[发明专利]一种N,N-二烃基酰胺羧酸化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种N,N‑二烃基酰胺羧酸化合物及其制备方法和应用。所述的N,N‑二烃基酰胺羧酸化合物可作为萃取剂用于从低浓度稀土原料中富集稀土元素，从混合稀土原料中分离和提纯钇元素，从混合稀土原料中分离铝、铁、放射性钍、放射性铀和锕等元素。该化合物合成简单，成本低廉，作为萃取剂化学稳定性好，能够耐受强酸和强碱而不发生分解。

技术领域

本发明涉及有机化合物合成技术领域，具体涉及一种N,N-二烃基酰胺羧酸化合物及其制备方法和应用。

背景技术

稀土元素是指元素周期表中原子序数为57～71的15种镧系元素以及化学性质与之相似的21号元素钪和39号元素钇，共17个金属元素。稀土元素具有独特的磁、光、电性能，被誉为“工业维生素”，广泛应用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、能源材料和军事工业等领域，是人类社会发展的重要奠基性原料。

目前，自然界稀土矿的开采首先需要使用浸出剂将稀土离子浸出得到稀土浸出液，再通过溶剂萃取的方式将稀土离子逐一萃取分离。萃取剂的开发是溶剂萃取过程最为核心的技术，工业应用的稀土金属萃取剂需要考虑多重因素，例如萃取选择性、萃取速率、萃取容量、化合物的稳定性、溶解性、反萃性能、安全性、合成方法和来源等方面，优异的萃取剂可谓万里挑一，好的萃取剂能够简化生产工艺，提高分离效率，降低生产成本，减少污染排放。

本领域已知的市售萃取剂产品主要分为有机膦萃取剂、羧酸类萃取剂和胺类萃取剂，典型的有机膦萃取剂包括2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(P507)、二(2-乙基己基)膦酸(P204)、二(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸(C272)、膦酸三丁酯(TBP)等，胺类萃取剂包括三正辛基胺(N235)、仲碳伯胺(N1923)、甲基三辛基氯化铵(N263)等，羧酸萃取剂包括环烷酸、新癸酸、仲辛基苯氧乙酸(CA-12)等。

市售萃取剂仍存在某些不足，例如P507是稀土分离工业中应用最广的一种萃取剂，但它对于相邻的稀土元素间的分离系数低，比如镨钕的分离系数只有1.4，这使得镨钕元素难以分离。环烷酸主要应用于分离提纯氧化钇，但环烷酸是石油化工工业的副产物其组分复杂，需要在较高的pH条件下才能萃取稀土，长期使用后其成分容易发生变化，导致有机相浓度降低，影响分离工艺的稳定性。CA-12萃取剂曾尝试替代环烷酸，该萃取剂可在稀土元素萃取分离工艺中有效地将钇与全部镧系元素分离，并可克服环烷酸萃取分离钇时有机相浓度降低的问题，但是萃取体系中重稀土与钇的分离系数低，这导致重稀土元素与钇难以分离，从而需要设计更多级数的萃取槽来达到分离效果。

酰胺羧酸是一种新型的含N和O配体的萃取剂，对于过渡金属离子的萃取有一定的选择性，并且化学结构较稳定，萃取动力学快，是一种很有应用前景的萃取剂。

现有技术公开了多种酰胺羧酸化合物的制备方法，例如，CN109824532A公开了一种新的合成N,N,N',N'-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)的工艺。步骤是：(1)二甘酸与SOCl₂反应生成二甘酰氯，再与胺反应生成部分TODGA；(2)将副产物除去易溶于水的组分后，经分离可得到单氧杂酰胺羧酸；(3)利用单氧杂酰胺羧酸与胺反应，再生成部分TODGA。该工艺结合了已有工艺的特点，收率较高。

CN104529861A提供了一种酰亚胺基改性低分子量线型酚醛树脂的合成方法，包括以下步骤：在N,N-二甲基甲酰胺或以N,N-二甲基甲酰胺为主的混合溶剂中，对氨基苯酚与二元羧酸的酸酐发生反应，得到酰胺羧酸酚类化合物，然后在草酸等酸性催化剂催化下该酰胺羧酸酚类化合物与2，6-二羟甲基对甲酚发生缩聚反应和脱水关环反应，得到酰亚胺基改性低分子量线型酚醛树脂。