[发明专利]一种含氟冠醚类化合物及其应用

说明书

本发明公开了一种含氟冠醚类化合物及其应用。具体地，提供了式(I)化合物，该类化合物合成制备方法简洁、疏水性强、易溶于有机相。将式(I)化合物用于萃取分离锂同位素，萃取和反萃分离过程中两相分离快速、效率高、对锂同位素具有很高的分离系数。

技术领域

本发明属于化工领域。具体涉及一种含氟冠醚类化合物及其在锂同位素萃取分离中的应用。

背景技术

锂元素的天然稳定同位素包括锂-7和锂-6，其丰度分别为92.48％和7.52％。锂同位素经过分离浓缩后，其中的锂-7同位素材料(丰度99.995％)是钍基熔盐反应堆中为必不可少的熔盐冷却剂，同时，高丰度的锂-7同位素材料也是压水反应堆中的pH调节剂。另一方面，高丰度的锂-6同位素材料是可控热核聚变堆中的必须燃料。因此，锂的两种天然同位素在核能工业中具有不可替代的重要作用。

锂同位素的实验室分离方法有：物理方法(如电磁法、分子蒸馏法和气体扩散法等)和化学方法(如电迁移法、电解法、锂汞齐交换法和溶剂萃取交换法等)(核化学与放射化学，1991，13，1)。目前，能够工业化分离锂同位素的方法是锂汞齐液液化学交换法(Chem.Phys，1976，64，1828)，但是该方法需使用大量的汞，对操作人员和环境产生严重危害，且不能满足日益增长的产品产量需求。

冠醚类化合物对碱金属、碱土金属具有特殊的选择性配位络合能力，因此该类化合物也被用来分离锂同位素，根据分离方法的不同，可划分为液固化学交换法和液液化学交换法。

采用液固化学交换法，冠醚类化合物可作为树脂活性单元在离子交换色谱法分离锂同位素。如发明专利申请CN201210274233.1和CN201210274356.5开发了冠醚类聚合物液固分离体系，该体系虽具有较高的单级分离系数，但液固分离法难以实现多级级联富集和放大生产。

采用液液化学交换法，冠醚单体可作为萃取剂分离锂同位素。如发明专利申请CN201510952278.3公开了冠醚类萃取剂、疏水性离子液体和稀释剂组成的萃取体系；发明专利申请201510952117.4报道了具有冠醚结构的疏水性离子液体用于萃取分离锂同位素；发明专利申请CN201510976889.1报道了苯并氮杂冠醚类化合物萃取分离锂同位素的应用。冠醚类化合物作为萃取剂分离锂同位素时，其有机相中富集物为锂-6；另一方面发明专利CN103801194和CN104140379报道了多芳环类萃取剂，其有机相中富集物为锂-7。

上述的现有技术方法中，还存在污染严重、萃取率低、萃取反应速度慢、不易操作、反萃效率低、萃取剂难合成、分离系数不高等缺陷，迫切需要开发可以高效、快速萃取分离锂同位素，且同位素分离系数高的化合物。

发明内容

本发明提供了一类可用于高效、快速萃取分离锂同位素的含氟冠醚类化合物。

本发明的第一方面，提供了式(I)化合物，

其中，n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；和

m为1、2或3。

在另一优选例中，n为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。

在另一优选例中，n为0、1、2、3、4、5、6、7或8。

在另一优选例中，m为2或3。

在另一优选例中，所述化合物选自下组：

在另一优选例中，所述化合物选自下组：

本发明第二方面，提供了一种萃取剂，其包含如本发明第一方面所述的式(I)化合物以及稀释剂。