[发明专利]用作锕系元素配体的2,9-联吡啶-1,10-邻二氮杂菲衍生物，其合成方法及其用途

说明书

发明领域

本发明涉及新的化合物，其是2,9-联吡啶-1,10-邻二氮杂菲的衍生物并且可作为锕系元素的配体使用。

它还涉及这些化合物的合成方法及其用途。

本发明的化合物能够单独地（即在任何其它萃取分子不存在的情况下）以比它们萃取镧系元素更有效的方式从高酸性水溶液萃取锕系元素（III）、（IV）、（V）和（VI）。

在这方面，它们可因此被用于将存在于酸性水溶液如废核燃料的溶解液中的所有锕系元素（铀、镎、钚、镅和/或锔）和同样包含在该溶液中的镧系元素的分组分离。

此外，本发明的所述衍生物对于镅比对于锔具有更显著的亲和力。

它们可因此被用于将存在于高酸性水溶液（如在PUREX过程或COEX^TM过程的第一个周期期间产生的该类型的萃余液）中的镅和同样包含在该溶液中的锔分离。

背景技术

为了将包含在废核燃料的溶解液中的锕系元素和同样包含在此溶液的镧系元素分离，已研究了许多萃取分子。

主要困难之一为找到能够以比它们萃取镧系元素更有效的方式萃取锕系元素的分子，请记住首先镧系元素以比锕系元素更高的数量存在于废核燃料的溶解液中，和其次该类型的溶液具有强酸度，即通常等于或高于3mol/L的硝酸。

为了将存在于废核燃料的溶解液中的钚、镎、镅、锔（和可能地铀）与镧系元素分组分离，已提出使用几个步骤的两种方法，第一个为使用萃取剂比如丙二酰胺如N,N’-二甲基-N,N’-二辛基己基乙氧基丙二酰胺与烷基磷酸如二-(2-乙基己基)磷酸(或HDEHP)，或二羟基乙酰胺如N,N,N’,N’-四辛基-3-氧杂戊烷二酰胺(或TODGA)的混合物的萃取。

在数字出版的国际PCT申请WO2007/118904(参考文献[1])和WO2008/049807(参考文献[2])中分别描述了这些方法。

然而，具有供体氧原子的萃取剂，比如丙二酰胺和二乙二醇酰胺，不允许从包含锕系元素和镧系元素二者的酸性水溶液中萃取所述锕系元素而没有同时萃取所述镧系元素。

因此，在上述参考文献中描述的方法首先包括目的在于借助于包含所述丙二酰胺或所述二羟基乙酰胺的有机相从包含锕系元素和镧系元素的水溶液中共萃取所述锕系元素和镧系元素的步骤。

这个共萃取步骤之后进行目的在于从所述有机相剥离锕系元素的步骤，这借助于弱酸性水相（即具有2到3之间的pH值且包含络合剂）如聚氨基-羧酸进行。然后由于磷酸型酸性萃取剂在该有机相中的存在（参考文献[1]）或者由于硝酸根离子在所述弱酸性水相中的存在（参考文献[2]），所述镧系元素被保留在所述有机相中。

这之后进行目的在于从所述有机相剥离镧系元素的步骤，首先在随后能够经受玻璃化操作的水相中重新获得这些镧系元素，其次为了重复使用耗尽放射性元素的有机相。

此外，认出对所述锕系元素以及尤其对于锕系元素（III）比对于镧系元素具有更大亲和力的化合物。

这些是含氮的芳香烃化合物如2,2′:6′,2″-三联吡啶和它的一些烷基化衍生物，2,4,6-三(2-吡啶基)-1,3,5-三嗪(或TPTZ)、2,6-双(吡啶-2-基)-4-氨基-1,3,5-三嗪(或ADPTZ)和2,6-双(1,2,4-三嗪基)吡啶、甲基吡啶酰胺、二甲吡啶酰胺和具有酰胺取代的联吡啶。

然而，这些化合物似乎都不能够被用在用于将存在于废核燃料的溶解液中的锕系元素和同样包含在这些溶液中的镧系元素的分组分离的工业过程。

实际上：

——或者这些化合物相当简单地不能单独地（即在另外的萃取分子不存在的情况下）从水相尤其从高酸性水相萃取锕系元素，这种情况例如使用2,2′:6′,2″-三联吡啶和它的烷基化衍生物TPTZ、ADPTZ和仅在低酸性的条件下和在与另一种萃取剂代表性地α-溴癸酸的协同混合物中萃取锕系元素的甲基吡啶酰胺；

——或者这些化合物的负载能力太低，这种情况例如使用2,6-双(1,2,4-三嗪基)吡啶；

——或者它们需要在极性、卤代的和毒性稀释液如氯仿或间-硝基三氟甲苯中的溶解状态中，这种情况例如使用所述二甲吡啶酰胺；然而这种类型的稀释液不能在用于处理废核燃料的工业过程中使用；

——或者在外加含氧供体萃取剂如TBP（参考文献[3]）的情况下它们仍然被提出具有管理多成分有机溶液和选择稀释液如环己酮的缺点，其与工业规模的操作几乎不相配。