稀土——冠醚配合物的合成、结构、性质及应用研究

近20年来，冠醚类化合物的络合选择性以及稀土——冠醚络合物在结构和性质上的特殊性一直吸引着人们的研究兴趣，研究稀土冠醚的配位作用，探讨冠醚在稀土分离，作为光谱探等方面的应用一直为人们所重视，并取得了丰富的研究资料，但由于稀土冠醚配位作用的复杂性，目前人们尚无法解释许多实验事实，因此，有必要进行配合物的深入研究，同时考虑到目前高纯稀土生产中，对少量的矸金属、矸土金属杂质仍无十分有效的分离方法，而冠醚对矸金属、矸土金属的配位能力大于稀土，利用冠醚有可能实现这一分离，为此我们完成了如下工作：研究了水合稀土硝酸盐与B12C4、Cy12C4和B15C5络合物的合成结构和性质。对于B12C4，轻重稀土均可得到稳定的无水络合物（1：1），对Pr、Cd、Lu的络合物的晶体结构分析表明，三者具有相同的结构特征。Cy12C4表现出了与B12C4相似的配位性能，它与轻重稀土均可得到稳定的无水络合物；对La、Eu、Lu络合物的晶体结构研究表明，La、Eu络合物中三个NO_3~-呈不对称排列，这在“伞型”结构的稀土硝酸盐络合物中尚无报道；对于B15C5，轻重稀土表现出了不同的配位能力，其中，轻稀土络合能力较强，可以得到无水的直接配位络合物R(NO_3)_3、B15C5(R=La-Gd)，但Sm和Gd络合物的稳定性已变差，晶体结构及红外数据表明，这些络合物具有相同的结构特征；重稀土与B15C5得到含水配恰 物；通过对典型含水重稀土络合物Yb(NO_3)_3、3H_2O、B15C5和的结构和性质研究，指出B15C5不参与中心离子配位是含水重稀土-B15C5络合物的结构特点。研究了La(NO_3)_3、L(L=16C5, Me_216C5)及Lu(NO_3)_3、3H_2O、16C6的合成结构和性质，分析了它们的结构特点。初步总结了水合稀土盐与冠醚的配位特点，分析了1：2冠醚直接配位型络合物难以形成的原因及影响冠醚与水配竞争的因素，总结了稀土——冠醚络合物的结构特征。用INDO法研究了Lu(NO_3)_3、B12C4及Lu(NO_3)_3、Cy12C4电子结构，比较了取代基苯环和单环已基对配体配位性能的影响。研究了DCC对HNO_3溶液中Ca和La的萃取，指出DCC对硝酸镧基本不萃取，对Ca萃取率可达20%。因而具有明显的分离作用。