[发明专利]合成六元瓜环-稀土线性聚合物及其分离轻重稀土的方法

说明书

技术领域

本发明一种利用合成六元瓜环-稀土金属线性聚合物及其分离轻重稀土的方法属于金属-有机超分子聚合物及其合成方法领域。具体的说就是合成四氯镉酸根([CdCl₄]^2-)或锌酸根([ZnCl₄]^2-)阴离子诱导六元瓜环与稀土金属形成管状聚合物，并利用其溶解性不同分离轻重稀土的方法。

背景技术：稀土元素在通讯信息、石油催化、彩色显示、储氢材料以及超导材料等方面扮演着无可替代的角色，有工业“维生素”之称。美国国防部和日本防卫厅把稀土17种元素中的16种当作战略元素，在所谓35种战略元素中，稀土占到了近一半。邓小平同志指出：“中东有石油，中国有稀土，中国的稀土资源占世界已知储量的80％，其地位可与中东的石油相比，具有极其重要的战略意义，一定要把稀土的事情办好，把我国的稀土优势发挥出来”。利用串级萃取技术，徐光宪先生在国际上首次提出适用于稀土萃取分离的串级萃取理论，建立了完整的稀土分离优化工艺设计方法，实现了设计参数到实际生产的“一步放大”。上述成果已广泛应用于我国稀土工业，为我国稀土分离技术水平和生产能力跃居国际领先地位作出了重要的贡献。现在稀土生产中采用的分离方法主要是利用稀土化合物溶解度上的差别来进行分离和提纯的。

瓜环(Cucurbit[n]urils，Q[n])是一类由n个苷脲单元和2n个亚甲基桥连起来的大环笼状化合物。由于瓜环两个端口“镶嵌”着一圈羰基氧原子，具有与金属离子配位形成配合物的能力，近年来被用作有机配体，在金属-有机超分子聚合物构筑的研究领域里受到越来越多的关注。本研究组曾发现采用氯化镉（CdCl₂）作为诱导试剂，利用其在盐酸介质中形成的四氯镉酸根阴离子的“蜂巢效应”，诱导七元瓜环（Q[7]）与系列稀土金属离子直接配位，合成了一系列七元瓜环-稀土金属管状超分子聚合物，并为此申请了《氯化镉诱导的七元瓜环-稀土金属线性管状超分子聚合物及合成方法（申请号：201110388587.4》。锌作为镉的同族元素，也表现出类似的“蜂巢效应”，在盐酸介质中形成的四氯锌酸根阴离子也能诱导七元瓜环（Q[7]）与系列稀土金属离子直接配位，合成了一系列七元瓜环-稀土金属管状超分子聚合物，我们为此也申请了《七元瓜环-稀土金属线性管状超分子聚合物及制备和应用（申请号：201110388587.4》。

通常，稀土金属离子与瓜环在中性、酸性水溶液不能构筑形成超分子聚合物。但当将氯化镉或锌引入稀土金属离子与瓜环共存的酸性溶液（HCl）中，由于形成了四氯镉或锌酸根阴离子，其能起“蜂窝效应”，使稀土金属离子与瓜环能迅速直接配位形成管状结构超分子聚合物。

本专利申请中就是利用四氯镉或锌酸根阴离子的“蜂巢效应”，使六元瓜环（Q[6]）与系列稀土金属离子直接配位，合成了一系列六元瓜环-稀土金属管状超分子聚合物。利用含轻稀土与重稀土聚合物的溶解性明显的差异，可用于轻重稀土金属离子的分离。

发明内容：本发明的目的在于利用四氯镉或锌酸根阴离子的“蜂巢效应”，使六元瓜环（Q[6]）与系列稀土金属离子直接配位，合成了一系列六元瓜环-稀土金属线性超分子聚合物。利用含轻稀土与重稀土聚合物的溶解性明显的差异，可用于轻重稀土金属离子的分离。

本发明四氯镉或锌酸根阴离子的“蜂巢效应”，使六元瓜环（Q[6]）与系列稀土金属离子直接配位形成六元瓜环-稀土金属线性超分子聚合物的合成方法，是在氯化镉（CdCl₂）或氯化锌（ZnCl₂）存在下，六元瓜环（Cucurbit[6]uril，Q[6]）与稀土金属盐在盐酸溶液中在一定条件下合成的六元瓜环与稀土金属线性超分子聚合物。上述所指的稀土金属盐为系列稀土金属的硝酸盐或稀土金属盐酸盐。

上述所指的诱导剂为四氯镉酸根或四氯锌酸根阴离子。六元瓜环（Q[6]）的化学式为C₃₆H₄₆N₂₄O₁₂，结构式如下：