JPH09248463A - Production of scandium triflate - Google Patents
Production of scandium triflateInfo
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- JPH09248463A JPH09248463A JP8087116A JP8711696A JPH09248463A JP H09248463 A JPH09248463 A JP H09248463A JP 8087116 A JP8087116 A JP 8087116A JP 8711696 A JP8711696 A JP 8711696A JP H09248463 A JPH09248463 A JP H09248463A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば精密有機
合成の主役であるルイス酸触媒として、特に優れた触媒
活性を示す、高純度なスカンジュウム・トリフラートを
製造する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing high-purity scandium triflate showing particularly excellent catalytic activity as a Lewis acid catalyst, which is a main factor in precision organic synthesis.
【0002】[0002]
【従来の技術】精密有機合成化学分野に用いられるルイ
ス酸は、アルミニュウムやチタンなどの金属化合物、例
えば塩化アルミニュウムや塩化チタン等が触媒として使
用されている。2. Description of the Related Art Lewis acids used in the field of precision organic synthetic chemistry use metal compounds such as aluminum and titanium, for example, aluminum chloride and titanium chloride as catalysts.
【0003】また、ホウ素、スズ、アルミニューム及び
リチュームやナトリウムなどの金属トリフルオロメタン
スルホン酸塩、いわゆる金属トリフラートも触媒として
使用されている。Metal trifluoromethanesulfonates such as boron, tin, aluminum and lithium and sodium, so-called metal triflates, are also used as catalysts.
【0004】しかし、これらのルイス酸触媒を用いる反
応は、ルイス酸が反応基質より優先的に水と反応する
為、分解あるいは不活性化し、少量の水の存在により、
触媒反応の低下あるいは収率の低下をもたらす。However, in the reaction using these Lewis acid catalysts, the Lewis acid reacts with water preferentially over the reaction substrate, so that decomposition or inactivation occurs, and the presence of a small amount of water causes
It causes a decrease in catalytic reaction or a decrease in yield.
【0005】従って、これらの触媒を使用する際には、
まったく水の無い条件下、窒素、アルゴン、などの不活
性ガス雰囲気下で、しかも特別に脱水精製した有害な有
機溶媒を用いて生成反応を行う必要があった。Therefore, when using these catalysts,
It was necessary to carry out the production reaction under the condition of no water at all under an inert gas atmosphere of nitrogen, argon, etc., and using a harmful organic solvent specially dehydrated and purified.
【0006】このことから、金属トリフラートを製造す
るには、厳密な無水条件下で行う必要があり、また最終
的に、付着水および結晶水の無い、厳密な処理を行う必
要があった。[0006] Therefore, in order to produce the metal triflate, it was necessary to carry out under strict anhydrous conditions, and finally, it was necessary to carry out a strict treatment without adhesion water and crystallization water.
【0007】例えば、代表的な金属トリフラートである
スズトリフラートは、厳密な無水条件下で、あらかじめ
脱水精製した無水塩化第一スズと、同じくあらかじめ脱
水精製したトリフルオロメタンスルホン酸を混合して製
造される(T.Mukaiyama,N.Iwasaw
a,R.W.Stevens,T.Haga,Tetr
ahedron,40,1381(1984))。For example, tin triflate, which is a typical metal triflate, is produced by mixing anhydrous stannous chloride previously dehydrated and purified with trifluoromethanesulfonic acid similarly dehydrated and refined under strictly anhydrous conditions. (T. Mukaiyama, N. Iwasaw
a, R.A. W. Stevens, T .; Haga, Tetr
ahedron, 40, 1381 (1984)).
【0008】また、ここで得られたスズトリフラート
は、加水分解を防ぐために付着水や結晶水を完全に取り
除くことが必要で、さらにその保存もデシケーター中な
ど、特別な設備が必要とされる。In addition, the tin triflate obtained here requires complete removal of adhering water and crystallization water in order to prevent hydrolysis, and further storage thereof requires special equipment such as in a desiccator.
【0009】一方、スカンジュウムトリフラートはルイ
ス酸触媒として優れた触媒活性を示し、目的とする生成
物の高収率化が可能であり、また有機溶媒中のみならず
水系においても同様に触媒機能を発揮するが、アルミニ
ュウム、鉄、スズおよびニッケル等の金属元素がスカン
ジュウムトリフラート中に存在すると、その触媒機能の
著しい低下をもたらす。On the other hand, scandium triflate exhibits an excellent catalytic activity as a Lewis acid catalyst and can increase the yield of a desired product, and also has a similar catalytic function not only in an organic solvent but also in an aqueous system. However, the presence of metallic elements such as aluminum, iron, tin and nickel in the scandium triflate causes a significant decrease in its catalytic function.
【0010】従って、これら不純物としての金属元素の
存在をできるだけ少なくする必要がある。Therefore, it is necessary to minimize the presence of these metal elements as impurities.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スカンジュ
ウム以外に鉄、アルミニュウム、ニッケル、スズ等の不
純物を含有する低純度なスカンジュウム化合物含有水溶
液から、ルイス酸触媒機能としてマイナス要因となるこ
れらの元素を殆んど含まない、高純度なスカンジュウム
トリフラートを製造することにより、これまで有機溶媒
中でしか行うことが出来なかった合成反応を有機溶媒中
のみならず、水系でも行うことができ、しかも目的とす
る生成物の高収率化を可能とするルイス酸触媒としての
新規な機能を有する、高純度なスカンジュウムトリフラ
ートの製造方法を提供するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a low-purity scandium compound-containing aqueous solution containing impurities such as iron, aluminum, nickel, tin, etc. in addition to scandium. By containing high-purity scandium triflate containing almost no, it is possible to carry out not only an organic solvent, but also an aqueous reaction, a synthetic reaction which could be performed only in an organic solvent, Moreover, the present invention provides a method for producing high-purity scandium triflate, which has a novel function as a Lewis acid catalyst capable of increasing the yield of a desired product.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者の一人は、スカ
ンジュウムトリフラートが精密有機合成において、有機
溶媒中のみならず水系でも安定なルイス酸触媒として非
常に優れた機能を有し、アルドール反応、マイケル反
応、Diels―Alder反応などの優れた触媒とな
ることを発見した。One of the inventors of the present invention has found that scandium triflate has a very excellent function as a Lewis acid catalyst which is stable not only in an organic solvent but also in an aqueous system in precision organic synthesis. It has been discovered that it can be an excellent catalyst for reactions, Michael reactions, Diels-Alder reactions and the like.
【0013】そこで、本発明者らは、ルイス酸触媒とし
ての優れた機能を有するスカンジュウムトリフラートの
合成にあたり、ルイス酸触媒機能としてマイナス要因と
なる元素を含む低純度スカンジュウム酸性溶液から、効
率良く高純度なスカンジュウムトリフラートを製造する
方法を見出し本発明に至った。Therefore, the inventors of the present invention efficiently prepare a scandium triflate having an excellent function as a Lewis acid catalyst from a low-purity scandium acid solution containing an element which has a negative factor as a Lewis acid catalyst function. The inventors have found a method for producing high-purity scandium triflate and have reached the present invention.
【0014】本発明における低純度のスカンジュウム化
合物含有水溶液とは、不純物成分を有するスカンジュウ
ム化合物を含有する酸性、中性、又はアルカリ性の水溶
液であれば、特に限定するものではないが、代表的なも
のとしては本発明者らが先に出願した特願平7―326
281及び特願平7―326282に記載した例をあげ
ることができる。The low-purity aqueous solution containing a scandium compound in the present invention is not particularly limited as long as it is an acidic, neutral or alkaline aqueous solution containing a scandium compound having an impurity component, but is a typical one. As for the Japanese Patent Application No. 7-326 filed by the present inventors,
281 and Japanese Patent Application No. 7-326228.
【0015】即ち、特願平7―326281にはスカン
ジュウムの原料としてNi含有酸化鉱石を使用し、又特
願平7―326282では原料としてタングステン、ウ
ラン、錫製錬の残渣やフェロニッケル製錬スラグ、石炭
の灰分、赤泥等を使用する。That is, in Japanese Patent Application No. 7-326281, Ni-containing oxide ore is used as a raw material for scandium, and in Japanese Patent Application No. 7-326228, tungsten, uranium, tin smelting residue and ferronickel smelting slag are used as raw materials. , Coal ash, red mud, etc. are used.
【0016】そして、これらの原料中に微量に含まれる
スカンジュウムを濃縮分離回収するために、これらの原
料を酸化性雰囲気の高温、高圧のもとで酸浸出を行い、
ニッケル、コバルトやスカンジュウムを選択的に酸浸出
した液から、ニッケル、コバルトを硫化物として選択的
に沈殿回収し、その後の液から炭酸カルシュウム、炭酸
ナトリュウム、水酸化ナトリュウム等の沈殿剤によりス
カンジュウムの濃縮沈殿物を得ることを記載している。Then, in order to concentrate and recover scandium contained in a trace amount in these raw materials, these raw materials are subjected to acid leaching under high temperature and high pressure in an oxidizing atmosphere,
Nickel, cobalt, and scandium are selectively leached from the acid, and nickel and cobalt are selectively precipitated and recovered as sulfides.The subsequent solution is concentrated with a precipitating agent such as calcium carbonate, sodium carbonate, or sodium hydroxide. It describes to obtain a precipitate.
【0017】本発明は代表的なものとして、このように
して得られたスカンジュウムの濃縮沈殿物を硫酸、塩
酸、硝酸あるいはトリフルオロメタンスルホン酸により
溶解してスカンジュウム化合物含有水溶液として使用す
る。As a typical example of the present invention, the thus obtained concentrated precipitate of scandium is dissolved in sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or trifluoromethanesulfonic acid to be used as a scandium compound-containing aqueous solution.
【0018】しかしながら、このようなスカンジュウム
化合物含有水溶液は、スカンジュウム以外に鉄、アルミ
ニュウム、スズ、ニッケル、マンガン、マグネシュウ
ム、カルシュウム、シリコン等の単体又は化合物の不純
物を含有しているので、スカンジュウム化合物としては
まだまだ低純度である。However, such a scandium compound-containing aqueous solution contains, in addition to scandium, impurities such as iron, aluminum, tin, nickel, manganese, magnesium, calcium, and silicon, which are simple substances or compounds. It is still of low purity.
【0019】本発明はこれらの不純物を除去することに
より、高純度のスカンジュウム・トリフラートを製造す
ることを目的とする。The object of the present invention is to produce high-purity scandium triflate by removing these impurities.
【0020】すなわち、本発明は、 (1)工程1―低純度のスカンジュウム化合物含有水溶
液を、pH0.5〜4.0の範囲に調整した後、シュウ
酸(塩)を添加してシュウ酸スカンジュウムとして回収
し、 工程2―前記シュウ酸スカンジュウムを焼成して酸化ス
カンジュウムとし、 工程3―前記酸化スカンジュウムをトリフルオロメタン
スルホン酸により溶解して反応させ、スカンジュウム・
トリフラート水溶液を得ることからなる高純度スカンジ
ュウムトリフラートの製造方法、 (2)前記工程3で得られたスカンジュウム・トリフラ
ート水溶液に含有されている余剰水分を蒸発除去し、固
体状のスカンジュウム・トリフラートを得る、ことから
なる高純度スカンジュウム・トリフラートの製造方法、 (3)前記(2)で得られた固体状のスカンジュウム・
トリフラートを、更に高温、減圧下で乾燥した後、不活
性ガスにより密閉することを特徴とする(1)または
(2)に記載の高純度スカンジュウム・トリフラートの
製造方法、 (4)前記工程2で得られた酸化スカンジュウムを、更
に酸で溶解してスカンジュウム含有酸性水溶液とし、こ
れを低純度のスカンジュウム化合物含有水溶液として用
い、前記工程1から前記工程2の操作を1回又は2回以
上順次繰り返した後、前記工程3に供することを特徴と
する(1)又は(2)又は(3)に記載の高純度スカン
ジュウム・トリフラートの製造方法、である。That is, according to the present invention, (1) step 1-a low-purity aqueous solution containing a scandium compound is adjusted to a pH range of 0.5 to 4.0, and then oxalic acid (salt) is added to scandium oxalate. Step 2-calcining the scandium oxalate to give scandium oxide, and Step 3-dissolving the scandium oxide with trifluoromethanesulfonic acid and reacting the scandium.
A method for producing high-purity scandium triflate, which comprises obtaining an aqueous solution of triflate, (2) Evaporating and removing excess water contained in the aqueous solution of scandium triflate obtained in the above step 3 to obtain solid scandium triflate. A method for producing high-purity scandium triflate, which comprises: (3) The solid scandium-triflate obtained in (2) above.
(3) The method for producing high-purity scandium triflate according to (1) or (2), wherein the triflate is further dried at a high temperature under reduced pressure and then sealed with an inert gas, (4) In the step 2 The obtained scandium oxide was further dissolved with an acid to obtain a scandium-containing acidic aqueous solution, which was used as a low-purity scandium compound-containing aqueous solution, and the operations from the step 1 to the step 2 were sequentially repeated once or twice or more. Then, the method for producing high-purity scandium triflate according to (1), (2), or (3), characterized in that the step 3 is performed.
【0021】以下本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0022】本発明における低純度のスカンジュウム化
合物含有水溶液を、PH0.5〜4.0の範囲、好まし
くは1.0〜2.5に調整した後、しゅう酸(塩)を添
加してしゅう酸スカンジュウムとして回収するが、この
時、PHが0.5未満ではスカンジュウムの回収率が低
下し、4.0超では、スカンジュウム以外の不純物も共
に含まれる。The pH of the low-purity aqueous solution containing a scandium compound in the present invention is adjusted to 0.5 to 4.0, preferably 1.0 to 2.5, and then oxalic acid (salt) is added to the oxalic acid. Although it is recovered as scandium, at this time, the recovery rate of scandium decreases if PH is less than 0.5, and if it exceeds 4.0, impurities other than scandium are also included.
【0023】しゅう酸(塩)としては、しゅう酸および
しゅう酸アンモニュウムを使用するが、スカンジュウム
に対し、1.0〜1.5当量加え、しゅう酸スカンジュ
ウムとして沈殿回収する。As oxalic acid (salt), oxalic acid and ammonium oxalate are used, but 1.0 to 1.5 equivalents are added to scandium, and the precipitate is recovered as scandium oxalate.
【0024】この時の温度は、常温で行っててもよい
が、60〜80℃程度の温度で実施することにより、固
液分離及びろ過性の良好なしゅう酸スカンジュウムが得
られる。The temperature at this time may be room temperature, but by carrying out at a temperature of about 60 to 80 ° C., scandium oxalate having good solid-liquid separation and filterability can be obtained.
【0025】このようにして得られたシュウ酸スカンジ
ュウムを焼成して酸化スカンジュウムとするが、焼成温
度は450〜1000℃で行うのが好ましい。450℃
未満だとシュウ酸塩が完全に分解せず、酸化スカンジュ
ウム中に残り、以後の溶解処理に不都合をもたらす。1
000℃超でも良いが、経済的に不都合である。The scandium oxalate thus obtained is calcined to give scandium oxide, and the calcining temperature is preferably 450 to 1000 ° C. 450 ° C
If it is less than the above range, the oxalate salt is not completely decomposed and remains in scandium oxide, which causes inconvenience to the subsequent dissolution treatment. 1
It may be more than 000 ° C, but it is economically inconvenient.
【0026】前記酸化スカンジュウムをトリフルオロメ
タンスルホン酸液により溶解するが、この溶解温度は、
沸点温度で行うことにより、スカンジュウムトリフラー
トとなるに必要な当量のトリフルオメタンスルホン酸使
用量で、しかも2時間程度で酸化スカンジュウムのほぼ
全量が溶解する。The scandium oxide is dissolved in a trifluoromethanesulfonic acid solution, and the melting temperature is
By carrying out the reaction at the boiling temperature, the equivalent amount of trifluoromethanesulfonic acid used to become scandium triflate is used, and almost all of the scandium oxide is dissolved in about 2 hours.
【0027】この酸化スカンジュウムとトリフルオロメ
タンスルホン酸との反応は、溶解すればただちにスカン
ジュウムトリフラート液となる。The reaction between scandium oxide and trifluoromethanesulfonic acid immediately becomes a scandium triflate solution when dissolved.
【0028】トリフルオロメタンスルホン酸液の濃度が
高いほど沸点温度を高くできる為、10N以上の酸濃度
が好ましい。Since the boiling point temperature can be increased as the concentration of the trifluoromethanesulfonic acid solution increases, an acid concentration of 10N or more is preferable.
【0029】さらに、高純度なスカンジュウムトリフラ
ート水溶液を得ようとするならば、前記酸化スカンジュ
ウムを塩酸、硝酸、硫酸あるいはトリフルオロメタンス
ルホン酸により溶解後、スカンジュウム含有酸性水溶液
とし、再度工程1のPH調整、シュウ酸塩によるシュウ
酸スカンジュウム生成、工程2の焼成による酸化スカン
ジュウムとした後、工程3のトリフルオロメタンスルホ
ン酸液による溶解を繰り返すことにより、より高純度ス
カンジュウムトリフラート水溶液が得られる。Further, in order to obtain a high-purity scandium triflate aqueous solution, the scandium oxide is dissolved with hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or trifluoromethanesulfonic acid to prepare a scandium-containing acidic aqueous solution, and the pH of step 1 is again adjusted. A higher purity scandium triflate aqueous solution is obtained by repeating adjustment, generation of scandium oxalate by an oxalate salt, and formation of scandium oxide by firing in step 2 and then dissolution with trifluoromethanesulfonic acid solution in step 3.
【0030】このようにして得られた高純度なスカンジ
ュウムトリフラート水溶液は、相当量の余剰水を含んで
いる為、この余剰水を除去する。除去方法としては、水
溶液を沸点温度で蒸発することにより行え得るが、1〜
300トール程度の真空蒸発を行うことにより、60℃
程度の低温度で余剰水の蒸発除去が行われ、スカンジュ
ウムトリフラートの固形物が容易に得られる。The high-purity aqueous solution of scandium triflate thus obtained contains a considerable amount of excess water, and thus the excess water is removed. The removal method can be carried out by evaporating the aqueous solution at the boiling point temperature.
By vacuum evaporation at about 300 Torr, 60 ℃
Excess water is removed by evaporation at a low temperature, and a solid of scandium triflate is easily obtained.
【0031】スカンジュウムトリフラート固形物は、こ
の時点では、多少の付着水と余剰なトリフルオロメタン
スルホン酸が残存している為、場合によってはさらに高
温で10-2トール程度の真空乾燥により、これらを除去
する必要がある。The scandium triflate solid matter contains some adhered water and an excess of trifluoromethanesulfonic acid remaining at this point. Therefore, if necessary, the scandium triflate solid matter may be dried under vacuum at a temperature of about 10 -2 torr. Need to be removed.
【0032】この時の温度は160℃〜350℃の範囲
で行うのが好ましい。160℃未満では、トリフルオロ
メタンスルホン酸の除去が不十分となり、また350℃
超ではスカンジュウムトリフラートが熱分解し、触媒と
しての機能が低下する。The temperature at this time is preferably in the range of 160 ° C to 350 ° C. If the temperature is less than 160 ° C, the removal of trifluoromethanesulfonic acid becomes insufficient,
Above that, scandium triflate is thermally decomposed, and the function as a catalyst deteriorates.
【0033】このようにして得られたスカンジュウムト
リフラート固形物は、大気雰囲気で容易に水分を吸着す
る為、特に有機溶媒中で使用する場合、アルゴンガス、
窒素ガス等の不活性ガスにより密封保存することによ
り、優れた触媒活性を損なわず使用することが出来る。The scandium triflate solid thus obtained easily adsorbs water in the atmosphere, and therefore, when used in an organic solvent, argon gas,
By sealing and storing with an inert gas such as nitrogen gas, it can be used without impairing the excellent catalytic activity.
【0034】[0034]
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。The present invention will be described below in more detail with reference to examples.
【0035】[0035]
【実施例1】Ni含有酸化鉱石と錫製錬残渣の混合原料
を高温、高圧のもとで硫酸浸出を行ない、Ni、Scを
選択的に酸浸出した液から、Niを硫化物として選択的
に沈殿回収し、その後液から水酸化ナトリウムにより沈
殿生成して得たスカンジュウム濃縮物である水酸化スカ
ンジュウム化合物を使用した。Example 1 A mixed raw material of a Ni-containing oxide ore and a tin smelting residue was subjected to sulfuric acid leaching under high temperature and high pressure, and Ni and Sc were selectively acid-leached, and Ni was selectively selected as a sulfide. The scandium hydroxide compound, which is a scandium concentrate obtained by subjecting the precipitate to recovery by precipitation, and then depositing the solution with sodium hydroxide, was used.
【0036】すなわち、Sc:8.16%、Fe:2.
43%、Al:12.7%、Sn:1.2%、Mn:
0.47%、Ni:0.53%、Mg:1.50%、C
a:0.57%、Si:0.32%の成分を有する水酸
化スカンジュウム化合物100gに水1 l加え、温度
60℃にて、PHが1.0となるように35%塩酸を加
え1時間かけて溶解後ろ過し、Sc:7.96g/l、
Fe:2.33g/l、Al:11.7g/l、Sn:
1.08g/l、Mn:0.44g/l、Ni:0.5
0g/l、Mg:1.43g/l、Ca:0.55g/
l、Si:0.27g/l濃度の溶解液を得た。このと
きの水酸スカンジュウム化合物のSc溶解率は98%で
あった。That is, Sc: 8.16%, Fe: 2.
43%, Al: 12.7%, Sn: 1.2%, Mn:
0.47%, Ni: 0.53%, Mg: 1.50%, C
1 l of water was added to 100 g of scandium hydroxide compound having a: 0.57% and Si: 0.32%, and 35% hydrochloric acid was added at a temperature of 60 ° C. so that the pH was 1.0, and then for 1 hour. After being dissolved, it is filtered, Sc: 7.96 g / l,
Fe: 2.33 g / l, Al: 11.7 g / l, Sn:
1.08 g / l, Mn: 0.44 g / l, Ni: 0.5
0 g / l, Mg: 1.43 g / l, Ca: 0.55 g /
1, a solution of Si: 0.27 g / l was obtained. At this time, the Sc solubility of the scandium hydroxide compound was 98%.
【0037】この溶解液に、アンモニア水を加えPH
1.8とした後、しゅう酸アンモニュウムをScがしゅ
う酸スカンジュウムとして生成するに必要な当量に対し
て、1.1倍量を加え60℃にて1時間の間反応熟成
し、しゅう酸スカンジュウムを得た。Ammonia water is added to this solution to add PH.
After setting to 1.8, 1.1 times the amount necessary for Sc to produce ammonium oxalate as scandium oxalate, 1.1 times amount was added and reaction aging was carried out at 60 ° C. for 1 hour to obtain scandium oxalate. Obtained.
【0038】このときの、Sc回収率は97.6%であ
り、Sc以外の不純物の共沈率はFe:0.3%、A
l:0.1%、Sn:0.1%、Mn:0.2%、N
i:0.3%、Mg:0.2%、であった。At this time, the Sc recovery rate is 97.6%, and the coprecipitation rate of impurities other than Sc is Fe: 0.3%, A
1: 0.1%, Sn: 0.1%, Mn: 0.2%, N
It was i: 0.3% and Mg: 0.2%.
【0039】しゅう酸スカンジュウムを800℃で3時
間焼成し、酸化スカンジュウムとした。Scandium oxalate was calcined at 800 ° C. for 3 hours to obtain scandium oxide.
【0040】このようにして得られた酸化スカンジュウ
ムを15Nのトリフルオロメタンスルホン酸溶液に、酸
化スカンジュウムがスカンジュウムトリフラートとして
溶解するに必要な当量の1.05当量を加え、沸点温度
120℃で2時間溶解し、スカンジュウムトリフラート
水溶液を得た。The scandium oxide thus obtained was added to a solution of 15N trifluoromethanesulfonic acid in an amount of 1.05 equivalent of the amount necessary to dissolve scandium oxide as scandium triflate, and the boiling point was 120 ° C. After dissolution for a period of time, an aqueous scandium triflate solution was obtained.
【0041】このようにして得られた水溶液を、エバポ
レーターの使用により、温度60℃、真空度100トー
ルにて余剰水の低温真空蒸発を行ったところ、1時間程
度で白色固形物が得られた。さらに、温度200℃、真
空度10-1トールにて24時間高温真空乾燥を行い、ス
カンジュウムトリフラートの白色粉末を得た後、アルゴ
ンガスにて密封した。The aqueous solution thus obtained was subjected to low-temperature vacuum evaporation of excess water at a temperature of 60 ° C. and a vacuum degree of 100 Torr by using an evaporator, and a white solid substance was obtained in about 1 hour. . Further, high-temperature vacuum drying was performed at a temperature of 200 ° C. and a vacuum degree of 10 −1 Torr for 24 hours to obtain a white powder of scandium triflate, which was then sealed with argon gas.
【0042】得られたスカンジュウムトリフラートの組
成は、Sc:9.08%、Fe:78ppm、Al:1
32ppm、Sn:12ppm、Mn:10ppm、N
i:17ppm、Mg:3ppm、Ca:52ppm、
Si:3ppmであり、スカンジュウムトリフラートと
して99.3%からなる高純度なスカンジュウムトリフ
ラートが得られた。The composition of the obtained scandium triflate was Sc: 9.08%, Fe: 78 ppm, Al: 1.
32 ppm, Sn: 12 ppm, Mn: 10 ppm, N
i: 17 ppm, Mg: 3 ppm, Ca: 52 ppm,
Si: 3 ppm, and high-purity scandium triflate consisting of 99.3% as a scandium triflate was obtained.
【0043】[0043]
【実施例2】実施例1で用いた混合原料を同じようにし
てNi、Scを酸浸出し、Niを硫化物として回収した
後の液を、炭酸カルシウムにより沈殿生成して得たスカ
ンジュウム濃縮物である炭酸スカンジュウム化合物を使
用した。Example 2 A scandium concentrate obtained by similarly acid-leaching Ni and Sc from the mixed raw material used in Example 1 and recovering the liquid after recovering Ni as a sulfide by precipitation with calcium carbonate Was used.
【0044】すなわち、Sc:2.35%、Fe:1.
16%、Al:4.65%、Sn:0.56%、Mn:
0.32%、Ni:0.12%、Mg:0.22%、C
a:18.3%、Si:0.25%の成分を有する炭酸
スカンジュウム化合物200gに水1 l加え、温度6
0℃にて、PHが1.0となるように硫酸により溶解後
ろ過し、Sc:4.42g/l、Fe:2.16g/
l、Al:8.65g/l、Sn:1.08g/l、M
n:0.60g/l、Ni:0.22g/l、Mg:
0.40g/l、Ca:0.46g/l、Si:0.3
1g/l濃度の溶解液を得た。この時の炭酸スカンジュ
ウム化合物のSc溶解率は96%であった。That is, Sc: 2.35%, Fe: 1.
16%, Al: 4.65%, Sn: 0.56%, Mn:
0.32%, Ni: 0.12%, Mg: 0.22%, C
a: 18.3% and Si: 0.25%, 200 g of scandium carbonate compound having 1% of water was added at a temperature of 6
At 0 ° C., the solution was dissolved in sulfuric acid so that the pH became 1.0, and then filtered, Sc: 4.42 g / l, Fe: 2.16 g /
1, Al: 8.65 g / l, Sn: 1.08 g / l, M
n: 0.60 g / l, Ni: 0.22 g / l, Mg:
0.40 g / l, Ca: 0.46 g / l, Si: 0.3
A solution having a concentration of 1 g / l was obtained. At this time, the Sc solubility of the scandium carbonate compound was 96%.
【0045】この溶解液に、しゅう酸アンモニュウムを
Scがしゅう酸スカンジュウムとして生成するに必要な
当量に対して、1.1倍量を加え60℃にて1時間の間
反応熟成し、しゅう酸スカンジュウムを得た。To this solution, 1.1 times the amount necessary to produce ammonium oxalate as Sc for scandium oxalate was added, and the reaction solution was aged at 60 ° C. for 1 hour to give scandium oxalate. Got
【0046】このときの、Sc回収率は96.5%であ
り、Sc以外の不純物の供沈率はFe:0.2%、A
l:0.1%、Sn:0.1%、Mn:0.1%、N
i:0.2%、Mg:0.1%、であった。At this time, the Sc recovery rate is 96.5%, and the deposition rate of impurities other than Sc is Fe: 0.2%, A
1: 0.1%, Sn: 0.1%, Mn: 0.1%, N
i was 0.2% and Mg was 0.1%.
【0047】しゅう酸スカンジュウムを800℃で3時
間焼成し、酸化スカンジュウムとした。Scandium oxalate was calcined at 800 ° C. for 3 hours to obtain scandium oxide.
【0048】このようにして得られた酸化スカンジュウ
ムを15Nのトリフルオロメタンスルホン酸溶液に、酸
化スカンジュウムがスカンジュウムトリフラートとして
溶解するに必要な当量の1.05当量を加え、沸点温度
120℃で2時間溶解し、スカンジュウムトリフラート
水溶液を得た。The scandium oxide thus obtained was added to a 15N trifluoromethanesulfonic acid solution in an amount of 1.05 equivalent of the amount necessary to dissolve scandium oxide as scandium triflate. After dissolution for a period of time, an aqueous scandium triflate solution was obtained.
【0049】このようにして得られた水溶液を、エバポ
レーターの使用により、温度60℃、真空度100トー
ルにて余剰水の低温真空蒸発を行ったところ、1時間程
度で白色固形物が得られた。さらに、温度200℃、真
空度10-1トールにて24時間高温真空乾燥を行い、ス
カンジュウムトリフラートの白色粉末を得た後、アルゴ
ンガスにて密封した。The thus obtained aqueous solution was subjected to low temperature vacuum evaporation of excess water at a temperature of 60 ° C. and a vacuum degree of 100 Torr by using an evaporator, and a white solid substance was obtained in about 1 hour. . Further, high-temperature vacuum drying was performed at a temperature of 200 ° C. and a vacuum degree of 10 −1 Torr for 24 hours to obtain a white powder of scandium triflate, which was then sealed with argon gas.
【0050】得られたスカンジュウムトリフラートの組
成は、Sc:9.02%、Fe:92ppm、Al:1
26ppm、Sn:18ppm、Mn:12ppm、N
i:8ppm、Ca:45ppm、Si:3ppmであ
りスカンジュウムトリフラートとして99%からなる高
純度なスカンジュウムトリフラートが得られた。The composition of the obtained scandium triflate was Sc: 9.02%, Fe: 92 ppm, Al: 1.
26 ppm, Sn: 18 ppm, Mn: 12 ppm, N
A high-purity scandium triflate containing i: 8 ppm, Ca: 45 ppm, Si: 3 ppm and 99% as a scandium triflate was obtained.
【0051】[0051]
【比較例1】実施例1の成分を有する水酸化スカンジュ
ウム化合物100gに水1リットルを加え、温度60℃
にてトリフルオロメタンスルホン酸にて溶解し、スカン
ジュウムトリフラート水溶液を得た。その時の液PHは
1.5であり、水酸化スカンジュウム化合物のSc溶解
率は98%であった。Comparative Example 1 To 100 g of the scandium hydroxide compound having the components of Example 1 was added 1 liter of water, and the temperature was 60 ° C.
Was dissolved in trifluoromethanesulfonic acid to obtain a scandium triflate aqueous solution. The liquid PH at that time was 1.5, and the Sc dissolution rate of the scandium hydroxide compound was 98%.
【0052】この低純度なスカンジュウムトリフラート
水溶液を、実施例で行なったシュウ酸塩によるシュウ酸
スカンジュウム生成操作を行なわないで、スカンジュウ
ムトリフラート水溶液を、直接エバポレーターの使用に
より、温度60℃、真空度100トールにて余剰水の低
温真空蒸発を行ったところ、1時間程度で灰色固形物が
得られた。さらに、温度200℃、真空度10-1トール
にて24時間高温真空乾燥を行い、スカンジュウムトリ
フラートの粉末を得た後、アルゴンガスにて密封した。This low-purity scandium triflate aqueous solution was subjected to the operation for producing scandium oxalate by the oxalate salt, which was carried out directly at the temperature of 60 ° C., by using an evaporator. When low-temperature vacuum evaporation of excess water was performed at a vacuum degree of 100 Torr, a gray solid substance was obtained in about 1 hour. Furthermore, high-temperature vacuum drying was performed at a temperature of 200 ° C. and a vacuum degree of 10 −1 Torr for 24 hours to obtain a powder of scandium triflate, which was then sealed with argon gas.
【0053】このようにして得られたスカンジュウムト
リフラートは灰色であり、その組成は、Sc:2.65
%、Fe:0.67%、Al:3.62%、Sn:0.
32%、Mn:0.14%、Ni:0.16%、Mg:
0.43%、Ca:0.15%、Si:0.05%であ
った。The scandium triflate thus obtained was gray and its composition was Sc: 2.65.
%, Fe: 0.67%, Al: 3.62%, Sn: 0.
32%, Mn: 0.14%, Ni: 0.16%, Mg:
It was 0.43%, Ca: 0.15% and Si: 0.05%.
【0054】スカンジュウムトリフラートとしての組成
は29.0%であった。The composition as scandium triflate was 29.0%.
【0055】[0055]
【触媒機能比較】以下に実施例1、2で得られた高純度
スカンジュウムトリフラートと比較例で得られたスカン
ジュウムトリフラート及び代表的な金属トリフラートで
ある高純度スズトリフラートの触媒機能比較の一例を示
す。 (アルドール反応)反応物に対し10モル%の触媒の存
在下、水―THF(1:4)中で、ベンズアルデヒドに
シクロヘキサン由来のシリルエノールエーテルを、常温
で5時間反応させて、対応するアルドール体(1)を得
る。[Comparison of catalytic functions] The catalytic functions of the high-purity scandium triflate obtained in Examples 1 and 2 and the scandium triflate obtained in Comparative Examples and high-purity tin triflate which is a typical metal triflate are compared below. An example is shown. (Aldol reaction) In the presence of a catalyst of 10 mol% based on the reaction product, benzaldehyde is reacted with silyl enol ether derived from cyclohexane for 5 hours at room temperature in water-THF (1: 4) to give a corresponding aldol compound. Get (1).
【0056】[0056]
【化1】 Embedded image
【0057】[0057]
【表1】 [Table 1]
【0058】(マンニヒ反応)反応物に対し10モル%
の触媒の存在下、塩化メチレン中−78℃において、ベ
ンズアルデヒドにアニリン、引き続きメチルイソブチー
ト由来のケテンシリルアセタールを作用させ、さらに同
温度で3時間反応させて、対応する付加体(2)を得
る。(Mannich reaction) 10 mol% based on the reaction product
In the presence of the catalyst of methylene chloride at −78 ° C., benzaldehyde is reacted with aniline and then ketene silyl acetal derived from methyl isobutyrate, and further reacted at the same temperature for 3 hours to give the corresponding adduct (2). obtain.
【0059】[0059]
【化2】 Embedded image
【0060】[0060]
【表2】 [Table 2]
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明により、高純度で、高触媒活性の
スカンジュウム・トリフラートが製造できた。According to the present invention, scandium triflate having high purity and high catalytic activity can be produced.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 修 東京都千代田区猿楽町1―6―6―702 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Kobayashi 1-6-6-702 Sarugakucho, Chiyoda-ku, Tokyo
Claims (4)
含有水溶液を、pH0.5〜4.0の範囲に調整した
後、シュウ酸(塩)を添加してシュウ酸スカンジュウム
として回収し、 工程2―前記シュウ酸スカンジュウムを焼成して酸化ス
カンジュウムとし、 工程3―前記酸化スカンジュウムをトリフルオロメタン
スルホン酸により溶解して反応させ、スカンジュウム・
トリフラート水溶液を得ることからなる高純度スカンジ
ュウムトリフラートの製造方法。1. Step 1-Adjusting a low-purity aqueous solution containing a scandium compound to a pH range of 0.5 to 4.0, and then adding oxalic acid (salt) to recover as scandium oxalate, and Step 2- The scandium oxalate is calcined to give scandium oxide, and the step 3 is to dissolve the scandium oxide with trifluoromethanesulfonic acid to cause a reaction.
A method for producing high-purity scandium triflate, which comprises obtaining an aqueous triflate solution.
トリフラート水溶液に含有されている余剰水分を蒸発除
去し、固体状のスカンジュウム・トリフラートを得る、
ことからなる高純度スカンジュウム・トリフラートの製
造方法。2. The scandium obtained in the step 3
Excess water contained in the aqueous triflate solution is removed by evaporation to obtain solid scandium triflate.
A method for producing high-purity scandium triflate, which comprises:
ジュウム・トリフラートを、更に高温、減圧下で乾燥し
た後、不活性ガスにより密閉することを特徴とする請求
項1または2に記載の高純度スカンジュウム・トリフラ
ートの製造方法。3. The solid scandium triflate obtained in claim 2 is further dried at high temperature under reduced pressure and then sealed with an inert gas. A method for producing high-purity scandium triflate.
ムを、更に酸で溶解してスカンジュウム含有酸性水溶液
とし、これを低純度のスカンジュウム化合物含有水溶液
として用い、前記工程1から前記工程2の操作を1回又
は2回以上順次繰り返した後、前記工程3に供すること
を特徴とする請求項1又は2又は3に記載の高純度スカ
ンジュウム・トリフラートの製造方法。4. The scandium oxide obtained in the step 2 is further dissolved with an acid to prepare a scandium-containing acidic aqueous solution, which is used as a low-purity scandium compound-containing aqueous solution, and the steps 1 to 2 are performed. The method for producing high-purity scandium triflate according to claim 1, 2 or 3, wherein the step 3 is performed after repeating one or more times in succession.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000007719A1 (en) * | 1998-08-04 | 2000-02-17 | Japan Science And Technology Corporation | Method of reaction in water catalyzed by lewis acid |
JP2016141839A (en) * | 2015-02-02 | 2016-08-08 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for recovering scandium |
US10081851B2 (en) | 2014-11-26 | 2018-09-25 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for recovering high-purity scandium |
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WO2016125386A1 (en) * | 2015-02-02 | 2016-08-11 | 住友金属鉱山株式会社 | Method for recovering scandium |
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