新型氮杂环杯芳烃衍生物萃取分离三价镅和镧系元素

次锕系元素与镧系元素分离是分离-嬗变的重要研究内容之一。本申请项目设计合成一系列新型联吡啶修饰杯[4]芳烃和双三嗪（双）吡啶杯芳烃类似物。通过联吡啶N原子对位取代基调节N原子碱性, 提高萃取剂对酸性萃取体系的适应性, 改善萃取剂的溶解性和提高分离选择性。选择酰胺桥键, 将R-BTP或R-BTBP环化链接, 提高稳定性;通过 N原子对位取代基协调作用, 获得良好的配位基预组织性和次锕系元素选择性。设计萃取实验，通过硝酸溶液中Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)的萃取分离研究，筛选萃取率高、次锕系/镧系分离因子大、硝酸浓度适应性强的化合物，设计合理的萃取体系，系统研究萃取分离性能和辐照稳定性能，获得新型高效的An/Ln萃取分离材料及分离体系。本申请项目综合利用杯芳烃骨架配位基预组织能力和含N配位基良好的分离性能，为新型大环化合物萃取分离材料的设计、筛选和超分子化学研究奠定基础。

三价次锕系元素An(Ⅲ)与三价镧系元素Ln(Ⅲ)分离是高放废液处理的难点之一，杯芳烃官能团衍生物分离镧系/锕系元素是核废物分离材料制备及分离技术的前沿和高放废液处理发展方向, 是一项极具挑战性的研究工作。本项目选择性设计合成了几种氮杂杯芳烃衍生物，考察了这些衍生物萃取分离镧系和锕系元素及其影响因素，实验发现新萃取剂在低酸度条件下对Ln具有较好的萃取选择性；对萃取剂的配位性质进行了研究，发现了配体与离子的络合形式，计算得到吉布斯自由能变化，获得了相应的络合稳定常数以及热效应等实验数据；对氮杂酰胺杯[4]吡啶和双喹唑啉邻菲罗啉等萃取剂的辐照稳定性进行了考察，发现环状化合物具有更佳的辐照稳定性，对萃取剂分子设计带来了启示。