希土類金属のための高度分離用抽出剤の開発と分子設計に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650886
• Research Institution: SAGA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 井上 勝利 佐賀大学, 理工学部, 教授 (90039280)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大渡 啓介 佐賀大学, 理工学部, 助手 (70243996) ; 吉塚 和治 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70191567)
• Keywords: 溶媒抽出 / カリックスアレーン誘導体 / レアメタル / 希土類金属 / 分子設計 / カルボン酸 / ヒドロキサム酸 / ホスホン酸

Research Abstract

本研究においてはカリックスアレーンにカルボキシル基、ヒドロキサム酸基およびホスホン酸基を導入した3グループの抽出剤の合成を行い、希土類金属の溶媒抽出に供した。
カルボキシル基およびヒドロキサム酸基を導入したものに関しては、カリックス[4]および[6]アレーンのlower rim側に導入を行った。またカルボン酸型カリックスアレーンに関してはその構成単位の単量体のもの、ならびに非環状の3量体のものも合成し、それらの抽出挙動を比較した。その結果、環状のカリックスアレーン化合物は非環状の単量体および3量体と比較して抽出能、および希土類金属相互間の選択性のいずれも著しく大きくなることが明かとなった。また選択性に関しては環のサイズには影響されなかった。
ヒドロキサム酸型カリックスアレーンに関しては金属イオンを陽イオン交換反応によって抽出し、特に3価のガリウムとインジウムを対応のカルボン酸誘導体よりもより選択的に抽出した。
ホスホン酸型カリックスアレーンに関しては最初lower rim側に官能基の導入を試みたが、官能基の嵩高さのために不可能であった。このためupper rim側に官能基を導入し、lower rim側のフェノール性水酸基の水素をプロピル基およびオクチル基に置換したものを合成した。また対応する単量体のホスホン酸の合成も行い、抽出挙動を比較した。その結果希土類金属の選択性の序列、相互の分離特性に関してはこれら3者の間には差異は見られなかった。これは環サイズによるイオン半径の認識効果とホスホン酸基の選択性の傾向とが相殺されたためであると結論された。これらの点は分子設計用コンピュータによるモデリング計算からも裏づけられた。さらにアルキル基として2-エチルヘキシル基のようなより嵩高いものを導入すればサイズ認識機能が向上し、選択性の増大が期待できることが予測された。

Research Products

• [Publications] K.Ohto 他7名: "Solvent extraction of trivalent rare earthmetal ions with corloxylate derivatives of colixarenes" Analytical Sciences. 11. 893-902 (1995)
• [Publications] K.Ohto 他3名: "Solvent extraction of di-and trivalent metal ions with hydroxamate derivatives of colixarenes" Solvent Extraction Research & Development,Japan. 3(印刷中). (1996)