CN115433829A - 一种化合物及制备方法、与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学领域，尤其涉及一种化合物及制备方法、与应用。一种化合物，具有式(Ⅰ)所示结构；式(Ⅰ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基。本发明提供的化合物作为萃取剂能有效地将钇与镧系元素分离，与工业应用的环烷酸萃取剂相比，该化合物组分单一，化学结构稳定，萃取有机相浓度不降低，萃取性能稳定；并且，所述化合物对轻稀土元素和钇分离系数明显高于环烷酸，对重稀土元素和钇分离系数同样高于环烷酸，在分离能效上能完全取代环烷酸，具有十分良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域，尤其涉及一种化合物及制备方法、与应用。
背景技术
在稀土元素离子分离领域，工业上主要采用环烷酸作为萃取剂从稀土元素混合物中萃取分离钇元素。环烷酸是石油化工工业的副产物，来源受限，并且其组分复杂，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。目前，研究者迫切寻找新型的羧酸萃取剂以代替环烷酸，例如：中国专利CN1084574A公开了一种分离稀土元素用的羧酸型萃取剂，分子式为ROCH2COOH，式中R为C8～C20的直链或支链的烷基或为C4～C16的直链或支链烷基的取代苯基，推荐用仲辛基苯氧基取代乙酸，这类新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，此外，新萃取剂也适用于镧系元素间的分离。
虽然分子式为ROCH2COOH的烷基苯氧羧酸可以将钇与镧系元素分离，萃取性能稳定，但萃取体系中重稀土与钇的分离系数显著低于环烷酸体系，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。
因此，需要对羧酸萃取剂分子结构进行调控，开发一种既能够克服萃取有机相浓度降低问题，并且对重稀土元素和钇分离系数较高的萃取剂。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于克服萃取有机相浓度降低，提高重稀土元素和钇分离系数。本发明提供一种化合物，该化合物的化学结构稳定，对重稀土元素和钇分离系数高。
一种化合物，具有式(Ⅰ)所示结构：
式(Ⅰ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n选自1～20的自然数，x选自1～5的自然数，y为1～5的自然数。
优选的，n选自1～6的自然数。
优选的，n为1或2或3。
优选的，R1和R2独立的选自C1～C6的烷基。
优选的，R1和R2独立的选自甲基或辛基。
优选的，x为1或2，y为1或2。
本发明还提供了一种制备上述化合物的方法，包括以下步骤：
A)将原料一、原料二、有机溶剂和催化剂混合后，进行反应，得到反应液；
B)将所述反应液与水混合，得到油相和水相；
C)将所述油相减压蒸馏，得到中间产物；
D)将所述中间产物在碱性溶液中加热回流，经后处理后，得到最终产物。
其中，所述原料一的结构式如下：
式(Ⅱ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，x选自1～5的自然数，y选自1～5的自然数；
所述原料二的结构式如下：
式(Ⅲ)中，n为1～20的自然数；
所述中间产物的结构式如下：
式(Ⅳ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n选自1～20的自然数，x选自1～5的自然数，y选自1～5的自然数。
进一步的，所述催化剂为有机碱溶液，优选的，所述有机碱溶液为三乙胺。
进一步的，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷和磺化煤油中的一种或几种。
进一步的，步骤A)中，所述原料一和原料二的质量比为16～40：15～18。
进一步的，步骤A)中，所述反应的温度为0～20℃，时间为15～60min。
进一步的，步骤D)中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。
进一步的，步骤D)中，所述碱性溶液还包括乙醇和水。
进一步的，步骤D)中，所述后处理包括酸化和减压蒸馏。
进一步的，步骤D)中，所述酸化采用的试剂为盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度为1～8mol/L。
进一步的，步骤D)中，所述加热回流的温度为60～90℃，时间为1～4h。
本发明还提供了将上述化合物用于制备分离稀土元素的萃取剂。
本发明提供的化合物能有效地将钇与镧系元素分离，与工业应用的环烷酸萃取剂相比，该萃取剂组分单一，化学结构稳定，萃取有机相浓度不降低，萃取性能稳定；并且，所述化合物对轻稀土元素和钇分离系数明显高于环烷酸，对重稀土元素和钇分离系数同样高于环烷酸，在分离能效上能完全取代环烷酸，具有十分良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的实施例2的4-(4,4'-二正辛基二苯氨基)-4-氧代丁酸的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种化合物，具有式(Ⅰ)所示结构：
式(Ⅰ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n选自1～20的自然数。x和y独立的选自1～5的自然数。(R1)x表示R1在苯环上的取代位置可以为邻位、间位或对位，取代基的个数可以为x个，x范围为1～5的自然数。
在本发明的某些实施例中，n为1～6的自然数。
在本发明的某些实施例中，n为1或2或3。
在本发明的某些实施例中，R1和R2独立的选自C1～C6的烷基。
在本发明的某些实施例中，所述R1和R2独立的选自甲基或辛基。
在本发明的某些实施例中，x为1或2，y为1或2。
在本发明的某些实施例中，所述化合物选自式(I-1)～式(I-6)所示的结构中的一种；
本发明还提供了一种上述所述化合物的制备方法，包括以下步骤：
A)将原料一、原料二、有机溶剂和催化剂混合后，进行反应，得到反应液；
B)将所述反应液与水混合，得到油相和水相；
C)将所述油相减压蒸馏，得到中间产物；
D)将所述中间产物在碱性溶液中加热回流，经后处理后，得到最终产物。
其中，所述原料一的结构式如下：
式(Ⅱ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基；
所述原料二的结构式如下：
式(Ⅲ)中，n为1～20的自然数；
所述中间产物的结构式如下：
式(Ⅳ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n为1～20的自然数。
在本发明的某些实施例中，步骤A)包括：
a)将原料一、催化剂和有机溶剂混合，得到混合溶液；
b)将原料二与所述混合溶液混合，进行反应，得到反应液。
在本发明的某些实施例中，所述原料一选自4,4'-二甲基二苯胺、4,4'-二乙基二苯胺、4,4'-二丁基二苯胺、4,4'-二辛基二苯胺和4,4'-二壬基二苯胺中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述原料二选自丙二酸单乙酯酰氯、丁二酸单乙酯酰氯、戊二酸单乙酯酰氯、己二酸单乙酯酰氯、庚二酸单乙酯酰氯、辛二酸单乙酯酰氯、十四碳二酸单乙酯酰氯、戊二酸单乙酯酰氯、二十二碳二酸单乙酯酰氯中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷和磺化煤油中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述催化剂为有机碱溶液，所述有机碱溶液为三乙胺。所述有机碱用于中和反应产生的副产物氯化氢，避免氯化氢将产物酸化水解。
在本发明的某些实施例中，所述原料一和原料二的质量比为16～40：15～18。在某些实施例中，所述原料一和原料二的质量比为16.9：17.9或19.7：15.0或39.3：16.0。
在本发明的某些实施例中，所述原料一和有机碱的质量比为16～40：14～16。在某些实施例中，所述原料一和有机碱的质量比为16.9：15.2或19.7：15.2或39.3：15.2。
在本发明的某些实施例中，步骤A)中，所述有机溶剂和原料一的用量比为30～50mL：16～40g。在某些实施例中，所述有机溶剂和原料一的用量比为40mL：16.9g。
在本发明的某些实施例中，步骤a)中，所述混合为搅拌混匀。
在本发明的某些实施例中，步骤b)中，将原料二与所述混合溶液混合前，还包括：将所述混合溶液用冰水浴进行冷却，冷却至0℃即可。
在本发明的某些实施例中，步骤b)中，所述反应为搅拌反应。
本发明对所述搅拌反应的搅拌方法和参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌的方法和参数即可。
在本发明的某些实施例中，所述反应的温度为0～20℃，时间为15～60min。在某些实施例中，所述反应的温度为0℃。在某些实施例中，所述反应的时间为30min。
在某些实施例中，所述反应的温度为0℃。在某些实施例中，所述反应的时间为30min。
得到反应液后，将所述反应液与水混合，得到油相和水相。
在本发明的某些实施例中，所述水为去离子水。水可以将反应副产物氯化氢和三乙胺形成的盐酸盐萃取到水相，油相保留的是目标产物，从而将产物和副产物分离。本发明对所述反应液与水的用量比并无特殊的限制，能够实现上述分离即可。
在本发明的某些实施例中，将所述油相减压蒸馏，得到中间产物。
本发明对所述减压蒸馏的方法和参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的减压蒸馏的方法和参数即可。
得到中间产物后，将所述中间产物在氢氧化钠溶液中加热回流，经酸化、减压蒸馏后，得到本发明的化合物。
在本发明的某些实施例中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液中的溶剂包括乙醇和水。在本发明的某些实施例中，所述溶剂中的乙醇和水的体积比为0.5～1.5：0.5～1.5。在某些实施例中，所述溶剂中的乙醇和水的体积比为1：1。在本发明的某些实施例中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.01～0.10g/mL。在某些实施例中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.05g/mL。
在本发明的某些实施例中，所述加热回流的温度为60～90℃，时间为1～4h。在某些实施例中，所述加热回流的温度为70℃。在某些实施例中，所述加热回流的时间为4h。
本发明中，将所述中间产物在氢氧化钠溶液中加热回流的过程也是水解的过程。
在本发明的某些实施例中，所述后处理包括酸化和减压蒸馏。
在本发明的某些实施例中，所述酸化采用的试剂为盐酸溶液。在本发明的某些实施例中，所述盐酸溶液的浓度为1～8mol/L。在某些实施例中，所述盐酸溶液的浓度为6mol/L。
本发明对所述酸化后的减压蒸馏的方法和参数并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的减压蒸馏的方法和参数即可。所述减压蒸馏用于除去溶剂。
在本发明的某些实施例中，所述减压蒸馏后，还包括：水洗。本发明对所述水洗的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水洗的方法即可。
本发明提供的化合物的制备方法操作简单，制得的化合物组分单一，具有较好的化学稳定性。
将本发明的化合物作为萃取剂，用于稀土溶液中稀土元素的分离，具体方法包括以下步骤：
a)将萃取剂与有机溶剂混合，得到萃取剂溶液；所述萃取剂为上文所述的结构式(Ⅰ)的化合物；
b)将所述萃取剂溶液与无机碱溶液混合，进行皂化，得到皂化的萃取剂溶液；
c)将所述皂化的萃取剂溶液与稀土溶液混合，进行萃取，钇在水相中富集，贫钇稀土在有机相中富集。
在本发明的某些实施例中，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷和磺化煤油中的一种或几种。
在本发明的某些实施例中，所述萃取剂溶液的浓度为0.5～1.0mol/L。在某些实施例中，所述萃取剂溶液的浓度为0.60mol/L。
得到萃取剂溶液后，将所述萃取剂溶液与无机碱溶液混合，进行皂化，得到皂化的萃取剂溶液。
在本发明的某些实施例中，所述无机碱溶液为氢氧化钠的水溶液。在本发明的某些实施例中，所述无机碱溶液的浓度为8～12mol/L。在某些实施例中，所述无机碱溶液的浓度为10.8mol/L。
在本发明的某些实施例中，所述皂化的温度为25～65℃，时间为0.5～2h。在某些实施例中，所述皂化的温度为65℃、45℃或25℃。在某些实施例中，所述皂化的时间为0.5h、1h或2h。
在本发明的某些实施例中，所述皂化的萃取剂溶液的皂化度为80％～85％。在某些实施例中，所述皂化的萃取剂溶液的皂化度为83.3％。
得到皂化的萃取剂溶液后，将所述皂化的萃取剂溶液与稀土溶液混合，进行萃取，钇在水相中富集，贫钇稀土在有机相中富集。
在本发明的某些实施例中，所述稀土溶液包含镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇中的一种或多种稀土离子。在本发明的某些实施例中，所述稀土溶液中稀土离子的总浓度为0.05～1.5mol/L。在某些实施例中，所述稀土溶液中稀土离子的总浓度为1.15mol/L。
在本发明的某些实施例中，所述稀土溶液的pH值为1～7。在某些实施例中，所述稀土溶液的pH值为5.5。
在本发明的某些实施例中，所述皂化的萃取剂溶液与稀土溶液的体积比为70～100：20～40。在某些实施例中，所述皂化的萃取剂溶液与稀土溶液的体积比为80：30。
在本发明的某些实施例中，所述皂化的萃取剂溶液与稀土溶液混合的温度为室温。
在本发明的某些实施例中，所述萃取的温度为室温。在本发明的某些实施例中，所述萃取的时间为0.5～3h。在某些实施例中，所述萃取的时间为2h。
本发明对上文采用的原料的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
本发明提供的化合物作为萃取剂能有效地将钇与镧系元素分离，与工业应用的环烷酸萃取剂相比，该萃取剂组分单一，化学结构稳定，萃取有机相浓度不降低，萃取性能稳定；并且，所述萃取剂对轻稀土元素和钇分离系数明显高于环烷酸，对重稀土元素和钇分离系数同样高于环烷酸，在分离能效上能完全取代环烷酸，具有十分良好的应用前景。
将本发明提供的萃取剂用于钇与镧系元素的分离中，可以设置更少级数的萃取槽来达到分离效果，分离方法简单易行，成本较低。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的化合物、其制备方法及应用进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
在以下实施例和对比例中，采用电感耦合等离子体发射光谱仪(以下简称ICP-OES)对水相中的钇及其他稀土的含量进行测定。仪器型号为JY ULTIMA2，法国生产。ICP激发功率1.3kW，雾化器流量0.75L/min，溶液提升量1.50mL/min，观测高度1.4cm。分析方法参照GB/T 18114.8-2010稀土精矿化学分析方法第八部分十五个稀土元素氧化物配分量的测定。钇元素与其他稀土元素离子的分离效果用分离系数β来衡量，其计算方法如下：设金属离子M1在萃取前后的浓度分别为Ci1和Cr1，金属离子M2在萃取前后的浓度分别为Ci2和Cr2。则金属离子M1和M2的萃取率E为：
金属离子M1和M2的分离系数βM1/M2表示为：
需要说明的是，下述各实施例和对比例中，待萃取的稀土溶液的组分一致，具体提配制要求如下：稀土离子总浓度为1.15mol/L的稀土溶液，pH为5.5，其中镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇的浓度均为0.0767mol/L。
实施例1
3-(4,4'-二甲基二苯氨基)-3-氧代丙酸化学结构如式(Ⅰ-1)所示，即R1和R2均为甲基，n取值为1，x和y值均为1；
其制备步骤如下：
(1)将19.7g 4,4'-二甲基二苯胺、15.2g三乙胺和40mL二氯甲烷混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将15.0g丙二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向所述反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物3-(4,4'-二甲基二苯氨基)-3-氧代丙酸乙酯。
(4)将3-(4,4'-二甲基二苯氨基)-3-氧代丙酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL 6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到3-(4,4'-二甲基二苯氨基)-3-氧代丙酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度98％，收率97％。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物3-(4,4'-二甲基二苯氨基)-3-氧代丙酸13.6g和66.4mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在45℃皂化1h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
实施例2
4-(4,4'-二正辛基二苯氨基)-4-氧代丁酸化学结构如式(Ⅰ-2)所示，即R1和R2均为正辛基，n取值为2，x和y值均为1；
其制备步骤如下：
(1)将39.3g 4,4'-二正辛基二苯胺、15.2g三乙胺和50mL二甲苯混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将16.0g丁二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物4-(4,4'-二正辛基二苯氨基)-4-氧代丁酸乙酯。
(4)将4-(4,4'-二正辛基二苯氨基)-4-氧代丁酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的乙醇水混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到4-(4,4'-二正辛基二苯氨基)-4-氧代丁酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度97％，收率96.5％，其核磁共振氢谱图如图1所示。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物4-(4,4'-二正辛基二苯氨基)-4-氧代丁酸23g和57mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
实施例3
5-(4,4'-二正壬基二苯氨基)-5-氧代戊酸化学结构如式(Ⅰ-3)所示，即R1和R2均为壬基，n取值为3，x和y值均为1；
其制备步骤如下：
(1)将42.1g 4,4'-二壬基二苯胺、15.2g三乙胺和50mL辛烷混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将17.4g戊二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物5-(4,4'-二正壬基二苯氨基)-5-氧代戊酸乙酯。
(4)将5-(4,4'-二正壬基二苯氨基)-5-氧代戊酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的乙醇水混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到5-(4,4'-二正壬基二苯氨基)-5-氧代戊酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度97％，收率96.5％。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物25.8g和54.2mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
实施例4
8-(4-丁基-4'-乙基二苯氨基)-8-氧代辛酸化学结构如式(I-4)所示，即R1为丁基，R2为乙基，n取值为6，x和y值均为1；
其制备步骤如下：
(1)将25.3g(4-丁基-4'-乙基)二苯胺、15.2g三乙胺和50mL辛烷混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将21.6g辛二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物8-(4-丁基-4'-乙基二苯氨基)-8-氧代辛酸乙酯。
(4)将8-(4-丁基-4'-乙基二苯氨基)-8-氧代辛酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的乙醇水混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到8-(4-丁基-4'-乙基二苯氨基)-8-氧代辛酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度达到97％，收率大于96.5％。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物34g和46mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
实施例5
14-(4,4'-二乙基二苯氨基)-14-氧代十四碳酸化学结构如式(Ⅰ-5)所示，即R1和R2均为乙基，n取值为12，x和y值均为1；
其制备步骤如下：
(1)将22.5g 4,4'-二乙基二苯胺、15.2g三乙胺和50mL三氯甲烷混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将30.0g十四碳二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物14-(4,4'-二乙基二苯氨基)-14-氧代十四碳酸乙酯。
(4)将14-(4,4'-二乙基二苯氨基)-14-氧代十四碳酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的乙醇水混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL 6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到14-(4,4'-二乙基二苯氨基)-14-氧代十四碳酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度97％，收率96.5％。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物46.5g和33.5mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
实施例6
5-(3,3',4,4'-四己基二苯氨基)-5-氧代戊酸化学结构如式(Ⅰ-6)所示，即R1和R2均为己基，n取值为3，x和y值均为2；
其制备步骤如下：
(1)将50.5g 3,3',4,4'-四己基二苯胺、15.2g三乙胺和50mL庚烷混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将17.4g戊二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物5-(3,3',4,4'-四己基二苯氨基)-5-氧代戊酸乙酯。
(4)将5-(3,3',4,4'-四己基二苯氨基)-5-氧代戊酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的乙醇水混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL 6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到5-(3,3',4,4'-四己基二苯氨基)-5-氧代戊酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度97％，收率96％。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物61.9g和18.1mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
实施例7
22-(3,4,5,2',3',4',5',6'-八甲基二苯氨基)-22-氧代二十二碳酸化学结构如式(Ⅰ-7)所示，即R1和R2均为甲基，n取值为20，x为3，y为5；
其制备步骤如下：
(1)将28.1g 3,4,5,2',3',4',5',6'-八甲基二苯胺、15.2g三乙胺和50mL甲苯混合，搅拌均匀，得到混合液，并将混合液用冰水浴冷却至0℃。
(2)将41.2g二十二碳二酸单乙酯酰氯加入到所述混合液中，在0℃下搅拌反应30min，得到反应液。
(3)向反应液中加入去离子水，反应液分成油相和水相，将油相减压蒸馏，得到粗产物22-(3,4,5,2',3',4',5',6'-八甲基二苯氨基)-22-氧代二十二碳酸乙酯。
(4)将22-(3,4,5,2',3',4',5',6'-八甲基二苯氨基)-22-氧代二十二碳酸乙酯在100mL含有5g氢氧化钠的乙醇水混合溶液(溶剂包括乙醇和水，两者体积比1：1)中加热至70℃回流水解4h，再用25mL 6mol/L盐酸溶液酸化，减压蒸馏去除溶剂后，水洗得到22-(3,4,5,2',3',4',5',6'-八甲基二苯氨基)-22-氧代二十二碳酸。
经过酸碱滴定法和核磁共振检测，纯度97％，收率95％。
其应用于从稀土溶液分离稀土元素的方法如下：
取本实施例的化合物59g和21mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
对比例1
萃取剂溶液制备：
所用萃取剂为工业环烷酸，将萃取剂12g，与甲苯68mL混合，制得萃取剂溶液，浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mo/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，进行皂化，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
对比例2
萃取剂溶液制备：
本对比例采用的萃取剂为5-二苯氨基-5-氧代戊酸，其化学结构如式(V)所示：
取本对比例的萃取剂5-二苯氨基-5-氧代戊酸13.6g和66.4mL甲苯，两者混合制得萃取剂溶液，其浓度为0.60mol/L。
将所述萃取剂溶液与10.8mol/L氢氧化钠的水溶液3.70mL混合，在25℃皂化2h，得到皂化的萃取剂溶液，皂化度为83.3％。
室温下，将皂化的萃取剂溶液80mL和稀土溶液30mL混合，萃取2h，测试萃取前和萃取后水相中稀土离子的浓度，并计算各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y，测试结果如表1所示。
表1各稀土离子(Ln)相对于钇离子(Y)的相对分离系数βLn/Y
从表1可以看出，本发明实施例制备的萃取剂对于重稀土离子(Gd～Lu)与钇离子(Y)的分离系数βLn/Y都大于2.0，说明具有明显的分离效果，并且，本发明实施例制备的萃取剂和工业环烷酸相比，轻稀土(La～Eu)与钇离子(Y)的分离系数明显更高，重稀土(Gd～Lu)与钇离子(Y)的分离系数也更高，能获得更好的重稀土与钇离子分离的效果，因此本发明实施例制备的萃取剂在分离能效上能完全取代环烷酸，是潜在的可替代环烷酸的萃取剂，具有良好的应用前景。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种化合物，其特征在于，具有式(Ⅰ)所示结构：
式(Ⅰ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n选自1～20的自然数，x选自2～5的自然数，y选自1～5的自然数。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，n选自1～6的自然数；优选的，n为1或2或3；
和/或，R1和R2独立的选自C1～C6的烷基，优选的，R1和R2独立的选自甲基或辛基；
和/或，x为2，y为1或2。
3.一种化合物，其特征在于，具有式(Ⅰ)所示结构：
式(Ⅰ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n选自1～20的自然数，x选自1～5的自然数，y选自2～5的自然数。
4.根据权利要求3所述的化合物，其特征在于，n选自1～6的自然数；优选的，n为1或2或3；
和/或，R1和R2独立的选自C1～C6的烷基，优选的，R1和R2独立的选自甲基或辛基；
和/或，x为1或2，y为2。
5.一种化合物，其特征在于，具有式(Ⅰ)所示结构：
式(Ⅰ)中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基，n选自12～20的自然数，x选自1～5的自然数，y选自1～5的自然数。
6.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，R1和R2独立的选自C1～C6的烷基，优选的，R1和R2独立的选自甲基或辛基；
和/或，x为1或2，y为1或2。
7.根据权利要求5或6所述的化合物，其特征在于，其结构式如下：
8.一种如权利要求1-7中任一项所述化合物的制备方法，包括以下步骤：
A)将原料一、原料二、有机溶剂和催化剂混合后，进行反应，得到反应液；
B)将所述反应液与水混合，得到油相和水相；
C)将所述油相减压蒸馏，得到中间产物；
D)将所述中间产物在碱性溶液中加热回流，经后处理后，得到最终产物；
其中，所述原料一的结构式如下：
所述原料二的结构式如下：
所述中间产物的结构式如下：
其中，R1和R2独立的选自C1～C9的烷基；
其中，n、x和y满足以下条件之一：
①n选自1～20的自然数，x选自2～5的自然数，y选自1～5的自然数；
②n选自1～20的自然数，x选自1～5的自然数，y选自2～5的自然数；
③n选自12～20的自然数，x选自1～5的自然数，y选自2～5的自然数。
9.根据权利要求8所述化合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机碱溶液，优选的，所述有机碱溶液为三乙胺；更为优选的，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷和磺化煤油中的一种或几种；
和/或，所述步骤A)中，所述原料一和原料二的质量比为16～40：15～18；优选的，步骤A)中，所述反应的温度为0～20℃，时间为15～60min；
和/或，所述步骤D)中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液；优选的，步骤D)中，所述碱性溶液还包括乙醇和水；
和/或，所述步骤D)中，所述后处理包括酸化和减压蒸馏；优选的，步骤D)中，所述酸化采用的试剂为盐酸溶液，所述盐酸溶液的浓度为1～8mol/L；更为优选的，步骤D)中，所述加热回流的温度为60～90℃，时间为1～4h。
10.根据权利要求1-7任一项所述化合物用于制备分离稀土元素的萃取剂。
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