Способ получения координационных соединений er(iii) и yb(iii) с 5,5-диметил-1,3-циклогександионом

Изобретение относится к способам синтеза координационных соединений, а именно β-дикетонатов металлов, которые могут найти применение в промышленности для производства высокотемпературных сверхпроводников. Синтез β-дикетонатов проводят путем взаимодействия хлоридов иттербия и эрбия с 5,5-диметил-1,3-циклогександионом в этаноле, используемом в качестве растворителя, в присутствии пиридина, при соотношении соль металла : 5,5-диметил-1,3-циклогександион : этанол : пиридин, равном 1:1:50:0,5, с последующим отделением полученного осадка фильтрованием на воронке Бюхнера, промывкой этанолом и сушкой. Технический результат - получение новых координационных соединений на основе иттербия и эрбия. 1 табл.

 

Изобретение относится к синтезу химических веществ, а именно к синтезу β-дикетонатов металлов, которые находят широкое применение в промышленности, для производства высокотемпературных сверхпроводников, катализаторов, стабилизаторов масел и т.п.

Известен способ получения β-дикетонатов металлов путем механохимического взаимодействия β-дикетоната натрия и хлорида соответствующего металла /Борисов А.П., Петрова Л.А., Карпова Т.В., Махаев В.Д. // Журнал неорганической химии 3, 41, 1996, с. 411-416/. Недостатком механохимического метода является необходимость процедуры разделения полученных соединений и исходных веществ, затраты значительных количеств энергии и использование сложной дорогостоящей аппаратуры.

Для синтеза комплексных соединений циклических β-дикетонов используется способ /Палкина К.К., Кочетов А.Н., Совинкина Е.В., Амисберова Л.Ю. Журнал неорганической химии 51, №11, 2006, с.1852-1858/, который заключается в кипячении спиртовых растворов β-дикетона и соли металла с последующим охлаждением смеси и отделением образовавшегося вещества. Недостатком данного способа следует считать его длительность для получения целевых веществ (необходимо 2 недели).

Наиболее близким к заявляемому является способ, предусматривающий взаимодействие солей металлов с лигандами в растворе при высоких значениях рН, обусловленных добавкой щелочи /Кузьмина Н.П., Чечерникова М.В., Мартыненко Л.И. Журнал неорганической химии 35, №11, 1990, с.2766-2780/. Однако при применении данного способа для синтеза комплексных соединений 5,5-диметил-1,3-циклогександиона (Dim) образуются осадки, представляющие собой смеси, в состав которых входят гидроксиды соответствующих металлов и незначительные количества целевого комплексного соединения (таблица), что препятствует их дальнейшему практическому использованию.

Таблица Состав веществ, синтезированных по способу-прототипу
Соединения	Найдено, %	Вычислено, %
Металл	Dim	H2O	Металл	Dim	H2O
YbDim3·H2O	68,35	2,30	3,80	28,45	68,58	2,96
ErDim3·H2O	71,48	3,95	5,60	27,74	69,26	2,99

Задачей заявляемого технического решения является разработка способа синтеза координационных соединений эрбия и иттербия с 5,5-диметил-1,3-циклогександионом в количествах, обеспечивающих их использование на практике.

Для решения технической задачи предлагается смешивать этанольные растворы солей соответствующих металлов, а именно эрбия и иттербия, и 5,5-диметил-1,3-циклогександиона для получения реакционной смеси с последующим добавлением пиридина. При этом исходные компоненты взяты в соотношении: соль металла : 5,5-диметил-1,3-циклогександион : этанол : пиридин : 1:1:50:0,5 соответственно, с последующим отделением полученного осадка, его промывкой этанолом и сушкой.

Отличительными признаками от наиболее близкого аналога являются использование пиридина и экспериментально подобранные соотношения исходных компонентов, что позволяет избежать образования гидроксидов и увеличить выход целевых продуктов.

Пример 1.

Синтез координационных соединений 5,5-диметил-1,3-циклогександиона с иттербием (III). Для приготовления реакционной смеси в колбу помещаем раствор 0,5 г Yb(NO₃)₃·6H₂O в 25 г этилового спирта и добавляем раствор 0,5 г 5,5-диметил-1,3-циклогександиона в 25 г этанола, а затем 0,5 г пиридина. После перемешивания выпадает объемный осадок, который отделяют фильтрованием на воронке Бюхнера и промывают этиловым спиртом с последующей сушкой в вакуумном эксикаторе на CaCl₂. Полученный осадок анализируют. Результаты анализа следующие.

Вычислено для YbDim₃·H₂O ω(Yb)=28,45%; ω(Dim)=68,57%; ω(Н₂O)=2,96.

Определено для YbDim₃·H₂O ω(Yb)=29,17%; ω(Dim)=68,89%; ω(Н₂О)=3,00.

Выход 81,42%.

Время синтеза 5 часов.

В ИК-спектре синтезированных соединений обнаружены следующие полосы 3270, 1570, 1486, 1162, 955 см^-1.

В УФ-спектре обнаружена полоса при 38400 см^-1.

Согласно литературным данным наличие этих спектральных полос свидетельствует о том, что полученное вещество - комплексное соединение иттербия с 5,5-диметил-1,3-циклогександионом. Формула соединения YbDim₃·H₂O.

Пример 2.

Синтез координационных соединений 5,5-диметил-1,3-циклогександиона с эрбием (III). Для приготовления реакционной смеси в колбу помещаем раствор 0,5 г Er(NO₃)₃·6Н₂O в 25 г этилового спирта и добавляем раствор 0,5 г 5,5-диметил-1,3-циклогександиона в 25 г этанола, а затем 0,5 г пиридина. После перемешивания выпадает объемный осадок, который отделяют фильтрованием на воронке Бюхнера и промывают этиловым спиртом с последующей сушкой в вакуумном эксикаторе на CaCl₂. Полученный осадок анализируют. Результаты анализа следующие.

Вычислено для ErDim₃·Н₂O ω(Er)=21,74%; ω(Dim)=69,26%; ω(Н₂O)=2,99.

Определено для ErDim₃·H₂O ω(Er)=28,27%; ω(Dim)=70,15%; ω(H₂О)=2,85.

Выход 63,30%.

Время синтеза 7 часов.

В ИК-спектре синтезированных соединений обнаружены следующие полосы: 3240, 1562, 1490, 1160, 958 см^-1.

В УФ-спектре обнаружена полоса при 38400 см^-1.

Согласно литературным данным наличие указанных спектральных полос свидетельствует о том, что полученное вещество - комплексное соединение эрбия с 5,5-диметил-1,3-циклогександионом. Формула соединения ErDim₃·H₂O.

Из приведенных примеров следует, что предлагается способ, позволяющий получить целевые координационные соединения с высоким выходом, при использовании стандартного оборудования и при малых затратах времени.

Способ получения координационных соединений Er(III) и Yb(III) с 5,5-диметил-1,3-циклогександионом (Dim) формул ErDim₃·H₂O и YbDim₃·H₂O, соответственно, включающий приготовление и смешение растворов соли металла и 5,5-диметил-1,3-циклогександиона в этаноле, добавление к полученной смеси пиридина в соотношении соль металла : 5,5-диметил-1,3-циклогександион : этанол : пиридин, равном 1:1:50:0,5, с последующим отделением, промывкой и сушкой полученного осадка.