[发明专利]一种酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃衍生物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种柱[5]芳烃衍生物及其合成方法和应用，更具体的说，本发明涉及一种酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃的衍生及其制备方法和应用，属于镧系和锕系元素选择性萃取分离技术领域。

技术背景

在核燃料使用过程中产生的高放射性废液（HLLW）包含有没有被提取的U，Pu；大量的次锕系元素，如：Am, Np，Cm和许多裂变元素，如Tc，Pd，Zr，I，Cs,Sr和镧系元素Eu等。高放射性废液的处理是当今世界面临的最严峻的挑战之一。通常采用的处理高放射性废液的方法就是将其封存于玻璃机质中，然后将其埋于深地层。但具有较长半衰期的次锕系和裂变元素（半衰期在几百到数百万年之间）释放的α-射线会对水生环境造成极大危险，因此，高放射性废液的处理对乏燃料后处理具有重要意义。目前已经开发出的分离-嬗变流程，即将长半衰期的锕系元素与镧系元素分离，然后通过嬗变流程使长半衰期的元素得到很好的处理，然而镧系元素的存在将会大大影响这个流程的效率。因此，次锕系元素与镧系元素的分离成为处理高放射性废液的关键。

溶剂萃取法在高放射性废液的处理以及镧系和锕系分离中占主要地位。该方法所使用的有机萃取剂分子的设计、开发、萃取性能的探索已成为核科学领域的研究热点。目前常用的萃取剂主要含氮供体类、含磷供体类、含氧供体类和含硫供体类等有机小分子。例如：三联吡啶（TPy）及其衍生物小分子有报道用于镧锕系离子分离（参考：Solvent Extr. Ion Exch.1999,17, 23；Solvent Extr. Ion Exch.1999, 17, 1155）；Cyanex 301有报道用于²⁴¹Am和^154-152Eu的分离（J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 9870）；CMPOs类小分子萃取剂也有报道用于镧系和锕系的分离（参考：Solv. Extr. Ion Exch., 1984, 2, 179）；丙二酰胺类（参考：Sep. Purif. Rev.，2011, 40, 43）、三烷基酰胺荚醚类（参考：Sep. Purif. Technol.， 2004, 35, 85）和酰胺甲醚类（参考：Solvent Extr. Ion Exch., 2001, 19, 91-103）等也都有报道用于镧系元素和锕系元素的分离。公开号为CN102993042A的专利报道了小分子酰胺甲醚萃取剂的合成。

上述文献或专利中所报道的小分子的萃取剂在分离镧锕系时，用量往往是金属离子的20-100倍，才能实现金属离子的分离。除此之外小分子萃取剂在萃取分离金属离子时候萃取效率低，萃取分离效果差。为了克服小分子萃取剂本身存在的缺点，通常将小分子萃取剂预组织到特定的平台上，通过配位基团的螯合作用和平台的预组织作用，提高对金属的配合物的稳定性和对金属离子的选择性。公开号为CN103087101A的专利报道了将TOPO小分子萃取剂预组织到柱芳烃平台上，很好的实现了钍和铀酰离子的萃取分离。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中使用的小分子萃取剂存在的萃取剂用量大、萃取效率低、分离效果差、萃取后处理产生二次污染等问题，提供一种酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃衍生物。本发明的酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃衍生物能够提高配合物的稳定性和对离子的选择性，从而实现对镧系和锕系元素离子的选择性分离。

为了实现上述发明目的，本发明的具体技术方案如下：

一种酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃衍生物，其特征在于：所述的酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃衍生物为N,N′-二烷基酰胺荚醚取代柱[5]芳烃，具有如下结构：

上述结构式中的n分别选取为0、1或者2，分别代表N,N′-二烷基酰胺荚醚与柱[5]芳烃骨架的醚氧之间的碳链长度为2、4或6；取代基R分别为异丙基、异丁基或者正丁基。

上述酰胺荚醚修饰的柱[5]芳烃衍生物，即N,N′-二烷基酰胺荚醚取代柱[5]芳烃的制备方法为常规的柱芳烃合成方法，其原料选择和合成方法众多，本领域技术人员可以选择任意一种来合成本发明产品，现举出一种制备方法，具体如下反应Ⅰ和Ⅱ：