CN107857715A - 2‑羟基‑4‑烷氧基苯甲醛肟的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开2‑羟基‑4‑烷氧基苯甲醛肟的制备方法及其应用,所述制备方法为:采用2,4‑二羟基苯甲醛通过烷基化反应,再经过羟肟化反应得到2‑羟基‑4‑烷氧基苯甲醛肟。本申请制备方法得到的2‑羟基‑4‑烷氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂使用时,其萃取效率、铜铁分离系数以及萃取饱和容量高,且其合成过程简单,合成难度低,收率高,且原料廉价易得,成本低,易于实现工业大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及用于湿法冶金的萃取剂及其制备技术领域,具体涉及2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法及其作为铜萃取剂的应用。
背景技术
铜具有良好的导电性、传热性以及延展性,易于加工成型,因此已广泛应用于工业生产领域。随着我国经济的快速发展,我国对铜的需求量与日俱增,但我国铜矿矿床储矿规模小,矿石结构构造复杂,矿石化学成分多样,多为伴生共生矿,在已探明的铜资源中,大多数储量的铜品位在1%以下,因此“浸出-萃取-电解”(L-SX-EW)工艺成为开采低品位铜矿资源的主要方法,而优良的萃取剂是决定萃取环节的关键因素。
目前,应用于铜湿法冶金的萃取剂主要是羟肟,包括通用选矿公司的LIX系列(LIX64N,LIX984N等),壳牌公司的SME529,Acorga公司的M5640(主要成分为2-羟基-5-壬基-苯甲醛肟)等。我国对铜萃取剂的研究基础较为薄弱,上述羟肟萃取剂合成条件苛刻,合成难度高,成本较高;而我国自主研制出的产品种类少且性能不够稳定,萃取效率低,难以满足生产需求,所以目前国内的铜萃取剂仍然需要大量进口,这不利于我国铜冶金工业的健康发展。
发明内容
有鉴于此,本申请提供2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法及其作为铜萃取剂的应用,2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂使用时,其萃取效率、铜铁分离系数以及萃取饱和容量高,且其合成过程简单,合成难度低,收率高,且原料廉价易得,成本低,易于实现工业大规模生产。
为解决现有铜萃取剂合成条件苛刻,合成难度高,成本较高的问题,本发明提供的技术方案是2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,所述制备方法为:采用2,4-二羟基苯甲醛通过烷基化反应得到式1所示化合物,采用式1所示化合物通过羟肟化反应得到2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟,所述2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的结构式如式2所示;
所述式1和式2中,R为C6~C10。
本申请技术方案的反应原理如下式:
采用廉价的2,4-二羟基苯甲醛为原料,通过酚羟基的烷基化引入脂溶性长链,再经过肟化反应得到式2所示化合物2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟。其合成过程简单,利用烷氧基替代烷基链,降低了合成难度,也利于其分子结构的调整;其合成收率高,且原料廉价易得,降低了成本,易于实现工业大规模生产。
优选的,所述制备方法为:将2,4-二羟基苯甲醛溶于溶剂中,加入等当量的碱及催化剂,滴加卤代烷溶液,通过烷基化反应得到含有式1所示化合物的反应液;再加入等当量碱以及盐酸羟胺水溶液,通过羟肟化反应得到含有式2所示化合物的反应液;再加水稀释,用乙酸乙酯萃取后浓缩,再通过硅胶柱层析纯化,即得式2所示化合物2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟纯品。
以上制备方法中,将2,4-二羟基苯甲醛溶于溶剂中,采用等当量的碱作为缚酸剂,以及碘化物作为催化剂,滴加卤代烷溶液,得到含有式1所示化合物的反应液;再加入等当量的盐酸羟胺水溶液和碱,反应完成后得到含有式2所示化合物的反应液,其中盐酸羟胺作为反应原料,碱作为盐酸羟胺的解离剂;最后加水稀释,反应液用乙酸乙酯萃取后浓缩,即得目标化合物2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟。
更为优选的,所述烷基化反应中,溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮中的任意一种。
更为优选的,所述烷基化反应中,溶剂为丙酮。
更为优选的,所述烷基化反应中,碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的任意一种。
更为优选的,所述烷基化反应中,碱为碳酸氢钾。
更为优选的,所述烷基化反应中,卤代烷溶液为氯代烷溶液、溴代烷溶液、碘代烷溶液中的任意一种。
更为优选的,所述烷基化反应中,卤代烷溶液为溴代烷溶液。
更为优选的,所述烷基化反应中,催化剂为碘化钠、碘化钾中的任意一种。
更为优选的,所述烷基化反应中,催化剂为碘化钠。
更为优选的,所述羟肟化反应中,碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、乙酸钠中的任意一种。
更为优选的,所述羟肟化反应中,碱为乙酸钠。
本申请技术方案还提供一种上述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂的应用。
上述的2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟在作为铜萃取剂使用时,经实验证实,其萃取能力、铜铁分离系数以及萃取饱和容量相比于现有的主流萃取剂P50(2-羟基-5-壬基苯甲醛肟)有非常明显的提高,其萃取效率达到95%,是P50的1.1倍,铜铁分离系数达到614,是P50的4.4倍,萃取饱和容量为P50的1.1倍,具有非常大的应用潜力,而由于本申请技术方案所述的制备方法,合成过程简单,合成难度低,收率高,且原料廉价易得,降低了成本,易于实现工业大规模生产。因此,采用本申请技术方案制得的2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂,能够满足生产需求,打破现有国内铜萃取剂依靠大量进口的格局。
优选的,2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂萃取铜的方法为:将2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟溶于稀释剂,再加入含有铜离子的硫酸溶液,调节pH值至2.5~3.5,混合后达到萃取平衡,分相后即可。
其中,调节pH值至2.5~3.5能够使羟肟形成完成,达到萃取平衡。
优选的,调节pH值至2.0。
更为优选的,所述稀释剂为甲苯、二甲苯、煤油、磺化煤油中的任意一种。
更为优选的,所述稀释剂为煤油。
基于上述阐述,本申请技术方案与现有技术相比,其有益效果在于:(1)合成过程简单,利用烷氧基替代烷基链,降低了合成难度,也利于其分子结构的调整;(2)合成收率高,且原料廉价易得,降低了成本,易于实现工业大规模生产;(3)所得2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟在作为铜萃取剂使用时,其萃取能力、铜铁分离系数以及萃取饱和容量相比于现有的主流萃取剂P50(2-羟基-5-壬基苯甲醛肟)有非常明显的提高。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
铜萃取剂2-羟基-4-己氧基苯甲醛肟(式2中,R为C6)的制备
实例A
在本实例中,将2,4-二羟基苯甲醛10.0g溶于100mL丙酮中,加入7.5g碳酸氢钾(碱)及0.1g碘化钠(催化剂),回流反应1h,再将12.1g溴代己烷溶于20mL丙酮并缓慢滴加到反应液中,反应32h后加入10mL盐酸羟胺(5.0g)和三水合乙酸钠(10.0g)的水溶液,室温下搅拌1h反应结束,加入过量的水并用乙酸乙酯萃取,减压除去溶剂得到深色半固体状粗品,经硅胶层析分离(洗脱液乙酸乙酯:石油醚=1:6)得到2-羟基-4-己氧基苯甲醛肟纯品,其收率为74%。
上述2-羟基-4-己氧基苯甲醛肟纯品的核磁共振氢谱数据为:
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):9.9(s,1H),8.1(s,1H),7.07-7.04(m,2H),6.49-6.45(m,2H),3.95(t,J=6.5,2H),1.79-1.74(m,2H),1.44-1.31(m,6H),0.92-0.88(m,3H)。
实例B
本实例与实例A的区别在于:溶解2,4-二羟基苯甲醛的溶剂为丙酮,加入的碱为碳酸钾,催化剂为碘化钾,回流反应后,加入的卤代烷为氯代己烷,再反应后加入的碱为碳酸钾,室温下搅拌至反应结束,后续萃取及纯化处理如实例A,得到2-羟基-4-己氧基苯甲醛肟纯品,其收率为62%。
实例C
本实例与实例A的区别在于:溶解2,4-二羟基苯甲醛的溶剂为丙酮,加入的碱为碳酸钾,催化剂为碘化钾,回流反应后,加入的卤代烷为氯代己烷,再反应后加入的碱为碳酸钠,室温下搅拌至反应结束,后续萃取及纯化处理如实例A,得到2-羟基-4-己氧基苯甲醛肟纯品,其收率为56%。
实施例2
铜萃取剂2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟(式2中,R为C8)的制备
实例A
将2,4-二羟基苯甲醛10.0g溶于100mL丙酮中,加入7.5g碳酸氢钾(碱)及0.1g碘化钠(催化剂),回流反应1h,再将13.9g溴代异辛烷溶于20mL丙酮并缓慢滴加到反应液中,反应35h后加入10mL盐酸羟胺(5.0g)和三水合乙酸钠(10.0g)的水溶液,室温下搅拌1h反应结束,加入过量的水并用乙酸乙酯萃取,减压除去溶剂得到深色半固体状粗品,经硅胶层析分离(洗脱液乙酸乙酯:石油醚=1:6)得到2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟纯品,其收率为71%。
上述2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟纯品的核磁共振氢谱数据为:
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):9.99(s,1H),8.15(s,1H),7.37(br,1H),7.05(d,J=9.0,1H),6.50-6.47(m,2H),3.82(d,J=5.7,2H),1.79-1.74(m,1H),1.49-1.31(m,8H),0.94-0.88(m,6H)。
实例B
本实例与实例A的区别在于:溶解2,4-二羟基苯甲醛的溶剂为四氢呋喃,加入的碱为氢氧化钾,催化剂为碘化钠,回流反应后,加入的卤代烷为氯代异辛烷,再反应后加入的碱为碳酸氢钠,室温下搅拌至反应结束,后续萃取及纯化处理如实例A,得到2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟纯品,其收率为52%。
实例C
本实例与实例A的区别在于:溶解2,4-二羟基苯甲醛的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,加入的碱为氢氧化钠,催化剂为碘化钾,回流反应后,加入的卤代烷为碘代异辛烷,再反应后加入的碱为氢氧化钾,室温下搅拌至反应结束,后续萃取及纯化处理如实例A,得到2-羟基-4-异辛氧基苯甲醛肟纯品,其收率为58%。
实施例3
铜萃取剂2-羟基-4-癸氧基苯甲醛肟(式2中,R为C10)的制备
实例A
将2,4-二羟基苯甲醛10.0g溶于100mL丙酮中,加入7.5g碳酸氢钾(碱)及0.1g碘化钠(催化剂),回流反应1h,再将16.2g溴代癸烷溶于20mL丙酮并缓慢滴加到反应液中,反应40h后加入10mL盐酸羟胺(5.0g)和三水合乙酸钠(10.0g)的水溶液,室温下搅拌1h反应结束,加入过量的水并用乙酸乙酯萃取,减压除去溶剂得到深色半固体状粗品,经硅胶层析分离(洗脱液乙酸乙酯:石油醚=1:6)得到2-羟基-4-癸氧基苯甲醛肟纯品,其收率为76%。
上述2-羟基-4-癸氧基苯甲醛肟纯品的核磁共振氢谱数据为:
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm):9.88(s,1H),8.15(s,1H),7.06-7.01(m,2H),6.48-6.45(m,2H),3.95(d,J=6.5,2H),1.79-1.75(m,2H),1.58-1.27(m,14H),0.90-0.86(m,3H)。
实例B
本实例与实例A的区别在于:溶解2,4-二羟基苯甲醛的溶剂为乙醇,加入的碱为碳酸钠,催化剂为碘化钠,回流反应后,加入的卤代烷为氯代癸烷,再反应后加入的碱为碳酸钾,室温下搅拌至反应结束,后续萃取及纯化处理如实例A,得到2-羟基-4-癸氧基苯甲醛肟纯品,其收率为62%。
实例C
本实例与实例A的区别在于:溶解2,4-二羟基苯甲醛的溶剂为异丙醇,加入的碱为碳酸氢钾,催化剂为碘化钾,回流反应后,加入的卤代烷为碘代癸烷,再反应后加入的碱为碳酸氢钾,室温下搅拌至反应结束,后续萃取及纯化处理如实例A,得到2-羟基-4-癸氧基苯甲醛肟纯品,其收率为54%。
实施例4
配置pH=2的0.005M的硫酸铜以及硫酸铁溶液,将实施例1~3实例A中得到的萃取剂分别溶于煤油中配制0.05M的有机溶液;按照1/1的体积比将稀释剂溶液与料液加入锥形瓶中并于恒温(25℃±1℃)水浴振荡器中振荡20min直至萃取平衡;分相后测试水相中金属离子浓度,再通过物料平衡计算有机负载相中稀土的含量,从而得到萃取效率。同时在相同条件下,采用P50(2-羟基-5-壬基苯甲醛肟)进行萃取,作为对照例。结果见表1。
表1实施例1~3中2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟以及P50萃取性能测定结果
萃取效率(%) | 铜铁分离系数 | 萃取饱和容量(mol/L) | |
实施例1-A | 90 | 260 | 0.0065 |
实施例2-A | 95 | 614 | 0.008 |
实施例3-A | 97 | 320 | 0.008 |
对照例(P50) | 87 | 140 | 0.007 |
从以上实施例以及测定数据可以看出,本实施例所述的铜萃取剂,其制备工艺条件温和,制备时间短,且收率及纯度较高,因此能够进行大规模工业生产;此外,制备得到的铜萃取剂,其萃取效率、铜铁分离系数以及萃取饱和容量相对于P50均有显著的提升,而由于其原料廉价易得,工艺条件温和,能够大大减少成本,具有很好的应用潜力。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述制备方法为:采用2,4-二羟基苯甲醛通过烷基化反应得到式1所示化合物,采用式1所示化合物通过羟肟化反应得到2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟,所述2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的结构式如式2所示;
所述式1和式2中,R为C6~C10。
2.根据权利要求1所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述制备方法为:将2,4-二羟基苯甲醛溶于溶剂中,加入等当量的碱及催化剂,滴加卤代烷溶液,通过烷基化反应得到含有式1所示化合物的反应液;再加入等当量碱以及盐酸羟胺水溶液,通过羟肟化反应得到含有式2所示化合物的反应液;再加水稀释,用乙酸乙酯萃取后浓缩,再通过硅胶柱层析纯化,即得式2所示化合物2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟纯品。
3.根据权利要求2所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述烷基化反应中,溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述烷基化反应中,碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述烷基化反应中,卤代烷溶液为氯代烷溶液、溴代烷溶液、碘代烷溶液中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述烷基化反应中,催化剂为碘化钠、碘化钾中的任意一种。
7.根据权利要求2所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟的制备方法,其特征在于:所述羟肟化反应中,碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、乙酸钠中的任意一种。
8.权利要求1~7任一项所述的2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟作为铜萃取剂萃取铜的方法为:将2-羟基-4-烷氧基苯甲醛肟溶于稀释剂,再加入含有铜离子的硫酸溶液,调节pH值至2.5~3.5,混合后达到萃取平衡,分相后即可。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:所述稀释剂为甲苯、二甲苯、煤油、磺化煤油中的任意一种。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180330 |
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