一种全新β-二酮类化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于有机合成技术领域，具体涉及一种全新β

【技术实现步骤摘要】
一种全新
β
‑
二酮类化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种全新β
‑
二酮类化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂是促进现代化建设与科技等相关产业发展的重要稀有元素，是最具发展潜力的一种新型能源和战略资源之一，其被广泛应用于高能锂电池、橡胶工业、航空寒天、陶瓷、激光、医药、焊接、炸药、水泥、冶炼和新能源等诸多领域，被誉为“21世纪的能源金属”。
[0003]锂作为新能源材料具有诸多优点：具有高储存能量密度；使用寿命长；额定电压高，便于组成电池或电源组；具备高功率承受力，应用于电动汽车中时，便于其高强度的启动加速；自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一；重量轻，高低温环境均具有强适应性；绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
[0004]新能源汽车产业已成为全球共识的战略性新兴产业，产业链涵盖上游资源、中游材料、下游电池系统以及终端整车，未来还将成为全球合作的重要桥梁。电动汽车的核心是锂离子电池，从全球锂离子电池的供给格局看，锂电产业经过多年的发展，除中国、日本、韩国以外，欧洲和美国也在加速布局，为实现室温气体零排放推出或即将推出新能源汽车发展中长期规划。当前，新能源汽车市场的火热带动了动力电池需求量的快速攀升，而作为动力电池关键原材料的锂资源需求也在不断增长，爆发的需求量使得锂资源处于供不应求的紧迫境况，锂矿价格也不断上涨，加大锂矿开发力度也势在必行。
[0005]目前，从含锂溶液中提取锂的方法主要有沉淀法、溶剂萃取法和吸附法等。其中，溶剂萃取法作为当前国内外非常热门的含锂溶液提锂新技术，是是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。溶剂萃取工艺过程一般由萃取、洗涤和反萃取组成。一般将有机相提取水相中溶质的过程称为萃取，水相去除负载有机相中其他溶质或者包含物的过程称为洗涤，水相解析有机相中溶质的过程称为反萃取。但是，现有的溶剂萃取法仍然存在以下几个问题：尽管最新萃取体系的排放已可降低至ppm级别(通过增加处理装置实现)、但依然会给自然的水生态系统新增原本并不存在的有机物，或会对水资源生态环境造成影响。同时，在连续处理大体量盐水溶液的情形下，萃取剂消耗较大，萃取的经济性也面临挑战。
[0006]近些年，含有β
‑
二酮结构相关的化合物作为螯合剂萃取锂的研究报道比较多，这类化合物萃取锂的效果普遍较好。该类化合物萃取锂的机理主要是利用羟基或羰基与锂结合。在萃取过程中，由于锂原子半径比较小，可以以sp3杂化轨道与β
‑
二酮形成较稳定的螯合结构。但是，并不是所有的β
‑
二酮类化合物都有着优质的锂萃取效果，而且大部分的此类化合物作为萃取剂，萃取后产生的废水，有一定的水资源污染风险。

技术实现思路

[0007]本专利技术意在提供一种全新β
‑
二酮类化合物，以期在保证锂的高萃取率的同时，减少萃取剂在萃取结束后在水相中的损失，节约经济成本。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术的方案为：一种全新β
‑
二酮类化合物，所述β
‑
二酮类化合物的结构如式(Ⅰ)所示，所述β
‑
二酮类化合物的烯醇式构象结构如式(Ⅱ)所示：
[0009][0010]式(Ⅰ)和式(Ⅱ)中，R为CH3或者H。
[0011]本方案的工作原理及有益效果在于：本方案中的β
‑
二酮类化合物，其在分子的端位上存在三个氟原子，氟原子具有强的电负性，从而具有强的拉电子效应，该结构与二酮的共轭结构直接相连，能够增强萃取剂与锂离子的螯合作用，从而提高锂的萃取效果，同时也可能增强萃取剂的亲脂性。另一方面，其结构中与苯环直接相连的壬基也可以增强萃取剂的亲脂性，从而减少萃取剂在水相中的残留量。如此，基于本方案中的β
‑
二酮类化合物结构特点，其不仅保证了锂的高萃取率，还减少了萃取剂在水相中的残留量，节约经济成本，减少对环境水资源的污染风险。
[0012]本专利技术还提供一种上述全新β
‑
二酮类化合物的制备方法，当式(Ⅰ)中的R为CH3时，该β
‑
二酮类化合物为2
‑
甲氧基
‑5‑
壬基苯甲酰三氟丙酮，该β
‑
二酮类化合物的制备方法包括以下步骤：
[0013]S1、中间体的制备：将2
‑
羟基
‑5‑
壬基苯乙酮滴加至氢氧化钠水溶液中，室温下反应1h后，滴加硫酸二甲酯，滴加过程中控制温度不高于25℃；反应结束后加入乙酸乙酯，静置分液，得到有机层，有机层水洗至中性，后减压浓缩乙酸乙酯，得到中间体2
‑
甲氧基
‑5‑
壬基苯乙酮；
[0014]S2、β
‑
二酮类化合物的制备：将三氟乙酸乙酯降温至3～7℃，分批加入甲醇钠，甲醇钠加毕后降温至10～15℃，滴加中间体与三氟乙酸乙酯的混合液，滴加过程中控制温度在15℃以下，滴加完毕后，升温至55～60℃回流反应1h，再加入稀硫酸调节pH至1～2，经浓缩、水洗后，得到2
‑
甲氧基
‑5‑
壬基苯甲酰三氟丙酮。
[0015]另外，当式(Ⅰ)中的R为H时，该β
‑
二酮类化合物为2
‑
羟基
‑5‑
壬基苯甲酰三氟丙酮，该β
‑
二酮类化合物的制备方法包括以下步骤：
[0016]将三氟乙酸乙酯降温至3～8℃，分批加入甲醇钠，甲醇钠加毕后降温至10～15℃，滴加2
‑
羟基
‑
5壬基苯乙酮与三氟乙酸乙酯的混合液，滴加过程中控制温度在15℃以下，滴加完毕后，升温至55～60℃回流反应1h，再加入稀硫酸调节pH至1～2，经浓缩、水洗后，得到2
‑
羟基
‑5‑
壬基苯甲酰三氟丙酮。
[0017]本专利技术还提供上述β
‑
二酮类化合物在制备金属锂萃取剂中的应用。使用本专利技术中
的β
‑
二酮类化合物作为金属锂萃取体系中的萃取剂，既能够确保锂的萃取效果，又能够减少萃取锂的经济成本，并减少对环境水资源的污染风险。
[0018]可选地，所述β
‑
二酮类化合物与协萃剂以及稀释剂混合组成金属锂萃取体系。采用本方案，β
‑
二酮类化合物与协萃剂以及稀释剂组成萃取体系，其对金属锂的萃取效果优于其他萃取剂对金属锂的萃取效果。
[0019]可选地，所述协萃剂为中性磷氧化合物。中性磷氧化合物作为常用的协萃剂。
[0020]可选地，所述协萃剂选自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全新β
‑
二酮类化合物，其特征在于：所述β
‑
二酮类化合物的结构如式(Ⅰ)所示，所述β
‑
二酮类化合物的烯醇式构象结构如式(Ⅱ)所示：式(Ⅰ)和式(Ⅱ)中，R为CH3或者H。2.如权利要求1所述的全新β
‑
二酮类化合物的制备方法，其特征在于：所述式(Ⅰ)中的R为CH3时，该β
‑
二酮类化合物的制备方法包括以下步骤：S1、中间体的制备：将2
‑
羟基
‑5‑
壬基苯乙酮滴加至氢氧化钠水溶液中，室温下反应1h后，滴加硫酸二甲酯，滴加过程中控制温度不高于25℃；反应结束后加入乙酸乙酯，静置分液，得到有机层，有机层水洗至中性，后减压浓缩乙酸乙酯，得到中间体2
‑
甲氧基
‑5‑
壬基苯乙酮；S2、β
‑
二酮类化合物的制备：将三氟乙酸乙酯降温至3～7℃，分批加入甲醇钠，甲醇钠加毕后降温至10～15℃，滴加中间体与三氟乙酸乙酯的混合液，滴加过程中控制温度在15℃以下，滴加完毕后，升温至55～60℃回流反应1h，再加入稀硫酸调节pH至1～2，经浓缩、水洗后，得到2
‑
甲氧基
‑5‑
壬基苯甲酰三氟丙酮。3.如权利要求1所述的全新β
‑
二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙成，汤启明，王仲波，王多义，
申请(专利权)人：重庆康普化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：