アミド基含有環状抽出剤の新規合成による白金族リサイクル技術の革新的開発

新合成含酰胺基环状萃取剂创新开发铂族回收技术

基本信息

批准号：
16F16353
负责人：
柴山敦
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-11-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、導入する官能基によって多様な金属に配位できる新たな抽出剤を開発することである。特に、官能基の種類によって選択性を持たせることが可能なカリックスアレーンの優れた性質を最大限に生かし、白金族金属のパラジウムや白金、ロジウム等を選択抽出する新規抽出剤の開発を目指す。平成２９年度に関しては主に以下の研究成果を得ることができた。まず、チオアミド基をカリックスアレーンの水酸基側（－OH基）に導入するための合成実験を検討した。合成手順は次の通りである。カリックス[4]アレーンの－OH基にブロモ酢酸エチル（BrCH2COOC2H5）を作用させ、エステル基（－COOC2H5基）を導入した。その後、1級アミンのn-オクチルアミン（C8H17NH2）を－COOC2H5基と反応させることで、アミド基（－NH-C(=O)－基）へと変換した。さらに、ローソン試薬を用いて、－NH-C(=O)－基の酸素元素（O）を硫黄元素（S）へと硫化することで、目的物として定めたチオアミド基含有カリックス［4］アレーンを高収量・高収率で合成することに成功した。次いで、合成したチオアミド化体の白金族親和性および抽出能力を評価するために、パラジウムや白金、ロジウムの各単独あるいは混合塩酸溶液からの抽出実験を行った。その結果、今回合成した抽出剤は、パラジウムに高い選択性と親和性を有することがわかった。さらにスロープ解析を使った考察により抽出モデルを検討した結果、抽出剤とパラジウムの化学量論比が抽出剤：金属＝1：1で抽出していることを確認した。また、抽出剤と金属イオンがキレート錯体を形成してパラジウムを捕捉するという抽出メカニズムについても、赤外吸収スペクトルを使って解明することができた。

本研究的目的是开发一种新的萃取剂，可以根据引入的官能团与各种金属配位。特别是，我们的目标是开发一种新型萃取剂，通过充分利用杯芳烃的优异特性，可以选择性地萃取钯、铂和铑等铂族金属，该特性可以根据官能团的类型进行选择性萃取。 2017财年，我们取得了以下研究成果。首先，我们研究了在杯芳烃的羟基（-OH基团）上引入硫代酰胺基团的合成实验。合成过程如下。将溴乙酸乙酯(BrCH2COOC2H5)应用于杯[4]芳烃的-OH基团以引入酯基团(-COOC2H5基团)。然后，伯胺正辛胺(C8H17NH2)与-COOC2H5基反应而转化为酰胺基(-NH-C(＝O)-基)。另外，使用Lawesson试剂将-NH-C(=O)-基的氧元素(O)硫化为硫元素(S)，得到作为目标的含有硫代酰胺基的杯[4]芳烃。目的，以高产率和高收率成功合成。接下来，为了评估合成的硫代酰胺化产物的铂族亲和力和萃取能力，对单独或组合的钯、铂和铑从盐酸溶液中进行萃取实验。结果发现，新合成的萃取剂对钯具有较高的选择性和亲和力。此外，使用斜率分析检查萃取模型的结果证实萃取剂和钯的化学计量比为1:1(萃取剂:金属)。利用红外吸收光谱，他们还能够阐明萃取剂和金属离子形成螯合络合物以捕获钯的萃取机制。