JPH09506349A - 化学化合物 - Google Patents
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- C07F9/4461—Amides thereof the amide moiety containing a substituent or a structure which is considered as characteristic
- C07F9/4484—Compounds containing the structure C-P(=X)(N-acyl)-X, C-P(=X)(N-heteroatom)-X or C-P(=X)(N-CN)-X (X = O, S, Se)
-
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Abstract
(57)【要約】
式:
[式中、R1は任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R2、R3及びR4の各々は任意に置換される2−アルキルフェノキシ、任意に置換されるフェニル、任意に置換されるアルキル及び任意に置換されるアルコキシから選択される基であり、少なくとも1個の、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基は第3級アルキル置換基を有する、但し、R1とR2の各々が2−イソプロピル−4−tert−ノニルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合物と、R1が2−メチル−4−tert−ノニルフェノキシであり、R2が2,4−ジメチルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合物とは例外とする]で示される化合物。式I化合物は水溶液からの金属(特に亜鉛)の溶剤抽出に有用である。
Description
【発明の詳細な説明】
化学化合物
本発明は化学化合物に関し、さらに詳しくは、ある一定のアリールオキシ置換
アミドビス(チオホスホリル)化合物類と、金属塩の水溶液から金属有価物を抽
出するための溶媒抽出法における抽出剤としてのそれらの用途とに関する。
金属鉱石からの金属有価物の湿式冶金回収のための溶媒抽出法の使用は、数年
前から商業的に実施されている。一般に、この方法は、例えば粉砕鉱石を酸によ
って処理することによって得られる金属塩の水溶液を、金属と錯体を形成し、金
属を非水性相中に抽出する有機抽出剤の水不混和性有機溶媒中の溶液と接触させ
ることを含む。次に、金属を水相中に抽出し、この水相から金属を例えば電解採
取のような適当な方法によって回収することができるように、金属錯体を含む有
機溶液をこの錯体を分解することができる作用剤(通常は強酸)を含む、他の水
相と接触させる、後続の抽出工程によって金属を回収することができる。
金属は通常、それらの鉱石中に他の金属と共に見い出されるので、存在する他
の金属からのある程度の分離を達成するために、有機抽出剤が所望の金属を選択
的に抽出することが重要である。例えば銅のような、ある種の金属に関しては、
選択的抽出剤が知られており、それらの使用が確立されている。亜鉛に対する適
当な選択的抽出剤の研究はあまり成功していない。
リン酸基を含む抽出剤、特にジ(2−エチルヘキシル)リン酸(D2EPHA
)の使用が提案されている、M.KochとJ.C.Taylorによって編集
された“Productivity and Technology in t he Metallurgical Industries
”におけるA.Se
lkeとD.de Juan Garciaによる論文、695〜703頁を参
照のこと。しかし、Selke等の論文から明らかであるように、亜鉛と共に第
2鉄(ferric iron)が抽出される。有機溶液中の第2鉄の蓄積を防止するために
は、亜鉛回収に用いた後の有機溶液から、ストリッピング工程において第2鉄を
除去することが必要である。この分離ストリッピング工程では、有機溶液を5〜
6モルの塩酸と接触させて、塩酸中に塩化第2鉄を生成する。遊離塩酸は、塩酸
中の塩化第2鉄をリン酸トリブチル含有有機溶液と接触させる後続工程によって
回収して、この溶液から塩化第2鉄を水を用いてストリップする。鉄を除去する
ために必要な付加的工程は操作の複雑さと費用とを加えることになるので、好ま
しくない。
亜鉛の抽出剤としてのビス(2,4,4−トリメチルペンチル)モノチオホス
フィン酸の挙動は、C.CaravacaとF.J.Alguacilによって
研究されており(Hydrometallurgy,27,1991,327〜
338)、かれらは、比較的酸性のpH値(約1.0)において、抽出された亜
鉛の割合は鉄の割合よりも僅かに高いに過ぎないことを発見した。
アリールオキシ置換アミドビス(チオホスホリル)基を含むある種の化合物が
、特に、鉄含有溶液から他の金属を分離するために、優れた金属抽出剤であるこ
とが今回発見された。特に、これらのアミドビス(チオホスホリル)化合物が亜
鉛(II)イオンと鉄(III)イオンの両方を含む酸性水溶液からの亜鉛の選
択的抽出に非常に効果的であることが判明している。ある種のアミドビス(チオ
ホスホリル)化合物が強力な抽出剤であること、すなわち、錯化反応によって放
出されるプロトンを中和するための塩基の添加を必要とせずに、これらの化合物
が2未満のpH値において水溶液から亜鉛を抽出することも判明している。
したがって、本発明は式:
[式中、R1は任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R2、R3及
びR4の各々は任意に置換される2−アルキルフェノキシ、任意に置換されるフ
ェニル、任意に置換されるアルキル及び任意に置換されるアルコキシから選択さ
れる基であり、少なくとも1個の、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基
は第3級アルキル置換基を有するが、但し、R1とR2の各々が2−イソプロピル
−
4−tert−ノニルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合
物と、R1が2−メチル−4−tert−ノニルフェノキシであり、R2が2,4
−ジメチルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合物とは例外
とする]
で示される化合物を提供する。
式I化合物の構造が、2つ以上の互変異性体形として、次の構造式:
[式中、R1〜R4は既に定義した通りである]
で示される、別のこのような形として存在しうることは理解されるであろう。本
明細書では本発明を式I化合物に関して説明するが、本発明が、前記化合物の任
意の可能な互変異性体形としての、前記化合物に関するものであることを理解す
べきである。
式I化合物に存在しうる、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基の例と
して、酸素原子を基準にして2−位置のアルキル置換基が炭素数1〜20、例え
ば1〜10であるフェノキシ基を挙げることができる。このようなアルキル基は
炭素数1以上の第1級アルキル基、炭素数3以上の第2級アルキル基及び炭素数
4以上の第3級アルキル基でありうる。フェノキシ残基は、2−位置のアルキル
置換基の他に、例えば4−位置のアルキル置換基のような、付加的な置換基を1
個以上任意に有することができる。
任意に置換される2−アルキルフェノキシ基が第3級アルキル置換基を有する
場合に、この第3級アルキル置換基は2−位置のアルキル置換基の他に存在しう
る、及び/又は2−位置のアルキル置換基がそれ自身、第3級アルキル基であり
うる。
任意に置換される2−アルキルフェノキシ基の例は、2−tert−ブチルフ
ェノキシ、2−tert−4−メチルブチルフェノキシ、2−tert−4−ブ
チル−5−メチルフェノキシ、2,4−ジ−tert−ブチルフェノキシ、2,
4−ジ−tert−ペンチルフェノキシ、2−メチル−4−tert−ノニルフ
ェノキシ、2−tert−ブチル−4−tert−ノニルフェノキシ、4−オク
チルフェノキシ、4−tert−ドデシルフェノキシ、4−tert−ドデシル
−2−メチルフェノキシ、2−sec−ブチルフェノキシ等を含む。
特に有用な式I化合物において、少なくとも1個の2−アルキルフェノキシ基
は2−tert−アルキルフェノキシ基であり、好ましくは、少なくとも2個の
2−アルキルフェノキシ基が2−tert−アルキルフェノキシ基である。好ま
しい2−tert−アルキル基は2−tert−ブチル基を含む。
式I化合物においてR2及び/又はR3及び/又はR4によって表される、任意
に置換されるフェニル基は、例えばo−トリル基、m−トリル基、p−トリル基
及びキシリル基のようなアルキル置換フェニル基、及びこのような基の混合物を
含む。しかし、適当な中間体の商業的な入手可能性のために、好ましい、任意に
置換されるフェニル基は非置換フェニル基である。
R2及び/又はR3及び/又はR4によって表されうる、任意に置換されるアル
キル基と任意に置換されるアルコキシ基との例としては、炭素数1〜20、例え
ば炭素数1〜10のアルキル基とアルコキシ基とを挙げることができる。アルキ
ル基と、アルコキシ基のアルキル部分とは、炭素数1以上の第1級アルキル基、
炭素数3以上の第2級アルキル基及び炭素数4以上の第3級アルキル基でありう
る。置換アルキル基と置換アルコキシ基とに存在しうる置換基の例として、ハロ
ゲン、ニトロ、シアノ、ヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルオキシカルボニ
ル、アシル及びアシルオキシ基を挙げることができる。2個以上の置換基が存在
することができ、この場合に、置換基は同じものでも異なるものでもよい。
式I化合物の範囲内に入る化合物の1つの重要な種類は、R1は任意に置換さ
れる2−アルキルフェノキシ基であり、R2、R3及びR4の各々は任意に置換さ
れる2−アルキルフェノキシ基又は任意に置換されるフェニル基であり、少なく
とも1個の、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基は第3級アルキル置換
基を有する化合物類である、但し、R1とR2の各々が2−イソプロピル−4−t
ert−ノニルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合物と、
R1が2−メチル−4−tert−ノニルフェノキシであり、R2が2,4−ジメ
チルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合物は除く。
この種類の化合物においてR1のみが任意に置換される2−アルキルフェノキ
シ基であり、R2、R3及びR4がフェニル基である場合には、炭化水素溶媒中に
良好な溶解度を有する抽出剤化合物を形成するように、フェノキシ基は例えば2
−tert−ブチル−4−tert−ノニルフェノキシ基におけるように脂肪族
基によって重度に置換されることが好ましい。
この種類の化合物では、式I化合物が少なくとも2個の任意に置換される2−
アルキルフェノキシ基を含むように、R2、R3及びR4の少なくとも1つが任意
に置換される2−アルキルフェノキシ基を含むことが好ましく、少なくとも2個
の任意に置換される2−アルキルフェノキシ基が第3級アルキル置換基を含むこ
とがさらに好ましい。
R1とR2が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R3とR4が任
意に置換されるフェニルである式I化合物は、強力な金属抽出剤である。このよ
うな化合物の1例では、R1とR2の各々は2−メチル−4−tert−ノニルフ
ェノキシ基であり、R3とR4の各々はフェニルである。
R1とR2が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R3とR4が任
意に置換されるフェニルである、有用な化合物は、2−位置のアルキル置換基が
第3級アルキル基である化合物、例えば、R1とR2の各々が2−tert−ブチ
ル−4−メチルフェノキシ基であり、R3とR4の各々がフェニルである化合物を
含む。
式Iの特に有用な化合物では、R1、R2及びR3の各々は任意に置換される2
−アルキルフェノキシ基であり、R4は任意に置換されるフェニルである。好ま
しくは、2−アルキルフェノキシ基の少なくとも1個は2−tert−アルキル
フェノキシ基であり、他の2−アルキルフェノキシ基は好ましくは2−tert
−アルキル及び/又は2−sec−アルキルフェノキシであり、好ましいsec
−アルキル基は少なくとも炭素数4である。1個の2−tert−アルキル置換
基と2個の2−sec−アルキル置換基とを含む化合物の例は、R1とR2の各々
が2−sec−ブチルフェノキシであり、R3が2,4−ジ−tert−ペンチ
ルフェノキシであり、R4がフェニルである化合物を含む。2個の2−tert
−アルキル置換基と1個の2−sec−アルキル置換基とを含む化合物の例は、
R1とR3の各々が2−tert−ブチルフェノキシであり、R2が2−sec−
ブチルフェノキシであり、R4がフェニルである化合物を含む。
R1、R2、R3及びR4の各々が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基で
ある式I化合物では、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基の少なくとも
1個が2−tert−アルキルフェノキシ基であり、より好ましくは2個が、特
に好ましくは3個が2−tert−アルキルフェノキシ基である。有用な構造は
、特にR3とR4が2−sec−アルキルフェノキシ基であるときにR1とR2が2
−tert−アルキルフェノキシ基であるような化合物を含む。
式Iの範囲内に入る化合物の有用な第2種類は、R1が任意に置換される2−
アルキルフェノキシ基であり、R2、R3及びR4の少なくとも1つが任意に置換
されるアルキル又は任意に置換されるアルコキシであり、R2、R3及びR4から
の任意の1個以上の残留基が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基と任意
に置換されるフェニルとから選択され、少なくとも1個の任意に置換される2−
アルキルフェノキシ基が第3級アルキル置換基を有する。
この第2種類の化合物の範囲内では、R1が任意に置換される2−tert−
アルキルフェノキシ基であり、R2が任意に置換されるアルコキシ基であり、R3
とR4の各々が独立的に、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基又は任意
に置換されるアルコキシ基である式I化合物を挙げることができる。好ましくは
、R3とR4の少なくとも1個は2−tert−アルキルフェノキシ基である。
また、この第2種類の化合物の範囲内では、R1が任意に置換される2−te
rt−アルキルフェノキシ基であり、R2が任意に置換されるアルコキシ基又は
任意に置換されるフェニル基であり、R3とR4が、同じ基でも異なる基でもよい
、任意に置換されるアルコキシ基である式I化合物を挙げることができる。
また、この第2種類の化合物の範囲内では、R1が任意に置換される2−te
rt−アルキルフェノキシ基であり、R2が任意に置換される2−アルキルフェ
ノキシ基又は任意に置換されるフェニル基であり、R3とR4が、同じ基でも異な
る基でもよい、任意に置換されるアルキル基である式I化合物を挙げることがで
きる。
式I化合物は式A、B、C又はD:
で示されるクロロリン化合物から得ることができる。
式C又はDのクロロ化合物を過剰なアンモニアと反応させて、ホスホラミド(p
hosphoramide),Eを得ることができる。
このアミドEをクロロ化合物C又はDと、強塩基の存在下で反応させることが
できる。
アミド(E参照)製造の教示と、酸素化類似体に関するクロロ化合物との反応
とは、L.MeznikとA.MaracekによってZ.Chem. 21(8
),1981,259頁に記載されているが、さらに充分な反応条件は本明細書
に記載する。
クロロ化合物C、Dの一般的製造方法は技術上周知であり、例えば、R1とR2
がアリール基である場合に、W.VoskuilとJ.F.Arensによって
、Rec.Trav.Chim.,82,302,(1963)に記載されてい
るように、グリニヤール試薬を五塩化リンと反応させる(必要な場合には2工程
で、混合生成物を得る)ことができる:
ジアリールクロロホスフィンを塩化チオホスホリルとの反応によって酸化して、
Cを得ることができる。
或いは、3当量のグリニヤール試薬をジアルキルホスフィットと反応させて、
ジアルキルホスフィンオキシドを得て、これを、Robert H.Willi
amsとLyle A.Hamiltonによって、J.Am.Chem.So c.
74,5418,1952に記載されているように、三塩化リンとの反応に
よって酸塩化物に転化させる。
式A又はBの有用な、入手可能な化合物はクロロジフェニルホスフィンを含む
。R1とR2がアリールオキシである、式CとDの化合物を製造するために、Jo
hn H.Fletcher等によって、J.Am.Chem.Soc.,72
,2461,1950に記載されているように、ジチオリン酸を塩素又は塩化
スルフリルと反応させることができる。
R1〜R4がアリールオキシ基である場合に、上記反応に用いるための広範囲な
ジチオリン酸を、適当なフェノールと五硫化リン又は塩化チオホスホリルのいず
れかとを酸受容体の存在下で反応させることによって、製造することができる。
塩化チオホスホリルを用いる場合に、種々なフェノールを逐次反応させて、R1
がR2とは異なり、R3がR4とは異なる化合物CとDを形成することができる。
N.A.Meinheit、S.Z.Cardon及びP.W.Vogel,J.Org.Chem
.,25,1991,(1990)及びJ.H.Flet
cher等,J.Am.Chem.Soc.,70,3943,(1948)を
参照のこと。
R1がフェニルであり、R2がアリールオキシである式C化合物は、C6H5PS
Cl2をフェノールと反応させることによって得られる。
他の態様では、本発明は金属塩の水溶液から上記で定義したような本発明の化
合物を含む有機相によって金属有価物を抽出する方法を提供する。
この抽出方法に用いられる有機相は典型的に、水不混和性の不活性有機溶剤、
すなわち、抽出条件下で不活性であり、抽出剤化合物とその金属錯体とのために
良好な溶媒である水不混和性の有機液体を含む。
この抽出方法が、金属鉱石から又は他の金属含有ソース(source)から金属を回
収するための広範囲な、種々な方法に組み入れることができることは理解される
であろう。これらの方法の詳細は問題の(concerned)金属と、浸出溶液の性質及
び組成とに依存して変化する。スルフェート浸出溶液に特に適する統合方法は、
当業者に周知の操作によって実施することができる。
抽出方法は典型的に、金属を有機溶液中に抽出し、水相中にストリッピングし
、水相から任意の適当な手段(例えば、電解回収)によって回収する、一連の工
程を含む。
したがって、本発明の特定の態様として、次の工程
(1)金属有価物を含む水溶液を水不混和性の有機溶媒中の前記で定義したよ
うな抽出剤混合物の溶液と接触させて、金属有価物を溶媒中に抽出剤による金属
錯体の形状として抽出する工程と;
(2)金属錯体を含む溶媒相を抽出済み水相から分離する工程と;
(3)金属錯体を含む溶媒相をストリッピング用水溶液と接触させて、金属錯
体を不安定にして、金属イオンを水相に移行させる工程と;
(4)金属イオンを含む水相をストリッピング済み溶媒相から分離する工程と
を含む一連の工程によって、水溶液から金属イオンを抽出する方法を提供する。
この抽出方法は、有機相中の本発明の化合物と安定な錯体を形成することがで
きる任意の金属を水溶液から抽出することに適用することができる。この方法は
亜鉛塩の水溶液、特に、亜鉛鉱石の酸浸出(acid leach)によって得られる溶液か
らの亜鉛の溶剤抽出に特に適する。しかし、pH2以下のpH値を有する酸性溶
液から抽出することができる他の金属の例は、ビスマス、カドミウム、銀、水銀
及び銅であるが、多くの他の金属もさらに高いpH値において抽出することがで
きる。
上記方法の操作工程(1)では、抽出剤化合物の使用量は水溶液中の金属塩の
濃度とプラント設計にも依存する。しかし、有機溶液1dm3(リットル)につ
き本発明の化合物5〜400gを用いることが好ましい。これより高い濃度を用
いることができるが、高濃度は便利な取り扱いのためにはあまりにも高粘性な有
機相を与える傾向がある。また、これより低い濃度も用いることができるが、低
濃度は不必要に多量の溶媒の使用を含むことになる。
1dm3につき例えば亜鉛のような金属 1g以上を含む水溶液と用いるため
には、有機溶液1dm3につき抽出剤化合物50〜400gを用いることが好ま
しい。必要な場合には、抽出剤化合物を抽出プロセスにおけるそれらの挙動を調
節する作用剤、例えば、抽出剤化合物の10〜200重量%、特に20〜100
重量%の量で用いることができるアルキルフェノール、アルコール又はエステル
と共に用いることができる。このような化合物は抽出剤を弱めるが、その後の、
それからの金属ストリッピングを促進する。このようにして、非常に強力な抽出
剤の強度を、種々な供給材料溶液と種々なストリッピング溶液との必要条件に合
わせて調節することができる。
本発明の抽出剤化合物と組み合わせて調節剤(modifier)として使用可能である
アルキルフェノールは、アルキル炭素数が3〜15であるアルキルフェノール、
例えば4−tert−ブチルフェノール、4−ヘプチルフェノール、5−メチル
−4−ペンチルフェノール、2−クロロ−4−ノニルフェノール、2−シアノ−
4−ノニルフェノール、4−ドデシルフェノール、3−ペンタデシルフェノール
、4−ノニルフェノール及びこれらの混合物を含む。好ましいフェノール類は炭
素数4〜12のアルキル基を含み、特に、フェノールとプロピレントリマーとの
縮合によって得られる混合4−ノニルフェノールである。
本発明の抽出剤化合物と組み合わせて調節剤として使用可能であるアルコール
は、炭素数14〜30、好ましくは炭素数15〜25の飽和及び不飽和の炭化水
素アルコール及びポリオールを含む。アルコールは好ましくは、炭化水素バック
ボーンに沿ってほぼ中ほどに配置されたヒドロキシル基を有する、高度に枝分か
れしたアルコールである。Guerbet法による短鎖アルコールの縮合によっ
て製造されることができる分枝鎖アルコールが特に好ましく、このようなアルコ
ールは時にはGuerbetアルコールと呼ばれる。任意に、これらのアルコー
ルは芳香族基又は他の官能基、特にエステル基を含むことができる。
特に有用なアルコールは、多数の末端メチル基を含む非常に高度に分枝したG
uerbetアルコールを生ずる、高度に分枝した先駆体から合成することがで
きる。特に効果的なアルコール調節剤の例には、高度に分枝したイソヘキサデシ
ルアルコールとイソ−オクタデシルアルコールがあり、後者は2−(1,3,3
−トリメチルブチル)−5,7,7−トリメチルオクタノールである。
本発明の抽出剤化合物と組み合わせて調節剤として使用可能であるエステルは
、炭素数10〜30の飽和及び不飽和の脂肪族及び芳香族−脂肪族エステルを含
む。エステルはモノエステルでもポリエステルでもよく、特にジエステルである
。エステルは高度に分枝したエステルであることが好ましい。任意に、エステル
は他の官能基、特にヒドロキシル基を含むことができる。特に有用なエステルは
、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールイソブチレートと、その
安息香酸エステルを含む。
本発明に関連して、アルコール及びエステルに適用される“高度に分枝した”
とは、メチル炭素原子数対非メチル炭素原子数の比が1:5より大きいことを意
味する。この比が1:3より大きいことが好ましい。
必要な場合には、アルキルフェノール及び/又はアルコール及び/又はエステ
ルの混合物を調節剤として用いることもできる。
上記調節剤は、本発明の1種以上の抽出剤化合物と1種以上の調節剤とを含む
抽出剤組成物の製造に用いることができる。
本発明の純粋な抽出剤の一部に関して、亜鉛を抽出する速度がかなり緩慢であ
るが、この速度を高めるために広範囲な化合物を1.0%以下の量においてさえ
加えることができることが判明している。有用な速度促進添加剤(rate increasi
ng additive)は、亜鉛の抽出剤であると知られ、有機相に可溶であるが、迅速な
抽出速度を有する化合物を含む。この態様に有効であると判明した化合物は例え
ばリン酸エステル(例えば、D2EHPA)のような、他の公知の亜鉛抽出剤、
特に、例えば有機相への溶解性を有するアルキル及びアリールスルホン酸のよう
な、金属イオンを移行させることができる表面活性剤である。
上記方法の工程(1)と(2)は、周知の便利な溶剤抽出法を用いて、好都合
に実施することができる。金属有価物を含む水溶液を、典型的に、単一工程で又
は多重工程で(但し、好ましくは連続的に)、水溶液からの金属有価物の実質的
な抽出を可能にするほど充分な時間、有機相と密接に接触させて(例えば、適当
な容器内で2相を一緒に撹拌することによって)、次に2相を任意の慣習的な方
法で分離させる。抽出は通常、周囲温度において実施されるが、操作上好都合で
ある場合には、例えば100℃までの幾らか高い温度(但し、好ましくは50℃
以下)を用いることもできる。
抽出に使用可能である有機溶剤は、水不混和性であり、抽出条件下で存在する
他の物質に不活性である、任意の可動な有機溶剤又は溶剤混合物を含む。適当な
溶剤の例は、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素及びこれらの混
合物と、例えばトリクロロエチレン、パークロロエチレン、トリクロロエタン及
びクロロホルムのような塩素化炭化水素とを含む。好ましい溶剤は、例えば、E
xxonから商業的に入手可能なSOLVESSO(SOLVESSOは商標で
ある)及び、本質的にトリメチルベンゼンの混合物から成り、Imperial
Chemical Industries PLCから商業的に入手可能である
AROMASOL H(AROMASOLは商標である)のような、高い芳香族
含量を有する高引火点溶剤を含む炭化水素溶剤である。しかし、低い毒性と広い
入手可能性とに基づいて特に好ましい溶剤は、比較的低い芳香族含量の炭化水素
溶剤(例えば灯油)、例えば、芳香族20%、パラフィン56.6%及びナフテ
ン23.4%を含む石油留出物である、Exxonから商業的に入手可能なES
CAID 100(ESCAIDは商標である)である。
溶剤抽出を実施する条件は、水溶液中に存在する1種以上の金属に適するよう
に選択される。水溶液から実質的に所望の金属のみが抽出されるために、存在す
る他の金属が抽出剤化合物と安定な錯体化合物を形成しないような条件を選択す
ることが、一般に好ましい。錯体の形成が酸の遊離を含む可能性があるので、p
Hを所望の範囲内に維持するためにプロセス中に例えばアルカリを加えることが
必要であると考えられるが、特に連続操作プロセスでは、これを避けることが一
般に好ましい。亜鉛を鉄の存在下においても選択的に抽出できることが、本発明
の方法の特別な利点である。
この方法の工程(3)と(4)は、工程(2)で得られる有機溶剤中金属錯体
の溶液を無機酸の水溶液と適当な温度において密接に接触させ、次に2相を慣習
的な方法で分離させることによって、好都合に実施することができる。この操作
は通常、周囲温度において実施されるが、操作上好都合である場合には、例えば
100℃までの幾らか高い温度(但し、好ましくは50℃以下)を用いることも
できる。
工程(3)で用いるストリッピング用水溶液は好ましくは硫酸を含み、適当な
濃度は溶液1dm3につき酸100〜250gである。例えば電解によって金属
の適切な部分を取り出した後に、残留金属塩を含む回収酸水溶液を、この方法の
工程(3)において再使用することができる。工程(3)で再生した抽出剤化合
物は工程(1)で用いるために再循環することができる。
有機相対水相の適当な相対的量(relative volumes)は金属抽出方法に通常用い
られる相対的量であり、ストリッピング工程における相対的量は典型的に101
以下である。再生抽出剤化合物と若干の残留金属とを含むストリッピング済み有
機相は方法の工程(1)に再使用することができる。金属塩を含む、工程(4)
からの水層を慣習的な方法で処理して、金属を得ることができる。
亜鉛抽出剤としての本発明の化合物の有効性は、以下に述べる試験1の方法に
よって評価することができる。
本発明の抽出剤化合物は、試験1を受けたときに、一般に1500〜4500
ppmの亜鉛、しばしば3000〜4500ppmの亜鉛、好ましくは、抽出と
ストリッピングとの最も効果的な組合せを生じる範囲である、3600〜450
0ppmの亜鉛を含む有機溶液を生成することができると言う点で有用である。
3600〜4500ppm範囲を大きく越える特徴(figure)を生ずる本発明の抽
出剤化合物の場合には、抽出剤に弱化効果(weakening effect)を与える上記調節
剤の1種類を含めることが有利である。
本発明を下記実施例によって非限定的に説明する。2−アルキルフェノキシ基
が第3級アルキル置換基を含まない化合物に関する実施例1〜5を比較のために
含める。実施例1
この実施例は、表1に記載するクロロ化合物であるO,O’−ビス(2−イソ
プロピル−5−メチルフェニル)クロロチオホスフェートの製造と、表1に記載
するアミノ化合物であるO,O’−ビス(2,4−ジメチルフェニル)チオホス
ホラミドの製造と、この実施例の生成物である、式I化合物[式中、R1=R2=
2−イソプロピル−5−メチルフェノキシ、R3=R4=2,4−ジメチルフェノ
キシ]を得るためのクロロ化合物とアミノ化合物との反応とを述べる。生成物を
抽出剤としてのその強度に関して試験する試験1と呼ばれる一般的方法と、表1
に挙げる結果とも述べる。
窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン(350cm3)中の2−イソプロピル−
5−メチルフェノール(0.40M,60g)の撹拌溶液に水素化ナトリウム(
0.40M,9.6g)を15分間にわたって、少量ずつ加えた。この添加中に
、温度は約50℃に上昇した。溶液を冷却させ、次に、外部冷却によって40℃
に維持したテトラヒドロフラン(50cm3)中の塩化チオホスホリル(0.2
0M,33.9g)の撹拌溶液に、窒素雰囲気下で、45分間にわたって加えた
。この反応混合物を周囲温度に温度上昇させ、このときにHPLCによって分析
したサンプルは反応が完成したことを実証した。混合物をジエチルエーテル(3
00cm3)によって希釈することによって、クロロ化合物を単離し;エーテル
溶液を水(3x100cm3)によって抽出し、有機層を分離し、硫酸マグネシ
ウムによって乾燥させ、濾過し、減圧下でエーテルを蒸発させて濃縮して、油状
物(73.1g)であるO,O’−ビス(2−イソプロピル−5−メチルフェニ
ル)クロロチオホスフェートを得た:31P NMR(CDCl3中),1重線,
56.7ppm、リン酸のダウンフィールド。
同じ方法によって、2,4−ジメチルフェノールを水素化ナトリウムと反応さ
せ、次に塩化チオホスホリルと反応させて、テトラヒドロフラン中のO,O’−
ビス(2,4−ジメチルフェニル)クロロチオホスフェートの溶液を得た。この
反応の中間体は単離しなかったが、その代わりに、アンモニアガスを溶液に通し
て2時間バブルさせた。沈殿した塩化アンモニウムを濾別し、溶液を減圧下で蒸
発させて濃縮して、O,O’−ビス(2,4−ジメチルフェニル)チオホスホラ
ミドである油状物を得た:31P NMR(CDCl3中),1重線,59.6p
pm、リン酸のダウンフィールド。
反応の最終工程は次のように実施した。上記のように製造したアミノ化合物(
0.05M,16.05g,N.M.321において100%純度と推定)と、
やはり上記のように製造したクロロ化合物(0.05M,16.8g,N.M.
396.5において100%純度と推定)とをヘキサン(100cm3)とテト
ラヒドロフラン(50cm3)との混合物中に溶解し、溶液を撹拌しながら、ヘ
キサン(25cm3)中水素化ナトリウム(0.115M,2.76g)の懸濁
液を30分間にわたって加えた。次に、混合物を周囲温度において18時間撹拌
した(注釈:以下の実施例では、混合物を約65〜70℃において3時間、還流
下沸騰させるによって反応を損害なく完成させることができた;フェノキシ基の
位置2における置換基の嵩が増大することによって、必要な反応時間は増加した
)。反応混合物を濾過し、溶媒を減圧下で蒸発させて濃縮し、粗反応生成物のナ
トリウム塩である油状物を得た。粗反応生成物を一般的方法に従って精製し、単
離した。油状物をヘキサン(100cm3)中に溶解し、メタノール95容量部
に水5容量部を加えることによって調製した混合溶剤の100cm3ずつによっ
て、ヘキサン溶液を2回抽出した。次に、ヘキサン溶液を廃棄した。メタノール
溶液を一緒にして、希硫酸を加えて、pHを約2.0に低下させた。この溶液を
次にヘキサン(2x100cm3)によって抽出し、これらのヘキサン溶液を一
緒にし、乾燥させて(硫酸マグネシウム)、減圧下でヘキサンを蒸発させて濃縮
し、式I化合物[式中、R1=R2=2−イソプロピル−5−メチルフェノキシ、
R3=R4=2,4−ジメチルフェノキシ]である油状物(19.5g)を得た。
この化合物の純度を、0.1モル水酸化ナトリウム溶液を含む50%テトラヒ
ドロフラン水溶液に溶解したサンプル(0.3576g)の電位差滴定によって
算出した。酸(NH)プロトンはpH4.0とpH8.6との間で中和され、こ
れはアルカリ4.4cm3を要した;このため、この化合物がM.N.681に
基づいて84%純度であることが算出された。
この化合物を以下に述べる試験1によって亜鉛抽出におけるその強度に関して
試験し、結果を表1に記載する、この結果はこの化合物が亜鉛の良好な抽出剤で
あるが、理想的に必要とされる非常に高い強度を有さないことを実証する。試験1
ESCAID 100中の供試化合物の0.20モル溶液を、2.0の初期p
H値を与えるために充分な硫酸を含む硫酸亜鉛の0.1モル水溶液の等量と共に
振とうする。この分散液のサンプルを周期的に取り出し、水層を分離して、通常
の方法に従ってEDTAによる滴定によって、連続サンプルが同じ亜鉛値を生じ
て、平衡に達したことを表すまで、亜鉛に関して分析する。亜鉛重量部/溶液1
00万容量部(ppm)での濃度として表現して、有機溶液中に達した亜鉛量を
算出する。これらの結果は表1に記載する。供試化合物がESCAIDに充分に
溶解性でない場合には、SOLVESSO 150を溶媒として用い、このこと
は表に記載する。実施例2〜5
出発物質として2−sec−ブチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール
、2−イソプロピル−5−メチルフェノール又は2,6−ジメチルフェノールを
適当に用いて、実施例1の方法によって、表1に記載したクロロ化合物とアミノ
化合物とを製造した。次に、クロロ化合物とアミノ化合物とを表1の方法によっ
て一緒に反応させて、式I化合物[式中、R1〜R4基は記載した通りである]を
得た。亜鉛抽出剤としてのこれらの化合物の強度を試験1によって試験して、記
載した結果を得た。結果は、これらの実施例の化合物が式I化合物と同様な強度
を有することを実証する。実施例6〜9
これらの実施例は、それぞれ2−tert−アルキル置換基を有する2個のフ
ェノキシ基が同じリン原子に結合する式I化合物を実証する。表1に記載する化
合物を、必要な場合には、下記変更を加えて、実施例1の方法によって、出発物
質
として2−tert−ブチル−4−メチルフェノール又は2−tert−ブチル
フェノールを用いて製造した:
(i)表1に記載のクロロ化合物の製造において、外部冷却を加えずに反応を
実施し、最後に、反応混合物を還流下で18時間沸騰させることが有利であると
判明した。
(ii)クロロ化合物とアミノ化合物との反応において、反応を完成させるため
に、反応混合物を還流下で72時間まで沸騰させることが必要であると判明した
。
式I化合物を試験1によって評価し、結果を表1に記載する、この結果はこれ
らの式I化合物が全て、実施例1〜5の生成物よりも強力な亜鉛抽出剤であるこ
とを実証する。実施例10
この実施例は、異なる置換フェノキシ基が同じリン原子に結合する式I化合物
の製造を説明する。
この反応のためのクロロ化合物の製造は実施例9に述べるように実施した。
ヘキサン(400cm3)とテトラヒドロフラン(50cm3)中の2−ter
t−ブチル−5−メチルフェノール(0.60M,98.4g)の撹拌溶液に水
素化ナトリウム(0.60M,14.4g)を10分間にわたって加え、この間
に外部冷却によって温度を30℃未満に維持した。次に、この溶液を窒素雰囲気
下でヘキサン(100cm3)中の塩化チオホスホリル(0.60M,101.
7g)の撹拌溶液に加え、この間に反応温度を−40℃に維持した。この反応混
合物を周囲温度に温度上昇させて、反応を完成させ、30分間後に再び−40℃
に冷却した。次に、この溶液に、ヘキサン(400cm3)中に溶解した商業的
な混合異性体4−tert−ノニルフェノール(0.60M,132g)に水素
化ナトリウム(0.60M,14.4g)を加えることによって調製したナトリ
ウム4−tert−ノニルフェノキシドの溶液を加えた。添加は30分間、持続
し、添加中の温度は−40℃に維持した。この反応混合物を周囲温度に温度上昇
させ、このときにHPLCによって分析したサンプルは反応が完成したことを実
証した。この溶液を水(3x200cm3)によって抽出し、硫酸マグネシウム
によって乾燥させ、濾過し、減圧下でヘキサンを蒸発させて濃縮して、実質的に
O−(2−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−O’−(4−tert−
ノニルフェノール)クロロチオホスフェート(31P NMR(CDCl3中),
多重線,55.3ppm、リン酸のダウンフィールド)である油状物を得た。こ
の物質(130g)をテトラヒドロフラン(400cm3)中に溶解し、溶液に
通して45分間アンモニアガスをバブルさせ、この間に温度は外部冷却によって
35℃未満に維持した。次に、HPLCによる分析はクロロ化合物の完全な転化
を示した。混合物をジエチルエーテル(400cm3)で希釈し、水(3x20
0cm3)によって抽出し、硫酸マグネシウムによって乾燥させ、減圧下で溶媒
を蒸発させて濃縮して、表1に記載するアミノ化合物(115.3g)を得た;31
P NMR(CDCl3中),多重線,59.8ppm、リン酸のダウンフィ
ールド。
このアミノ化合物(0.22M,101.4g)をO,O’−ビス(2−te
rt−ブチル−5−メチルフェノキシ)クロロチオホスフェート(0.22M,
93.4g)及びテトラヒドロフラン(200cm3)中の水素化ナトリウム(
0.55M,13.2g)と反応させた;HPLCが出発物質の殆ど完全な転化
を示す前に、この反応混合物を還流下で70時間沸騰させることが必要であるこ
とが判明した(実施例9(ii))。実施例1に記載したように精製し、単離した
後に、反応生成物を得た(103.1g)、しかし、57%のみの純度(M.W
.833)を有することが滴定にって判明した。したがって、これをトルエン(
400cm3)中に溶解し、トルエン溶液を2M炭酸ナトリウム溶液(200c
m3ずつ)によって2回抽出した。次に、トルエン溶液を水性メタノール(水5
ppvを混合したメタノール95ppv、200cm3ずつ)によって2回抽出
し、メタノール溶液を一緒にして、トルエン(3x100cm3)によって抽出
し、次に濃塩酸(40cm3)をメタノール溶液に加えて、酸性化溶液をヘキサ
ン(400cm3)によって抽出した。ヘキサン溶液を新しい水性メタノール溶
液(100cm3ずつ)によって3回抽出した。次に、ヘキサン溶液を硫酸マグ
ネシウムによって乾燥させ、濾過し、溶媒の蒸発によって濃縮し、この実施例の
生成物
(49.6g)を得た、これは滴定によって87%純度であることが判明した。
試験1におけるこの化合物の性能(表1)はこの化合物が亜鉛の非常に強力な抽
出剤であることを示した。実施例11〜13
これらの式I化合物は実施例10の方法によって製造した、但し、最終の反応
工程では、第2精製工程を不要として省略した。これらの化合物は、それらの性
能と共に表1に記載する。結果は、2−tert−アルキル置換基を有する2個
のフェノキシ基が同じリン原子に結合する、実施例6〜10と実施例13との生
成物が、実施例11と12の生成物よりも強力な亜鉛抽出剤であることを実証す
る。実施例14〜24
表1に記載する、これらの実施例の生成物はそれぞれ、同じリン原子に結合す
る置換フェノキシ基とフェニル基とを含む。これらの生成物は表1に記載するク
ロロ化合物と、表1に記載する対応アミノ化合物とを水素化ナトリウムの存在下
で反応させることによって製造される。これらの反応のために必要なクロロ化合
物は実施例1〜13に記載した方法によって製造される。これらの反応のために
必要なアミノ化合物は、以下の実施例24に詳述する方法によって、フェニルホ
スホノチオ酸ジクロリド(phenylphosphonothioic dichloride)(Jansen
Chemical Companyから得られる、Ph.PS.Cl2)を最初
に適当な置換フェノールと反応させ、次にアンモニアと反応させることによって
製造する。
テトラヒドロフラン(250cm3)中の2−tert−t−ブチルフェノー
ル(0.6M,90.0g)の溶液に水素化ナトリウム(0.60M,14.4
g)を−40℃において10分間にわたって加えた。この溶液を次にヘキサン(
250cm3)中の塩化チオホスホリル(0.60M,101.7g)の溶液に
30分間にわたって加え、この間を通して温度を−40℃に維持した。この溶液
をこの温度においてさらに30分間撹拌した。次に、2−sec−ブチルフェノ
ールのナトリウム塩を、このフェノール(90.0g)と、水素化ナトリウム(
1
4.4g)と、テトラヒドロフラン(250cm3)とから製造して、反応混合
物に加え、再び温度を−40℃に維持した。この混合物を室温に温度上昇させた
。ヘキサン(250cm3)を加え、混合物を水(3x200cm3)によって抽
出した。このヘキサン溶液を硫酸マグネシウムによって乾燥させ、減圧下でのヘ
キサン蒸発によって濃縮して、実施例24のクロロ化合物である油状物(231
g)を得た。このようにして製造した生成物は、31P NMRによって、同じフ
ェノキシ基を有する2異性体<9%を含有した。
テトラヒドロフラン(250cm3)中の2−tert−t−ブチルフェノー
ル(0.6M,90.0g)の溶液に水素化ナトリウム(0.60M,14.4
g)を10分間にわたって、反応温度を−40℃未満に維持するために、少量ず
つ加えた。次に、この溶液を、−40℃に維持されたヘキサン(250cm3)
中のフェニルホスホノチオ酸ジクロリド(0.60M,126.6g)の溶液に
、約40分間にわたって加えた。この混合物を次に約1時間にわたって周囲室温
に温度上昇させた。HPLCによる分析は、反応が完成したことを示した。約4
5分間にわたって混合物に通してアンモニアをバブルさせた(温度は周囲温度か
ら40℃に上昇した)、この時にHPLCは全てのクロロ化合物がアミノ化合物
に転化したことを示した。混合物を水(3x200cm3)によって抽出し、有
機溶液を硫酸マグネシウムによって乾燥させ、減圧下でヘキサンを蒸発させて、
実施例24のクロロ化合物である、油状物(178g)を得た、これは放置時に
結晶化した。
上記クロロ化合物(198.3g)と上記アミノ化合物(152.5g)とを
ヘキサン(250cm3)とテトラヒドロフラン(250cm3)中に溶解した。
水素化ナトリウム(30.0g)を室温において15分間にわたって加えた。添
加が完了した後に、混合物を撹拌し、60〜70℃において18時間、還流下で
沸騰させた。混合物を室温において冷却し、イソプロパノール(80cm3)を
用心深く(発泡する)加えて、過剰な水素化ナトリウムを分解した。
生成物を下記のように精製して、単離した: 反応混合物をメタノール(54
0cm3)と水(60cm3)とを含む溶液300cm3ずつで2回抽出した。メ
タノール溶液を一緒にして、ヘキサン(200cm3)によって抽出して、ヘキ
サン抽出物を廃棄した。メタノール溶液を濃塩酸(100cm3)によって酸性
化して、水(100cm3)を加えた。生成物をヘキサン(400cm3)中に抽
出して、このヘキサンを、既述したように調製したメタノール/水(3x100
cm3)によって洗浄した。ヘキサン溶液を硫酸マグネシウムによって乾燥させ
、ヘキサンを減圧下で蒸発させて、実施例24の生成物である油状物(213g
)を残した。純度は滴定によってM.W.665の理論値の89.1%として算
出された。31P NMR(CDCl3中):45.1ppm(リン1)に集中す
る二重線の三重線;65.0ppm(リン2)に集中する多重線の二重線;測定
値はリン酸のダウンフィールドである。
表1に記載する、これらの実施例の生成物の性能はこれらの全てが非常に強力
な亜鉛抽出剤であることを実証する。実施例24の生成物は炭化水素溶剤中に特
に高い溶解度を有することが判明した。実施例25
この実施例は、各リン原子に1個のフェニル基が結合する式I化合物の製造を
説明する。
実施例24に記載するように、2−tert−ブチル−4−メチルフェノール
(1.0M,164.3g)を水素化ナトリウム(1.0M,24.0g)と反
応させ、次にフェニルホスホノチオ酸ジクロリドと反応させることによって、表
1に記載するクロロ化合物を製造した。この場合に、反応溶液をアンモニアによ
って処理せず、その代わりに、減圧下でのテトラヒドロフランの蒸発によって濃
縮し、濃縮物を酢酸エチル(400cm3)中に再溶解して、溶液を水(3x1
00cm3)によって抽出した。酢酸エチル溶液を硫酸マグネシウムによって乾
燥させ、濾過し、再び濃縮して、結晶質固体(281g,m.p.71〜73℃
)であるクロロ化合物を得た。
このクロロ化合物の一部(169.3g)を実施例1に記載するようにアンモ
ニアによって処理して、表1に記載するアミノ化合物(130g,m.p.10
8.5〜111℃)を得た。次に、このアミノ化合物(0.2M,63.8g)
を他のクロロ化合物部分(0.2M,67.7g)及びテトラヒドロフラン(4
00cm3)中水素化ナトリウム(0.5M,12.0g)溶液と反応させた。
反応を完成させるには、この溶液を50〜60℃において2時間加熱することが
必要であった。実施例1の方法によって、但し、組成を変えた(すなわち、メタ
ノール90部対水10部)水性メタノール溶液を用いて、生成物を精製し、単離
して、式I化合物[式中、R1=R3=2−tert−ブチル−4−メチルフェノ
キシ及びR2=R4=フェニル](60.6g,M.W.621の理論値の純度8
0%)を得た。表1に記載する、試験1におけるこの化合物の挙動は、この化合
物が実施例1〜5の生成物よりも強力な抽出剤であることを示す。実施例26
この実施例は、最初に、2−メチル−4−tert−ノニルフェノールの製造
を説明する。
第二に、この実施例はジフェニルホスホノチオ酸アミド(Ph2PS.NH2)
の製造と、式I化合物[式中、2個のフェニル基が同じリン原子に結合する]の
製造へのその使用とを説明する。
プロピレントリマー(2.0M,252g)と、2−メチルフェノール(2.
0M,216g)と、活性化フラー土触媒(FULLCAT 22B,Lapo
rte Industriesから供給,5.4g)と、リン酸(4滴)とを撹
拌し、80℃に48時間加熱した。次に、混合物を冷却させ、濾過し、蒸留して
、2−メチル−4−tert−ノニルフェノール(245g)を水銀柱0.2〜
0.3mmの圧力下でb.p.114〜132℃の留分として得た。
塩化チオホスホリル(0.45M,76.9g)をクロロジフェニルホスフィ
ン(0.45M,100g)に窒素雰囲気下で、反応温度が70℃を越えて上昇
しないように、10分間にわたって加えた。溶液を18時間放置してから、蒸留
して、ジフェニルホスホノチオ酸クロリド(100.6g)を水銀柱0.6mm
の圧力下でb.p.178〜180℃の留分として得た。この化合物の全てを実
施例1の方法によってアンモニアと反応させて、白色結晶質固体であるジフェニ
ルホスホノチオ酸アミド(84.3g)を得た:31P NMR(CDCl3中)
:一重線,53.8ppm,リン酸のダウンフィールド。
2−メチル−4−tert−ノニルフェノールを塩化ホスホリルと、実施例5
の方法によって、但しテトラヒドロフランの代わりに溶媒としてヘキサンを用い
て反応させて、表1に記載するクロロ化合物を得た。このクロロ化合物(0.1
M,56.5g)をジフェニルホスホノチオ酸アミド(0.1M,23.3g)
及び水素化ナトリウム(0.2M,8.0g)と、実施例1の方法を用いて反応
させて、式I化合物[式中、R1=R2=2−メチル−4−tert−ノニルフェ
ノキシ及びR3=R4=フェニル](66.1g,M.W.761の理論値の純度
88%)を得た。試験1の結果は、この化合物が実施例25の生成物よりも強力
な亜鉛抽出剤であることを示し、各フェニル基が異なるリン原子に結合する場合
よりも、2フェニル基が同じリン原子に結合する場合の方がより強力な抽出剤が
得られることを教える。実施例27
実施例26の方法を用いて、2−sec−ブチルフェノールとプロピレントリ
マーとから2−sec−ブチル−4−tert−ノニルフェノール(水銀柱1.
5mmの圧力において、b.p.148〜150℃)を製造した。この化合物を
フェニルホスホノチオ酸ジクロリドと、実施例24の方法を用いて、さらに反応
させて、表1に記載するクロロ化合物を得た(31P NMR(CDCl3中)多
重線,82.6ppm,リン酸のダウンフィールド)。このクロロ化合物を次に
ジフェニルホスホノチオ酸アミドと、実施例26の方法を用いて、反応させて、
式I化合物[式中、R1=2−sec−ブチル−4−tert−ノニルフェノキ
シ及びR2=R3=R4=フェニル]を得た。この化合物に試験1を実施して、こ
の化合物が強力な亜鉛抽出剤であることを示す、表1に記載する結果を得た。
実施例28
金属抽出に対する本発明の物質の有用性をさらに例示するために、抽出剤の有
機溶液による金属含有水溶液からの亜鉛の抽出に関する分配曲線を作成した。こ
れは種々な量比の抽出剤と金属含有供給溶液とを平衡させ、分離し、各相に含ま
れる金属に関して分析することによって実施した。
炭化水素溶剤 Escaid 100中に実施例24の抽出剤0.5モル/l
を含む有機溶液を製造した。亜鉛20.1g/lと、第2鉄12.5g/lと、
カルシウム0.47g/lと、マグネシウム2.6g/lとをpH1.8の水性
硫酸塩媒質中に含む、模擬の(simulated)高濃度亜鉛供給溶液を製造した。
実験シリーズにおいて、種々な量比の有機抽出剤溶液と供給水溶液とを25℃
において24時間、激しく撹拌することによって平衡させた。次に、相を分離さ
せ(disengaged)、分離して取り出し、濾過し、亜鉛に関して分析した。種々な量
比で接触させた後に有機相と水相との間の亜鉛の分配は次の通りであることが判
明した:
これらのデータは、有機相中の高い負荷と水性相からの亜鉛の高い回収率との
両方を達成する、この試薬の能力を実証する。実際に、これは、向流式に流れる
有機流と水性流とによる数回の平衡によって達成される。
金属を回収するための溶剤抽出方法では、この抽出が供給水溶液から効果的に
金属を抽出することができるのみでなく、続いて、金属が金属負荷有機相からス
トリッピング操作によって回収されることができることが重要である。理想的に
は、電解回収と組合せて、溶剤抽出に基づく亜鉛回収方法に抽出剤を用いるため
に、例えば使用済み電解回収電解質のような酸性水溶液を用いてストリッピング
を実施することが望ましい。これを実証するために、この実施例の最初の部分に
記載した組成の抽出剤溶液の一部に、この抽出剤溶液1容量部をこの実施例の最
初の部分に述べた供給水溶液4容量部と少なくとも12時間接触させることによ
って、亜鉛を負荷させた。
この亜鉛負荷有機溶液の一部を次に、種々な量比で亜鉛30g/lと硫酸18
0g/lとを含むストリッピング用水溶液と接触させた。接触は50℃において
2時間激しく撹拌することによって実施した。次に、相を分離し、各相を亜鉛に
関して分析した。種々な量比でのストリッピング後の亜鉛の分配は次の通りであ
ることが判明した:
実施例29
鉄に対するよりも高い選択性で亜鉛を抽出し、続いて亜鉛を酸性亜鉛電解質溶
液によってストリッピングさせることができる、本発明の化合物の能力をさらに
例示するために、数種類の化合物に亜鉛を負荷させ、次に以下に記載するように
ストリッピングした。
Escaid 100中の抽出剤0.5モル溶液の1部を、実施例28に記載
した組成の亜鉛供給水溶液の4部と、25℃において24時間激しく撹拌するこ
とによって接触させた。相を分離させ、分離して取り出し、有機相を濾過し、亜
鉛と鉄の両方に関して分析した。
次に、亜鉛負荷有機相の一部を実施例28に用いるストリッピング用水溶液と
、
有機相15部対ストリッピング用溶液7部の比で接触させた。接触は50℃にお
いて2時間激しく撹拌することによって実施した。相を分離させた後に、相を分
離して取り出し、濾過し、亜鉛に関して分析した。このように試験した化合物の
結果は次の通りである:
これらの結果は、抽出剤溶液が鉄に対するよりも高い選択性で亜鉛を抽出し、
これを充分に酸性ストリッピング用溶液に移すことができることを明らかに示す
。実施例30
(A)炭化水素溶剤Escaid 100中に実施例24の抽出剤0.5モル
/lを含む溶液を製造した。さらに、この溶液の1つ(B)は調節剤として加え
たイソトリデシルアルコール50g/l(0.25モル)を含有した。さらに、
抽出剤の第3溶液(C)は調節剤として商品名KODAFLEX TXIB(E
astman Kodak)で商業的に入手可能なエステル,2,2,4−トリ
メチル−1,3−ペンタンジオール ジイソブチレート72g/l(0.25モ
ル/l)を含有した。
これらの抽出剤溶液の各々の一部を実施例28に記載した亜鉛供給水溶液と、
25℃において24時間、供給水溶液20部に対して接触する抽出剤溶液10部
の比で、激しく撹拌することによって接触させた。相を分離させ、分離して取り
出し、分析のために一部を保存した(set aside)。
次に、亜鉛供給溶液を予め負荷した各有機相の一部を、実施例28に記載した
条件を用いて、有機相10部対水相20部の有機相対水相の比で接触させてスト
リッピングした。抽出後とストリッピング後との有機相中の亜鉛としての結果は
、下記表に示す通りである。
これらの結果は、各抽出剤組成物に対する同じストリッピング条件下では、調
節剤が存在しない場合よりも調節剤の存在下でのストリッピング工程においてよ
り多くの亜鉛が取り出されることを示す。抽出工程において負荷される亜鉛量も
幾らか減少するが、ストリッピングの改良はこれを補ってなお余りあるので、抽
出工程とストリッピング工程との間で移行される亜鉛量は正味増加する。実施例31
この実施例は、2個の任意に置換される2−tert−アルキルフェノキシ基
が同じリン原子に結合し、2個の任意に置換されるアルキル基が他のリン原子に
結合する式I化合物の製造を説明する。この実施例は表6に記載するクロロ化合
物であるビス−(2−ペンチル)クロロチオホスフェートの製造と、このクロロ
化合物と、表6に記載するアミノ化合物であるO,O’−(ビス−2−tert
−ブチルフェノキシ)チオホスホラミドとの反応を説明する。
ジエチルエーテル中のマグネシウム削り屑(422g,17.6M)に2−ブ
ロモペンタン(2554.74g,16.93M)を2時間半にわたって加える
ことによって、2−ペンチルマグネシウムブロミドの溶液を製造した。反応混合
物の温度を外部冷却によって38〜40℃に維持した。次に、2−ペンチルマグ
ネシウムブロミドのジエチルエーテル溶液をジエチルエーテル(946cm3)
中の三塩化リン(946g,6.88M)の溶液に3時間にわたって加えた。こ
の添加を通して、反応混合物の温度を外部冷却によって−20℃以下に維持した
。
反応の完成後に、反応混合物を0℃において2時間撹拌した、この時間後に、灰
色を帯びた固体が生成した。水(3000cm3)を反応混合物に2時間にわた
って加え、温度を20℃に自由に上昇させた。
ジエチルエーテル溶液を分離し、ブライン(1x2000cm3)によって、
次にブライン/Na2CO3(NaCl 15重量%量,Na2CO3 2重量%量
;5x3000cm3)によって、再びブライン(1x2000cm3)によって
洗浄した。ジエチルエーテル溶液を次に減圧下蒸発によって濃縮した。残渣を減
圧(25mmHg)下、80℃の温度において30分間加熱することによって、
低沸点不純物を除去した。透明油状物(541.2g)は生成物,ビス−(2−
ペンチル)クロロホスフィンと見なされた:31P NMR(CDCl3中):1
30.7ppmにおいて一重線。このビス(2−ペンチル)クロロホスフィンに
窒素雰囲気下で90分間にわたって、塩化チオホスホリルを滴加した。この時間
後に、混合物の温度は45℃に上昇した。反応混合物を次に周囲温度に冷却し、
さらに2時間撹拌した。形成されたPCl3副生成物は反応混合物から減圧下で
留去させた。残留する透明油状物は生成物,ビス(2−ペンチル)クロロチオホ
スフェートと見なされた:31P NMR(CDCl3中):120.6ppmに
おいて一重線。
アミノ化合物,O,O’−ビス(2−tert−ブチルフェノキシ)チオホス
ホラミドは、実施例1の方法によって、ビス(2−tert−ブチルフェノキシ
)クロロチオホスフェートから製造し、O,O’−ビス(2−tert−ブチル
フェノキシ)クロロチオホスフェートも実施例1の方法によって製造した。
ビス(2−ペンチル)クロロチオホスフェートとO,O’−ビス(2−ter
t−ブチルフェノキシ)チオホスホラミドとを実施例1の方法によって反応させ
て、式I化合物を製造した。単離した化合物は褐色油状物(44.04g)であ
った。この化合物の純度は滴定によってM.W.580.6の理論値の89%と
して算出された。31P NMR(CDCl3中):41.80ppmと90.8
5ppmとに集中した多重線の2組。表6に記載する、試験1でのこの実施例生
成物の性能は、この生成物が非常に強力な亜鉛抽出剤であることを示す。実施例32〜33
これらの式I化合物は実施例31の方法によって製造した。これらの化合物は
試験1におけるそれらの性能と共に表6に記載する。結果は、実施例32と33
の化合物が実施例31の生成物よりも弱い亜鉛抽出剤であることを実証する。実施例34
この実施例は式I化合物[式中、R3とR4はアルコキシ基であり、R1とR2は
2−アルキルフェノキシ基である]の製造を説明する。この実施例はO,O’−
(ビス−2−エチルヘキシル)クロロチオホスフェートの製造と、ホスホラミド
へのその転化と、O,O’−(ビス−2−tert−ブチルフェノキシ)チオホ
スホリルクロリドの製造とを説明する。最終工程は、式I化合物[式中、R1=
R2=2−エチルヘキシルオキシ及びR3=R4=2−tert−ブチルフェノキ
シ]を製造するためのクロロ化合物とアミノ化合物との反応である。
O,O’−(ビス−2−エチルヘキシル)ホスホロジチオエート(0.7M,
254g)に、塩化スルフリル(1.1M,150g)を2時間にわたって加え
た。この時間後に、温度は40℃に上昇した。次に、反応混合物を周囲温度にお
いてさらに10時間撹拌し、この時間後に、GCによって分析したサンプルは反
応が完成したことを実証した。
周囲温度における2時間の、粗生成物の真空(0.2mmHg)蒸発によって
、過剰な塩化スルフリルを除去した。
油状残渣は生成物,O,O’−(ビス−2−tert−エチルヘキシル)クロ
ロチオホスフェート(225.24g)であった、31P NMR(CDCl3中
):67.28ppmに一重線。このクロロ化合物をテトラヒドロフラン(25
0cm3)中に溶解し、この溶液に通してアンモニアを2時間にわたってバブル
させた。GCによるサンプルの分析はクロロ化合物の完全な転化を実証した。沈
殿した塩化アンモニウムを混合物から濾別し、テトラヒドロフラン溶液を減圧下
で蒸発させて、O,O’−(ビス−2−エチルヘキシル)ホスホラミド(85.
45g)を油状物として残した。31P NMR(CDCl3中):70.64p
pmに一重線。
このアミノ化合物(0.2M,67.4g)を、実施例10に記載したように
製造したO,O’−(ビス−2−tert−ブチルフェノキシ)クロロチオホス
フェート(0.2M,79.3g)及びテトラヒドロフラン(500cm3)中
の水素化ナトリウム(0.46M,11.06g)と反応させて、12時間還流
させた。実施例1に記載したように精製し、単離した後に、反応生成物が得られ
(90.3g)、これは滴定によって89%純度であることが判明した。この生
成物をヘキサンに再溶解して、この溶液をメタノール/水(90%量:10%量
)混合物によって4〜5回洗浄することによって、サンプルの純度はさらに改良
されて、93%になった。精製した生成物を減圧下での蒸発によって単離した。31
P NMR(CDCl3中):41.75ppmと59.23ppmとに集中
した二重線の二重線。表6に記載する、試験1でのこの実施例生成物の性能は、
この生成物が非常に強力な亜鉛抽出剤であることを示した。実施例35〜38
表6に記載する、式I化合物は、実施例34の方法によって、適当な場合に、
O,O’−(ビス−1,3−ジメチルブトキシ)ホスホロジチオエート、O,O
’−(ビス−エトキシ)ホスホロジチオエート、O,O’−(ビス−n−プロポ
キシ)ホスホロジチオエート、O,O’−(ビス−イソプロポキシ)ホスホロジ
チオエート及びO,O’−(ビス−2−tert−ブチルフェノキシ)クロロチ
オエートを出発物質として用いて、製造した。次に、クロロ化合物とアミノ化合
物とを実施例1の方法によって一緒に反応させて、式I化合物を得た。これらの
化合物は試験1におけるそれらの性能と共に表6に記載する。結果は、これらの
実施例の化合物が実施例34の化合物と同様な強度を有することを示す。実施例39
この実施例は、2−tert−ブチルフェノキシ基とイソプロポキシ基とが同
じリン原子に結合する式I化合物の製造を説明する。
この反応のクロロ化合物の製造は実施例10に記載したように実施した。
テトラヒドロフラン(150cm3)中の水素化ナトリウム(1.0M,24
g)の懸濁液を、テトラヒドロフラン(250cm3)中の2−tert−ブチ
ルフェノール(150g)の撹拌溶液に2時間にわたって少量ずつ(portionwise
)加え、この間に温度を外部冷却によって30℃未満に維持した。次に、この溶
液をテトラヒドロフラン(350cm3)中の塩化チオホスホリル(1.0M,
169.4g)の撹拌溶液に、2時間にわたって加え、この間に反応温度を−5
0℃に維持した。反応混合物を周囲温度にまで温度上昇させて、反応を完成させ
て、30分間後に、−30℃に冷却した。次に、この溶液に、テトラヒドロフラ
ン(150cm3)中の水素化ナトリウム(1.0M,24g)の懸濁液をテト
ラヒドロフラン(250cm3)中の商業的イソプロパノール(60g)の溶液
に加えることによって調製したナトリウムイソプロポキシドの溶液を加えた。こ
の添加は2時間続け、温度は−30℃未満に維持した。反応混合物を周囲温度に
まで温度上昇させ、この後にGCによる分析は反応が終了したことを実証した。
テトラヒドロフランを真空蒸発によって除去し、残渣をジエチルエーテル(10
00cm3)によって希釈した。ジエチルエーテル溶液を水(2x500cm3)
によって洗浄し、硫酸マグネシウムによって乾燥させ、濾過し、減圧下でのジエ
チルエーテルの蒸発によって濃縮した。残留油状物は実質的にO−(2−ter
t−ブチルフェニル)−O’−(2−イソプロピル)クロロチオホスフェートで
あった。31P NMR(CDCl3中):57.63ppmに一重線。この化合
物(52.42g)をテトラヒドロフラン(350cm3)中に溶解して、この
溶液に通してアンモニアを2時間バブルさせた。GCによるサンプルの分析はク
ロロ化合物の完全な転化を示した。沈殿した塩化アンモニウムを混合物から濾別
し、テトラヒドロフラン溶液を減圧下で蒸発させて、褐色油状物(42.00g
)を得た、これは期待された(expected)アミドであった。
このアミド(0.1M,28.7g)をクロロ化合物(0.1M,30.65
g)及びテトラヒドロフラン(150cm3)中の水素化ナトリウム(0.23
M,5.52g)と反応させた。反応混合物を、HPLCによる分析が反応の完
成を示すまで、12時間還流加熱した。生成物を実施例1に記載したように精製
、単離した。得られた反応生成物(30.7g)は滴定によってM.W.557
に関して70%の純度を有することが判明した。この生成物をヘキサン(250
c
m3)に溶解し、この溶液をMeOH90%量とH2O10%量との混合物(4〜
5x100cm3)によって洗浄した。ヘキサン溶液を硫酸マグネシウムによっ
て乾燥させ、濾過し、減圧下での蒸発によってヘキサンを除去して、褐色油状物
(15.25g)を得た、これは滴定によって89.7%純度であることが判明
した:31P NMR(CDCl3中):50.05ppmに一重線(微細に分裂
)。表6に記載する、試験1でのこの化合物の性能は、この化合物が実施例1〜
5の生成物と同程度の強度であることを示す。実施例40
表6に記載するクロロ化合物は実施例39の方法によって製造した。表6に記
載するアミノ化合物は実施例34の方法によって製造した。クロロ化合物とアミ
ノ化合物とを実施例1の方法によって一緒に反応させて、記載したR1〜R4基を
有する式I化合物を得た。この化合物の純度は滴定によってMW557に対して
86%であると算出された。実施例41
この実施例は、R1が2−アルキルフェノキシであり、R2がフェニル基であり
、R3とR4がアルコキシ基である式I化合物の製造を説明する。
表6に記載するクロロ化合物は実施例24の方法によって製造した。表6に記
載するアミノ化合物は実施例34の方法によって製造した。クロロ化合物とアミ
ノ化合物とを実施例1の方法によって一緒に反応させて、表6に記載する式I化
合物を得た。この化合物の純度は滴定によって91%であると算出された。
表6に記載する、試験1におけるこの化合物の性能は、この化合物が弱い亜鉛
抽出剤であることを示す。実施例42
この実施例は実施例1に記載した方法による式I化合物の製造を説明する。表
6に記載するクロロ化合物は実施例31の方法によって製造した。表6に記載す
るアミノ化合物は実施例24の方法によって製造した。クロロ化合物とアミノ化
合物とを実施例1の方法によって一緒に反応させた。表6に記載するR1〜R4を
有する式I化合物の純度はMW509の化合物として84%であった。試験1に
おけるこの化合物の挙動を表6に示す。実施例43
この実施例は実施例1に記載した方法による式I化合物の製造を説明する。表
6に記載するクロロ化合物は実施例39の方法によって製造した。表6に記載す
るアミノ化合物は実施例10の方法によって製造した。クロロ化合物とアミノ化
合物とを実施例1の方法によって一緒に反応させた。表6に記載するR1〜R4を
有する式I化合物の純度はMW647の化合物として76%であった。試験1に
おけるこの化合物の挙動を表6に示す。
実施例44
15種類の金属又はメタロイドの各々を350ppmまでと、2.0のpH値
を与えるために充分な硝酸とを含む水溶液を調製した。ヒ素以外の金属はそれら
の硝酸塩又は酢酸塩として入手し、ヒ素は三酸化物として入手した。この溶液を
ESCAID 100中の実施例24生成物の0.1モル溶液と共に、20〜2
5℃において1時間、迅速に撹拌した。水相と有機相とを分離し、各相を金属含
量に関して分析して、下記表に要約する結果を得た:
この結果は、2.0程度の低い初期pHでは、亜鉛、ビスマス、カドミウム、
銀及び水銀が強度に抽出され、記載した他の金属から分離されることができるこ
とを示す。実施例45
別の試験では、ESCAID 100中の実施例26生成物の0.1モル溶液
を、実施例44の混合金属溶液と共に20〜25℃において1時間、迅速に撹拌
した。水相と有機相とを分離し、有機相を金属含量に関して分析して、下記表に
要約する結果を得た:
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ダルトン,レイモンド・フレデリック
イギリス国チェシャー エスケイ8 7ピ
ーエル,チードル・ハルメ,エイカー・レ
ーン 5
(72)発明者 クアン,ピーター・マイケル
イギリス国ロックデイル オーエル11 5
ジェイキュー,ホーソン・ロード 23
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.式: [式中、R1は任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R2、R3及 びR4の各々は任意に置換される2−アルキルフェノキシ、任意に置換されるフ ェニル、任意に置換されるアルキル及び任意に置換されるアルコキシから選択さ れる基であり、少なくとも1個の、任意に置換される2−アルキルフェノキシ基 は第3級アルキル置換基を有する、但し、R1とR2の各々が2−イソプロピル− 4−tert−ノニルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合 物と、R1が2−メチル−4−tert−ノニルフェノキシであり、R2が2,4 −ジメチルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニルである化合物は除く] で示される化合物。 2.少なくとも1個の2−アルキルフェノキシ基が2−tert−アルキル フェノキシ基である、請求項1記載の化合物。 3.少なくとも2個の2−アルキルフェノキシ基が2−tert−アルキル フェノキシ基である、請求項2記載の化合物。 4.R1が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R2、R3及 びR4の各々が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基又は任意に置換され るフェニル基のいずれかであり、少なくとも1個の、任意に置換される2−アル キルフェノキシ基が第3級アルキル置換基を有するが、但し、R1とR2の各々が 2−イソプロピル−4−tert−ノニルフェノキシであり、R3とR4の各々が フェニルである化合物と、R1が2−メチル−4−tert−ノニルフェノキシ であり、R2が2,4−ジメチルフェノキシであり、R3とR4の各々がフェニル である化合物は除く、請求項1〜3のいずれかに記載の化合物。 5.R2、R3及びR4の少なくとも1つが任意に置換される2−アルキルフ ェノキシ基である、請求項4記載の化合物。 6.少なくとも2個の任意に置換される2−アルキルフェノキシ基が第3級 アルキル置換基を有する、請求項5記載の化合物。 7.R1とR2の各々が任意に置換される2−アルキルフェノキシであり、R3 とR4の各々が任意に置換されるフェニル基である、請求項5又は6に記載の化 合物。 8.R1とR3の各々が任意に置換される2−tert−アルキルフェノキシ 基であり、R2とR4の各々が任意に置換されるフェニル基である、請求項5記載 の化合物。 9.R1、R2及びR3の各々が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基 であり、R4が任意に置換されるフェニル基である、請求項5記載の化合物。 10.R1、R2及びR3の1つが2−tert−アルキルフェノキシ基であ り、他の2つの各々が独立的に、2−tert−アルキルフェノキシ基又は2− sec−アルキルフェノキシ基である、請求項9記載の化合物。 11.R1、R2、R3及びR4の各々が任意に置換される2−アルキルフェノ キシ基である、請求項5記載の化合物。 12.R1、R2、R3及びR4の2つ又は3つが2−tert−アルキルフェ ノキシ基である、請求項11記載の化合物。 13.R1とR2のみが2−tert−アルキルフェノキシ基である、請求項 12記載の化合物。 14.R3とR4の各々が2−sec−アルキルフェノキシ基である、請求項 13記載の化合物。 15.R1が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基であり、R2、R3 及びR4の少なくとも1つが任意に置換されるアルキル基又は任意に置換される アルコキシ基のいずれかであり、R2、R3及びR4の任意の、残りの1つ以上の 基が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基及び任意に置換されるフェニル 基から選択され、少なくとも1個の任意に置換される2−アルキルフェノキシ基 が第3級アルキル置換基を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の化合物。 16.R1が任意に置換される2−tert−アルキルフェノキシ基であり 、R2が任意に置換されるアルコキシ基であり、R3とR4の各々が、独立的に、 任意に置換される2−アルキルフェノキシ基又は任意に置換されるアルコキシ基 のいずれかである、請求項15記載の化合物。 17.R3とR4の少なくとも1つが2−tert−アルキルフェノキシ基で ある、請求項16記載の化合物。 18.R1が任意に置換される2−tert−アルキルフェノキシ基であり 、R2が任意に置換されるアルコキシ基又は任意に置換されるフェニル基であり 、R3とR4が任意に置換されるアルコキシ基である、請求項15記載の化合物。 19.R1が任意に置換される2−tert−アルキルフェノキシ基であり 、R2が任意に置換される2−アルキルフェノキシ基又は任意に置換されるフェ ニル基であり、R3とR4が任意に置換されるアルキル基である、請求項15記載 の化合物。 20.金属塩の水溶液から金属有価物を抽出する方法であって、前記水溶液 を、請求項1〜3のいずれかで定義される化合物を含む有機相と接触させること を含む方法。 21.金属塩の水溶液から金属有価物を抽出する方法であって、前記水溶液 を、請求項4〜14のいずれかで定義される化合物を含む有機相と接触させるこ とを含む方法。 22.金属塩の水溶液から金属有価物を抽出する方法であって、前記水溶液 を、請求項15〜19のいずれかで定義される化合物を含む有機相と接触させる ことを含む方法。 23.次の工程: (1)金属有価物を含む水溶液を水不混和性の有機溶媒中の抽出剤の式I化合 物の溶液と接触させて、金属有価物を溶媒中に抽出剤により金属錯体の形として 抽出する工程と; (2)金属錯体を含む溶媒相を抽出済み水相から分離する工程と; (3)金属錯体を含む溶媒相をストリッピング用水溶液と接触させて、金属錯 体を不安定にして、金属イオンを水相に移行させる工程と; (4)金属イオンを含む水相をストリッピング済み溶媒相から分離する工程と を含む一連の工程を包含する請求項20〜21のいずれかに記載の方法 24.金属が亜鉛である、請求項20〜23のいずれかに記載の方法。
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