一种酸性邻菲罗啉酰胺和制备方法以及提高钍纯度和分离钍铀的方法技术

本发明专利技术涉及乏燃料后处理技术领域，具体公开一种酸性邻菲罗啉酰胺和制备方法以及提高钍纯度和分离钍铀的方法，所述酸性邻菲罗啉酰胺的结构如下：包括步骤：以

【技术实现步骤摘要】
一种酸性邻菲罗啉酰胺和制备方法以及提高钍纯度和分离钍铀的方法


[0001]本专利技术涉及乏燃料后处理及钍的纯化领域，具体涉及一种酸性邻菲罗啉酰胺及其制备方法，以及采用该酸性邻菲罗啉酰胺提高钍纯度和分离钍铀的方法
。

技术介绍

[0002]近年来考虑到防核扩散
、
铀资源需求量持续增加等因素，钍基燃循环重新引起了广泛关注
。
钍
(Th)
在地壳中的含量约为铀的3～4倍，与传统的铀
(U)
基燃料循环相比，钍基燃料循环具有高转化率
、
钚和次锕系元素产生量少
、
固有安全性高等优势
。
232
Th
本身为非裂变材料，在反应器中需经过中子捕获等系列核反应后转化为可裂变核素
233
U
，因此将钍作为核燃料都对中子吸收截面大的杂质要求较高，钍的纯化及核纯级钍的制备是钍基燃料循环发展的重要前提
。
232
Th
转化过程生成的
233
U
部分在反应器中直接裂变，部分则作为乏燃料卸出，从辐照后的钍中分离出铀，对于提高燃料利用率
、
实现核能利用安全性同样具有重要意义
。
[0003]此外，随着
Xofigo(
223
RaCl2，
Bayer)
被批准用于骨转移瘤临床治疗，靶向
α
治疗
(TAT)
显示出了非常大的应用潜力
。
由于
α
粒子具有高传能线密度和射线能量，
TAT
放射性药物能够在较短的射程内对肿瘤细胞展现出更强的杀伤作用，而将对健康细胞的脱靶作用降至最低
。
227
Th
作为一种医用同位素，与多种
mAbs
连接得到的
227
Th
免疫偶联物也展现出了较好的临床结果
。
227
Th
还可以用作骨靶向
223
Ra
的体内发生器，进一步提高硬化性骨转移的治疗效果
。
为了确保治疗剂的放射性纯度和稳定性，对用作医用同位素的钍的纯度要求也相应很高
。
[0004]目前可商业购买到的钍中通常含有少量铀
。
与铀钚分离不同，由于钍化学价较稳定，因此更为困难
。Thorex
是唯一可能实现铀钍分离的工业化流程
。
该流程使用
TBP
作为萃取剂，进行铀钍的共萃后再进行铀钍的纯化
。
但
TBP
的水溶性较强，并且在使用过程中会形成第三相，
P
元素的存在也不可避免地会带来因不能完全燃烧而造成的二次污染的问题
。
[0005]酰胺类萃取剂
DEHIBA(Pathak,P.N.
；
Kumbhare,L.B.
；
Manchanda,V.K.Solvent Extr.Ion Exch.2001,19,105
‑
126.)、DHDOGA(Mowafy,E.A.
；
Al Shammari,A.M.
；
Mohamed,D.Radiochemistry 2019,61,681
‑
688.)
等因为可完全燃烧
、
萃取选择性高等优势也受到广泛关注，但其萃取分配比偏低，还需进一步改善和提高
。
[0006]已有多篇文献报道了可能用于铀钍分离的新型萃取剂，具有预组织结构的
Et
‑
Tol
‑
DAPhen(Xiao,C.
；
Wang,C
；
Yuan,L.
；
Li,B.
；
He,H.
；
Wang,S.
；
Zhao,Y.
；
Chai,Z.
；
Shi,W.Inorg.Chem.2014,53,1712
‑
1720.)
对各种氧化态的锕系元素均具有较强的萃取能力，酸性吡啶酰胺
DEHAPA(Xu,C.
；
Zhu,L.
；
Liu,Q.
；
Yang,S.
；
Xue,Y.
；
Tian,G.A.J.Radioanal.Nucl.Chem.2023,332,859
‑
865.)
也展现出一定的铀钍分离能力，但萃取效果仍然不够理想
。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对铀钍分离困难，传统的萃取方法二次污染性强，现有萃取剂的萃取效率不高的问题，提供一种酸性邻菲罗啉酰胺的萃取剂，该萃取剂能够从含有大量的
Th(IV)
的环境中选择性分离
U(VI)
，且分离效率高，在萃取动力学和反萃方面也表现出优异的性能
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种酸性邻菲罗啉酰胺，所述酸性邻菲罗啉酰胺的结构如下：
[0010][0011]其中，
R
为
C2‑
C
10
的直链烷基或支链烷基
。
[0012]本专利技术合成一种新型结构的酸性邻菲罗啉酰胺，该化合物可作为萃取剂从大量的
Th(IV)
中选择性分离
U(VI)
，通过“高酸萃取，低酸反萃”的流程分别获得纯度较高的铀钍产品
。
与已有文献报道的酸性吡啶酰胺类配体
CPCA
相比，本专利中引入邻菲罗啉骨架构建了新型的酸性邻菲罗啉酰胺萃取剂
。
由于邻菲罗啉骨架的高度预组织的特性，发现这类萃取剂具有极快的动力学，可应用于钍基乏燃料后处理及高纯钍的制备中
。
[0013]优选地，所述
R
为乙基
、
正丁基
、
正己基
、
正辛基
、2
‑
乙基己基中一种或多种
。
该萃取剂制备产率高，并且溶解性好，萃取效果也较好
。
[0014]本专利技术还提供所述的酸性邻菲罗啉酰胺的制备方法，包括步骤：以
1,10
‑
邻菲罗啉
‑
2,9
‑
二羧酸为原料，经酯化
、
单水解得到9‑
甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉
‑2‑
羧酸，再将9‑
甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种酸性邻菲罗啉酰胺，其特征在于，所述酸性邻菲罗啉酰胺的结构如下：其中，
R
为
C2
‑
C10
的直链烷基或支链烷基
。2.
根据权利要求1所述的酸性邻菲罗啉酰胺，其特征在于，所述
R
为乙基
、
正丁基
、
正己基
、
正辛基
、2
‑
乙基己基中一种或多种
。3.
根据权利要求1所述的酸性邻菲罗啉酰胺的制备方法，其特征在于，包括步骤：以
1,10
‑
邻菲罗啉
‑
2,9
‑
二羧酸为原料，经酯化
、
单水解得到9‑
甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉
‑2‑
羧酸，再将9‑
甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉
‑2‑
羧酸酰氯化后与
R2NH
酰胺化反应得到酰胺化产物
A
，产物
A
经水解酸化后所述酸性邻菲罗啉酰胺；其中
R
如权利要求1所述，产物
A
的结构如下：
4.
根据权利要求3所述的酸性邻菲罗啉酰胺的制备方法，其特征在于，具体包括步骤：步骤1，
1,10
‑
邻菲罗啉
‑
2,9
‑
二羧酸与甲醇发生酯化反应，得到
2,9
‑
二甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉；步骤2，将
2,9
‑
二甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉在氢氧化钾作用条件下发生单水解反应，经盐酸酸化后得到9‑
甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉
‑2‑
羧酸；步骤3，将9‑
甲酯基
‑
1,10
‑
邻菲罗啉
‑2‑
羧酸与亚硫酰氯回流反应，溶剂旋干后得到酰氯化产物；酰氯化产物溶解在溶剂中，加入缚酸剂和
R2NH
回流酰胺化反应，产物经洗涤
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖成梁，王诗卉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：