[发明专利]7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉的合成方法。

背景技术

7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉是一种高效金属离子萃取剂，在铝工业中用作萃取剂提取镓，在湿法冶金中，可在含量极低的酸液中与一些稀有、贵重金属形成螯合物，从而实现贫矿中提取贵金属；也应用于工业污水提取重金属，或海水中提取稀有元素等，用途十分广泛。

7-烷基-8-羟基喹啉作为金属离子萃取剂的具有下列优点：该萃取剂除了对镓、锗、钯、铂、金、铈、镧、锌、镍、钴和铜等贵元素具有高选择性，较高的萃取、反萃取能力外，还具有良好的萃取、反萃取速度，水溶性极小，生成的萃合物油溶性好、稳定性高、无毒性、无异味及性价比高等特性。在强酸或强碱介质中对金属离子有好的络合性和选择性；不溶于水，易于分离与回收；难于氧化，稳定性好。7-烷基-8-羟基喹啉的分子结构如下：

 

7-烷基-8-羟基喹啉的喹啉环上N原子和羟基的氧原子上均具有孤对电子，而贵、重和稀有金属离子Mn+次外层具有空轨道，可以作为中心原子（金属离子Mn+）同时接受7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉的N、O孤电子对形成配位键。萃取时，7-烷基-8-羟基喹啉分子中羟基失去氢离子变成7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉负一价离子，其N原子和羟基的氧原子作为配位原子与金属离子（Mn+）形成四个配位共价键而得到中性的环状结构螯合物M(Ox)n，式中Ox代表7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉负离子。螯合物的环状结构由5-6个原子组成，此结构使配合物具有特别的稳定性和对某些离子的选择性，萃取能力一方面取决于螯合剂的空间结构，同时也与溶液pH有关。金属离子生成的螯合物越稳定，越可以在低pH下生成，这也就提高了对这种离子的选择性。金属离子与7-烷基-8-羟基喹啉形成金属螯合物的结构和反应式如下：

7-烷基-8-羟基喹啉是一种重要的溶剂萃取金属离子的萃取剂，起初用于从水溶液中萃取铜、锌、镍和钴等金属离子，目前，用于提取作为电子学工业重要的基础材料—镓的萃取剂而备受关注。

我国铝土矿共伴生的多种稀散和贵重金属，镓只是与铝共生的稀散金属之一。从经济价值上来看，铝土矿中所含的稀土元素比铝土矿本身的经济价值要高得多。然而，除了镓以外，暂均未得到充分的综合回收利用，即使镓的回收了，效率和方法比较落后，造成资源和能源的浪费。

出口的矿产高铝矾土熟料中含有高价值的稀有、稀土元素(矿产)；铝厂排放的矿泥、赤泥不仅占用大量的土地资源，而且堆坝的构筑与维护消耗大量资金，赤泥中大量的碱液渗透到地下，不仅污染地下水系，恶化周围农田的土质，而且对周边人群的生存条件造成严重威胁，造成了矿产资源的浪费和巨大的环境影响。事实上，在湿法冶金中，其他金属常量元素提取过程中，均存在稀有、稀土元素的流失及对环境的污染，如果7-烷基-8-羟基喹啉能大规模的工业化生产，对贵重金属的提取，对环境保护，对实现可持续发展战略，都有广泛的应用前景。

现有技术中，有使用缩合法制备7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉。缩合法反应分二步进行，首先以氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂，加热并保持反应温度为220℃～240℃，8-羟基喹啉与5-乙基-2-壬酮发生缩合反应生成7-烯基-8-羟基喹啉，然后，以乙醇为溶剂，在碱金属或碱土金属如NaOH碱性条件下，用Pd/C为催化剂，通入氢气，将制得的7-烯基-8-羟基喹啉催化加氢还原为7-烷基-8-羟基喹啉，即7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉。其反应路线如下：

缩合法制备7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉的缺点在于：第一步碱性条件下的5-乙基-2-壬酮与8-羟基喹啉发生的缩合反应，此步反应的不足之处是：

（1）单程转化率低； 

（2）在碱性条件下，5-乙基-2-壬酮易发生自身缩合而生成副产物；

（3）缩合反应易产生大量焦油而降低产品的收率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种产品收率高、质量好，适合于工业化生产的7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉的合成方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种7-(4-乙基-1-甲基辛基)-8-羟基喹啉的合成方法，其特点是，其步骤如下：