基为胺基，室温下反应20h后，加入2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯，再滴加三乙胺，反应2h，得到芳酰胺二聚体。N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺和Pd/C的质量比为1:0.15，N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺和2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯的摩尔比为1:1，N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺和三乙胺的摩尔比为1:4，溶剂的用量为基于每毫摩尔N-乙基-2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰胺加入4～5毫升二氯甲烷。本专利技术在所述的反应(3)中，芳酰胺二聚体在三氯甲烷中，在氢气气氛下，用Pd/C催化还原硝基为胺基，室温下反应20h后，加入2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯，再滴加三乙胺，反应2h，得到芳酰胺三聚体。芳酰胺二聚体和Pd/C的质量比为1:0.15，芳酰胺二聚体和2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯的摩尔比为1:1，芳酰胺二聚体和三乙胺的摩尔比为1:4，溶剂的用量为基于每毫摩尔芳酰胺二聚体加入4～5毫升三氯甲烷。本专利技术在所述的反应(4)中，芳酰胺三聚体在三氯甲烷/甲醇中，在氢气气氛下，用Pd/C催化还原硝基为胺基，室温下反应25h后，加入2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯，再滴加三乙胺，反应2h，得到芳酰胺四聚体。芳酰胺三聚体和Pd/C的质量比为1:0.15，芳酰胺三聚体和2-甲氧基-4-异辛烷氧基-5-硝基苯甲酰氯的摩尔比为1:1，芳酰胺三聚体和三乙胺的摩尔比为1:4，溶剂的用量为基于每毫摩尔芳酰胺三聚体加入4～5毫升三氯甲烷/甲醇(三氯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种寡聚芳酰胺化合物，其特征在于：所述的寡聚芳酰胺含三中心氢键来建立刚性的平面结构，具有如下结构：/n
【技术特征摘要】
1.一种寡聚芳酰胺化合物，其特征在于：所述的寡聚芳酰胺含三中心氢键来建立刚性的平面结构，具有如下结构：
2.根据权利要求1所述一种含三中心氢键的寡聚芳酰胺化合物作为萃取剂用于Ln/An元素的分离，其特征在于该萃取剂是利用6个碳基氧作为络合点。
3.根据权利要求2所述的寡聚芳酰胺化合物作为萃取剂在从稀土元素中选择性萃取分离铀的应用，其特征在于:在所述的萃取分离中，水相溶液的PH＝4。
4.根据权利要求2所述的寡聚芳酰胺化合物作为萃取剂在从稀土...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜光镁，贺有周，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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