ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2021, том 91, № 3, с. 417-424

УДК 542.61:546.65/66

ЭКСТРАКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ(III)

СМЕСЯМИ НОВЫХ ТРИДЕНТАТНЫХ

КАРБАМОИЛМЕТИЛФОСФИНОКСИДОВ И

1-ФЕНИЛ-3-МЕТИЛ-4-БЕНЗОИЛ-5-ПИРАЗОЛОНА ИЗ

СОЛЯНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

О. И.Артюшин^c, Н. А. Бондаренкоd,e,*

^aИнститут физики твердого тела Российской академии наук, Черноголовка, 142432 Россия

^bИнститут проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов Российской академии наук,

Черноголовка, 142432 Россия

^cИнститут элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова Российской академии наук,

Москва, 119991 Россия

^dИнститут химических реактивов и особо чистых химических веществ, Национальный исследовательский центр

«Курчатовский институт», ул. Богородский вал 3, Москва, 107076 Россия

^eНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, 123182 Россия

*e-mail: bond039@mail.ru

Поступило в Редакцию 25 ноября 2020 г.

После доработки 21 декабря 2020 г.

Принято к печати 30 декабря 2020 г.

Изучена экстракция ионов редкоземельных элементов(III) из солянокислых растворов смесями новых

тридентатных карбамоилметилфосфиноксидов общей формулы Ph₂P(O)CH₂CON(R)CH₂CH₂P(O)Ph₂,

где R = Me, Bu, Oct, содержащих фосфорильную группу в амидной части молекулы, и 1-фенил-3-ме-

тил-4-бензоил-5-пиразолона в органических растворителях. Наблюдаемый значительный синергетиче-

ский эффект связан с образованием в органической фазе гидрофобных смешанно-лигандных комплексов

редкоземельных элементов(III). Определена стехиометрия экстрагируемых комплексов, рассчитаны

константы экстракции. Рассмотрено влияние природы органического растворителя и состава водной

фазы на эффективность извлечения ионов редкоземельных элементов(III) в органическую фазу.

Ключевые слова: карбамоилметилфосфиноксиды, редкоземельные элементы(III), экстракция, синер-

гизм, 1-фенил-3-метил-4-бензоил-5-пиразолон

DOI: 10.31857/S0044460X21030070

В настоящее время при выделении и разделе-

С целью увеличения эффективности экстрак-

нии редкоземельных элементов, а также при их

ции редкоземельных элементов(III) из водных

отделении от актинидов при глубокой переработке

растворов с середины прошлого века широко ис-

отработанного ядерного топлива, экстракционные

следуется и используется эффект синергизма -

технологии являются основными [1, 2]. Высокой

неаддитивное увеличение коэффициентов распре-

экстракционной способностью по отношению к

деления ионов металлов при экстракции ионов

редкоземельным элементам(III) обладают поли-

металлов смесями кислотного и нейтрального экс-

дентатные нейтральные фосфорорганические со-

трагентов в малополярном растворителе [9-11].

единения, среди которых особенно выделяются

Синергетический эффект был обнаружен при экс-

карбамоилметилфосфиноксиды [3-8].

тракции редкоземельных элементов(III) смесями

417

418

ТУРАНОВ и др.

Схема 1.

хелатообразующих кислотных реагентов, таких

что увеличение числа координирующих групп

как β-дикетоны, 4-ацил-5-пиразолоны, 4-ацил-5-и-

Р=О в молекуле приводит к существенному уси-

зоксазолоны, пикролоновая кислота с нейтраль-

лению способности модифицированных карба-

ными донорноактивными экстрагентами (краун-

моилметилфосфиноксидов

1-3 извлекать ионы

эфиры [9], каликсарены [10, 12, 13] монодентат-

редкоземельных элементов(III) из азотнокислых

ные фосфорилсодержащие соединения [14-16],

растворов в сравнении с таковой аналогичных по

а также би- и полидентатные карбамоилметил-

строению бидентатных карбамоилметилфосфи-

фосфиноксиды [15, 17-21]). По данным много-

ноксидов [23].

численных исследований, проявление наблюда-

В настоящей работе представлены результаты

емого синергетического эффекта обусловлено

исследования экстракции ионов редкоземельных

образованием экстрагируемого из органической

элементов(III) из хлоридсодержащих растворов

фазы смешанно-лигандного комплекса редкозе-

смесями тридентатных фосфиноксидов 1-3 [22] и

мельных элементов(III), более гидрофобного, чем

1-фенил-3-метил-4-бензоил-5-пиразолона 4, ранее

комплексы с участием одного из использованных

успешно использованного в смеси с аналогичны-

лигандов [10, 16]. Образованию таких комплексов

ми по строению бидентатными карбамоилметил-

способствует увеличение кислотных свойств хела-

фосфиноксидами 5-7 (схема 1) [21].

тообразующих кислотных реагентов и повышение

Влияние структуры амидов 1-3 на эффектив-

комплексообразующей способности нейтральных

экстрагентов [10]. К усилению синергетическо-

ность синергетической экстракции редкоземель-

го эффекта обычно приводит и увеличение числа

ных элементов(III) смесями этих соединений и

донорноактивных групп в молекуле нейтрального

пиразолона 4 в толуоле рассмотрено путем со-

экстрагента [13, 20].

поставления величины коэффициентов распре-

деления ионов редкоземельных элементов (D_Ln),

С целью изучения влияния строения карбамо-

найденных в одинаковых экспериментальных

илметилфосфиноксидов на эффективность экс-

условиях. Прежде всего было установлено, что

тракции редкоземельных элементов(III) нами были

редкоземельные элементы(III) практически не

синтезированы тридентатные карбамоилметил-

фосфиноксиды нового типа - дифенил{[N-(2-ди-

экстрагируются 0.03 М. растворами пиразолона 4

фенилфосфинилэтил)-N-алкил]карбамоилметил}-

в толуоле при pH 2 (значения D_Lnне превышают

фосфиноксиды, амиды дифенилфосфинилуксус-

10^-2). Соединения 1-3 также практически не экс-

ной кислоты 1-3, содержащие в амидной части

трагируют редкоземельные элементы(III) в этих

молекулы дополнительную фосфорильную груп-

условиях. Однако при использовании смесей сое-

пу (схема 1) [22]. Изучение экстракции микроко-

динений 1-3 и пиразолона 4 извлечение ионов ред-

личеств U(VI), Th(IV) и редкоземельных элемен-

коземельных элементов(III) в органическую фазу

тов(III) растворами этих экстрагентов показало,

значительно возрастает.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021

ЭКСТР

АКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ(III)

419

Рис. 1. Зависимость величины lgD_Ln ионов редкозе-

Рис. 2. Зависимость величины lgD_Ln ионов редкозе-

мельных элементов(III) при их экстракции 0.03 М.

мельных элементов(III) при их экстракции раствором

растворами пиразолона 4 в толуоле, содержащими

смеси соединений 3 (0.002 моль/л) и 4 (0.02 моль/л) в

0.002 моль/л соединений 1-3 и карбамоилметилфосфин-

CCl₄ (1), толуоле (2), дихлорэтане (3) и хлороформе

оксида 5 при рН 2.0.

(4) при рН 2.0.

Тридентатные карбамоилметилфосфиноксиды

тенденция наблюдалась при экстракции смесями

1-3 в смеси с пиразолоном 4 экстрагируют ред-

хелатирующих агентов и монодентатных ней-

коземельные элементы(III) значительно более эф-

тральных экстрагентов типа триалкилфосфи-

фективно, чем бидентатный карбамоилметилфос-

ноксидов Alk₃P=O [16, 24]. Значительное сниже-

финоксид 5 (рис. 1), что, по-видимому, связано с

ние эффективности экстракции редкоземельных

участием в комплексообразовании с ионами ред-

элементов(III) при использовании хлороформа

коземельных элементов(III) еще одной электроно-

в качестве растворителя, по-видимому, связано с

донорной группы P=О молекулы.

сольватацией хлороформом фосфорильных и кар-

Различие в эффективности экстракции La(III)

бонильных групп молекулы 3, и поэтому с умень-

и Lu(III) карбамоилметилфосфиноксидами 3 и 5

шением концентрации енольной формы молекулы

D_Ln(3)/D_Ln(5) уменьшается от 28.8 до 3.3 соответ-

пиразолона 4 в органической фазе.

ственно по мере уменьшения ионных радиусов

Известно, что редкоземельные элементы(III)

редкоземельных элементов(III). Следует отметить,

экстрагируются растворами пиразолона 4 в инерт-

что длина углеводородной цепочки при атоме азо-

ных органических растворителях в виде пиразо-

та в молекуле соединений 1-3 не оказывает замет-

лонатов (LnP₃), сольватированных молекулой 4

ного влияния на эффективность экстракции редко-

[18, 25], в результате реакции (1).

земельных элементов(III) (рис. 1). По-видимому,

Ln ^3+(в) + 4 4_(o) ↔ LnP₃4_(о) + 3H^+(в), KLn,4.

(1)

действие стерических факторов, препятствующих

Здесь символы (в) и (о) относятся к компонентам

комплексообразованию с ионами металлов, ком-

водной и органической фаз соответственно; KLn,4 -

пенсируется увеличением гидрофобности этих

лигандов.

константа экстракции редкоземельных элемен-

тов(III) растворами пиразолона 4.

Существенное влияние на эффективность экс-

тракции редкоземельных элементов(III) смесями

При экстракции редкоземельных элементов(III)

соединений 1-3 и пиразолона 4 оказывает природа

смесью карбамоилметилфосфиноксидов

1-3 и

органического растворителя. Так, при экстракции

пиразолона 4 происходит образованием гидро-

растворами cмеси соединения 3 и пирозолона 4

фобных смешанно-лигандных комплексов редко-

величина D_Ln возрастает в ряду 1,2-дихлорэтан <

земельных элементов(III) в органической фазе в

толуол < CCl₄ по мере снижения полярности ор-

результате вытеснения молекулы пиразолона 4 из

ганических растворителей (рис.

2). Подобная

координационной сферы комплекса LnP₃ 4.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021

420

ТУРАНОВ и др.

Рис. 3. Зависимость величины коэффициентов рас-

пределения ионов Tb (1, 7), Ho (2), Er (3), Yb (4), Ce

(5) и La (6) при их экстракции раствором 0.03 моль/л

Рис. 4. Зависимость коэффициентов распределения

пиразолона 4 в толуоле (7) и смесью соединений 3

ионов Eu (1), Dy (2), Nd (3), Lu (4) и La (5) от концен-

(0.002 моль/л) и 4 (0.03 моль/л) в толуоле (1-6) от ве-

трации раствора соединения 3 в толуоле, содержащего

личины рН равновесной водной фазы.

0.03 моль/л пиразолона 4, при рН 2.0

Эффективность извлечения редкоземельных

илметилфосфиноксида 6 и пиразолона 4 также

элементов(III) в органическую фазу смесью сое-

отмечено образование комплексов с соотношени-

динения 3 и пиразолона 4 возрастает с увеличени-

ем редкоземельный элемент(III):карбамоилметил-

ем значения рН равновесной водной фазы (рис. 3).

фосфиноксид 6 = 1:1 [18], тогда как при экстракции

При этом тангенс угла наклона зависимости lgD_Ln

Eu(III) смесью монодентатного триоктилфосфи-

- pH близок к значению 3 для всех редкоземель-

ноксида и пиразолона 4 в хлороформе получено

ных элементов(III), что соответствует переходу

соотношение Eu(III):Oct₃P=O = 1:2 [18].

трех ионов H⁺ в водную фазу в процессе экстрак-

При постоянной концентрации карбамоилме-

ции. Смещение зависимости lgD_Ln-pH в область

тилфосфиноксида 3 в органической фазе и по-

более высокой кислотности водной фазы при экс-

тракции редкоземельных элементов(III) смесями

карбамоилметилфосфиноксида 3 и пиразолона 4

по сравнению с таковой при экстракции раство-

ром пиразолона 4 указывает на значительный си-

нергетический эффект в системе редкоземельный

элемент(III)-пиразолон 4-лиганд 3.

Для определения стехиометрического соотно-

шения редкоземельный элемент(III)-лиганд 3 в

экстрагируемых комплексах редкоземельных эле-

ментов(III) использовали метод сдвига равнове-

сия. При постоянной концентрации пиразолона 4

в толуоле и постоянном значении рН водной фазы

тангенс угла наклона зависимости lgD_Ln-lg[L(3)]

близок к значению 1 (рис. 4), что соответствует

Рис. 5. Зависимость коэффициентов распределения

извлечению комплексов с соотношением редко-

ионов Sm (1), Ho (2), Er (3), Yb (4) и Ce (5) от концен-

земельный элемент(III):L = 1:1. При извлечении

трации раствора пиразолона 4 в толуоле, содержащего

смесью октил(фенил)-N,N-диизобутилкарбамо-

0.005 моль/л соединения 3, при рН 2.0.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021

ЭКСТР

АКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ(III)

421

Константы равновесия и величины синергетического эффекта в системе редкоземельный элемент(III)-пиразолон 4-

карбамоилметилфосфиноксид 3-толуол

Ln(III)

lg KLn,4 [21]

lg KLn,4,L

lgβ4,L

lgSC^a

-5.56 ± 0.03

1.61 ± 0.03

7.17 ± 0.06

6.39

-4.83 ± 0.03

2.37 ± 0.03

7.20 ± 0.06

6.42

-4.36 ± 0.03

2.71 ± 0.03

7.07 ± 0.06

6.29

-4.08 ± 0.04

2.84 ± 0.04

6.92 ± 0.08

6.14

-3.48 ± 0.03

3.24 ± 0.03

6.72 ± 0.06

5.94

-3.35 ± 0.03

3.28 ± 0.03

6.63 ± 0.06

5.85

-3.44 ± 0.04

3.03 ± 0.04

6.47 ± 0.08

5.69

-3.17 ± 0.03

3.17 ± 0.0

6.34 ± 0.03

5.56

-3.06 ± 0.04

3.08 ± 0.04

6.14 ± 0.04

5.36

-3.07 ± 0.03

2.91 ± 0.03

5.98 ± 0.06

5.20

-2.94 ± 0.03

2.79 ± 0.03

5.73 ± 0.06

4.95

-2.67 ± 0.03

2.73 ± 0.03

5.40 ± 0.06

4.63

-2.43 ± 0.04

2.67 ± 0.04

5.10 ± 0.08

4.32

-2.46 ± 0.03

2.54 ± 0.03

5.00 ± 0.06

4.22

^а [4] = 0.03 моль/л, [3] = 0.005 моль/л, pH 2.0.

стоянной величине рН водной фазы тангенс угла

фазах при экстракции смесями соединений 1-3 и

наклона зависимости lgD_Ln-lg[4] близок к зна-

пиразолона 4 может быть выражена уравнением

чению 3 (рис. 5), что соответствует извлечению

(5).

комплексов с соотношением редкоземельный эле-

D_Ln =KLn,4,L[4]^3(о)[L]_(о)[H⁺]^-3(в).

(5)

мент(III):P^- = 1:3.

Константы экстракции редкоземельных элемен-

С учетом найденных стехиометрических коэф-

тов(III) смесями карбамоилметилфосфиноксида 3

фициентов межфазное распределение ионов ред-

и пиразолона 4 в толуоле, а также константы обра-

коземельных элементов(III) в процессе их экстрак-

зования смешанно-лигандных комплексов редко-

ции растворами смеси соединений 3 и 4 в толуоле

земельных элементов(III), рассчитанные методом

может быть описано уравнением (2).

наименьших квадратов по уравнениям (5) и (4),

Ln ^3+(в) + 3 4_(o) + L_(o) ↔ LnP₃L_(о) + 3H^+(в), KLn,4,L.

(2)

представлены в таблице. Можно видеть, что значе-

ния KLn,4 и β4,L увеличиваются с ростом атомного

Здесь KLn,4,L - константа экстракции редкоземель-

номера (Z) редкоземельного элемента. Это связано

ных элементов(III) в виде смешанно-лигандных

с увеличением устойчивости комплексов редкозе-

комплексов. Образование таких комплексов в ор-

мельных элементов(III) с жесткими (по Пирсону)

ганической фазе в результате вытеснения молеку-

лигандами по мере увеличения плотности заряда

лы пиразолона 4 из координационной сферы ком-

ионов Ln³⁺ вследствие уменьшения их ионных ра-

плекса LnP₃4 может быть описано уравнением (3).

диусов с увеличением Z [26]. Значения KLn,4,L уве-

LnP₃4_(о) + L_(o) ↔ LnP₃L_(о) + 4_(o), β4,L.

(3)

личиваются в ряду редкоземельных элементов(III)

Здесь β4,L - константа образования смешанно-ли-

от La(III) до Eu(III), а затем наблюдается немо-

гандных комплексов редкоземельных элемен-

нотонное изменение величин KLn,4,L, связанное с

тов(III). Взаимосвязь KLn,4,L и β4,L выражается

проявлением тетрадного эффекта при экстракции

уравнением (4).

редкоземельных элементов(III) [27, 28]. Такой же

β4,L = KLn,4,L/KLn,4.

(4)

характер зависимости KLn,4,L-Z отмечался при экс-

Зависимость коэффициентов распределения ред-

тракции редкоземельных элементов(III) смесями

коземельных элементов(III) от равновесной кон-

пиразолона 4 с дибутил-(N,N-дибутилкарбамоил-

центрации компонентов в органической и водной

метоксиметил)фосфиноксидом 7 [21].

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021

422

ТУРАНОВ и др.

Величина синергетического эффекта SC

(6)

1-Фенил-3-метил-4-бензоил-5-пиразолон мар-

определяется устойчивостью смешанно-лиганд-

ки ХЧ (Вектон) использовали без дополнительной

ных комплексов редкоземельных элементов(III) и

очистки. В качестве органических растворителей

зависит от концентрации карбамоилметилфосфин-

использовали хлороформ, 1,2-дихлорэтан, четы-

оксида 3 и пиразолона 4 в органической фазе (7).

реххлористый углерод и толуол марки ХЧ или

SC = D(D_L + D₄)^-1.

(6)

ЧДА без дополнительной очистки. Растворы экс-

трагентов в органических растворителях готовили

Здесь D_L, D₄ и D - коэффициенты распределения

по точным навескам.

редкоземельных элементов(III) при экстракции

карбамоилметилфосфиноксидом 3, пиразолоном 4

Исходные водные растворы хлоридов редкозе-

и их смесью соответственно.

мельных элементов готовили растворением соот-

SC = β4,L[4]^-1(о)[L]_(о).

(7)

ветствующих солей в воде с последующим добав-

лением растворов HCl до требуемой концентрации.

При постоянной концентрации соединений 3 и

Постоянную ионную силу полученных растворов

4 в органической фазе величина синергетического

(0.1 М.) поддерживали с помощью NaCl. Концен-

эффекта уменьшается в ряду редкоземельных эле-

трация каждого из редкоземельных элементов(III)

ментов(III) от La(III) к Lu(III) (см. таблицу). Такой

в исходных водных растворах составляла

же характер зависимости SC-Z отмечался при экс-

10^-6 моль/л. Все используемые реактивы соответ-

тракции редкоземельных элементов(III) смесями

ствовали марке ХЧ.

дибутил-(N,N-дибутилкарбамоилметоксиметил)-

фосфиноксида 7 [21] или фосфорилсодержащим

Опыты по экстракции проводили в пробирках

каликс[6]ареном [13] с пиразолоном 4.

с притертыми пробками при температуре 22±1°С

и соотношении объемов органической и водной

Представленные данные показали, что эффек-

фаз 1:1. Контакт фаз осуществляли на роторном

тивность экстракции ионов редкоземельных эле-

аппарате для перемешивания со скоростью враще-

ментов(III) тридентатными карбамоилметилфос-

ния 60 об/мин в течение 1 ч. Предварительно было

финоксидами 1-3 значительно увеличивается в

установлено, что этого времени достаточно для

присутствии

1-фенил-3-метил-4-бензоил-5-пира-

установления постоянных значений D_Ln.

золона. Обнаруженный синергетический эффект

связан с образованием в органической фазе ги-

Концентрацию редкоземельных элементов(III)

дрофобных смешанно-лигандных комплексов ред-

в исходных и равновесных водных растворах

коземельных элементов(III) состава LnP₃L. Вве-

определяли масс-спектральным методом с иони-

дение дополнительной координирующей группы

зацией пробы в индуктивно связанной плазме с

Р=О в амидную часть молекулы нейтрального экс-

использованием масс-спектрометра X-7 (Thermo

тагента приводит к увеличению экстракционной

Electron, США) по ранее описанной методике [30].

способности модифицированных тридентатных

Концентрацию редкоземельных элементов(III) в

карбамоилметилфосфиноксидов 1-3 по сравне-

органической фазе определяли после двукратной

нию с таковой аналогичных по строению биден-

реэкстракции 1 М. раствором HCl. Величины D_Ln

татных карбамоилметилфосфиноксидов. Анало-

рассчитывали как отношение концентрации редко-

гичное влияние строения фосфорилсодержащего

земельных элементов(III) в равновесных органи-

экстрагента на эффективность синергетической

ческой и водной фазах. Погрешность определения

экстракции было показано в случае использова-

D_Ln не превышала 5%. Величину pH равновесных

ния бис- [19] и триподандных карбамоилметил-

водных фаз определяли с использованием pH-ме-

фосфиноксидов [19, 20], а также каликсаренов с

тра pH 150 со стеклянным электродом.

Me₂P(O)CH₂-группами [13].

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Работа выполнена при поддержке Министер-

Синтез дифенил{[N-алкил-N-(2-дифенилфос-

ства науки и высшего образования Российской

финилэтил)]карбамоилметил}фосфиноксидов 1-3

Федерации в рамках государственного задания

[22] и дифенил(N,N-дибутилкарбамоилметил)-

Института физики твердого тела РАН, Института

фосфиноксида 5 [29] описан ранее.

проблем технологии микроэлектроники и особо

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021

ЭКСТР

АКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ(III)

423

чистых материалов РАН, Института элементоор-

17.

Rao L., Xia Y., Rapko B.M., Martin P.F. // Solvent

Extr. Ion Exch. 1998. Vol. 16. P. 913. doi

ганических соединений им. А.Н. Несмеянова и

10.1080/07366299808934560

Национального исследовательского центра «Кур-

18.

Santhi P.B., Reddy M.L.P., Ramamohan T.R.,

чатовский институт-ИРЕА».

Damodaran A.D. Mathur J.N., Murali M.S., Iyer R.H. //

Solv. Extr. Ion Exch. 1994. Vol. 12. N 3. P. 633. doi

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

10.1080/07366299408918229

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

19.

Туранов А.Н., Карандашев В.К., Шарова Е.В.,

интересов.

Артюшин О.И., Одинец И.Л. // Радиохимия. 2013.

Т. 55. № 2. С. 156; Turanov A.N., Karandashev V.K.,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Sharova E.V., Artyushin O.I., Odinets I.L. //

Radiochemistry. 2013. Vol. 55. N 2. P. 203. doi 10.1134/

Михайличенко А.И., Михлин Е.Б., Патрикеев Ю.Б.

S1066362213020100

Редкоземельные металлы. М.: Металлургия, 1987.

20.

Turanov A.N., Matveeva A.G., Kudryantsev I.Yu,

232 с.

Pasechnik M.P, Matveev S.V., Godovikova M.I., Baulina

Ягодин Г.А., Каган С.З., Тарасов В.В. Основы жид-

T.V., Karandashev V.K, Brel V.K. // Polyhedron. 2019.

костной экстракции. М.: Химия, 1981. 400 с.

Vol. 161. P. 276. doi 10.1016/j.poly.2019.01.036

Медведь Т. Я., Чмутова М. К., Нестерова Н. П., Кой-

21.

Turanov A.N., Karandashev V.K., Kharlamov A.V.,

ро О.Э., Кочеткова Н.Е., Мясоедов Б.Ф., Кабачник

Bondarenko N.A. // Solv. Extr. Ion Exch. 2014. Vol. 32.

М.И. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1981. N 9. С. 2121.

N 5. P. 492. doi 10.1080/07366299.2014.908584

Myasoedov B. F., Chmutova M. K., Kochetkova N.

22.

Бондаренко Н.А., Белусь С.К., Артюшин О.И., Пере-

E., Koiro O.E., Pribylova G.A., Nesterova N.P., Med-

гудов А.С. // ЖОХ. 2020. Т. 90. Вып. 12. С 1867. doi

ved T.Y., Kabachnik M.I. // Solvent Extr. Ion Exch. 1986.

10.31857/S004444 60X201200094; Bondarenko N.A.,

Vol. 4. N 1. P. 61.

Belus’ S.K., Artyushin O.I., Peregudov A.S. // Russ. J.

Horwitz E. P., Martin K. A., Diamond H., Kaplan L. //

Gen. Chem. 2020. Vol. 90. N 12. P. 2273. doi 10.1134/

Solvent Extr. Ion Exch. 1986. Vol. 4. N 3. P. 449.

S1070363220120099

Мастрюкова Т.А., Артюшин О.И., Одинец И.Л., Та-

23.

Туранов А.Н., Карандашев В.К., Артюшин О.И.,

нанаев И.Г. // Рос. хим. ж. 2005. Т. 49. № 2. С. 86.

Перегудов А.С., Хвостиков В.А., Бондаренко

Туранов А.Н., Карандашев В.К., Шарова Е.В., Артю-

Н.А. // ЖНХ. 2020. Т. 65. № 6. С. 837. doi 10.31857/

шин О.И., Одинец И.Л. // Цветные металлы. 2012.

S0044457X20060240; Turanov A.N., Karandashev

№ 3. С. 51.

V.K., Artyushin O.I., Peregudov A.S., Khvostikov V.A.,

Turanov A.N., Karandashev V.K., Kharlamov A.V.,

Bondarenko N.A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. Vol. 65.

Bondarenko N.A., Khvostikov V.A. // Solv. Extr. Ion

Exch.

2019. Vol.

37. N

1. P.

65. doi

N 6. P. 905. doi 10.1134/S0036023620060248

24.

Akiba K., Wada M., Kanno T. // J. Inorg. Nucl. Chem.

10.1080/07366299.2019.1592923

1981. Vol. 43. N 5. P. 1031. doi 10.1016/0022-

Bond A.H., Dietz M.L., Chiarizia R. // Ind. Eng. Chem.

1902(81)80169-8

Res. 2000. Vol. 39. N 10. P. 3442. doi 10.1021/ie000356j

10.

Atanassova M., Kurteva V. // RSC Adv. 2016. Vol. 6. P.

25.

Jordanov V.M., Atanassova M., Dukov I.L. // Sep. Sci.

11303. doi 10.1039/c5ra22306g

Technol. 2002. Vol. 37 N 14. P. 3349. doi 10.1081/SS-

11.

Atanassova M., Kurteva V., Dukov I. // RSC Adv. 2016.

120006166

Vol. 6. P. 81250. doi 10.1039/C6RA18478B

26.

Nash K.L., Jensen M.P. // Sep. Sci. Technol. 2001. Vol.

12.

Tashev E., Atanassova M., Varbanov S., Tosheva T.,

36. N 5-6. P. 1257. doi 10.1081/SS-100103649

Shenkov S., Chauvin A.-S., Dukov I. // Sep. Purif.

27.

Peppard D.F., Mason G.W., Lewey S. // J. Inorg. Nucl.

Technol. 2008. Vol. 64. P. 170. doi 10.1016/j.

Chem. 1969. Vol. 31. N 7. P. 2271. doi 10.1016/0022-

seppur.2008.09.011

1902(69)90044-X

13.

Varbanov S., Tashev E., Vassiliev N., Atanassova M.,

28.

Михайличенко А.И. // Радиохимия. 1975. Т. 17. № 3.

Lachkova V., Tosheva T., Shenkov S., Dukov I.L. //

С. 352; Mikhaylichenko A.I. // Radiochemistry. 1975.

Polyhedron. 2017. Vol. 134. P. 135. doi 10.1016/j.

Vol. 17. N 3. P. 352.

poly.2017.06.013

29.

Туранов А.Н., Карандашев В.К., Харитонов А.В.,

14.

Petrova M.A., Kurteva V.B., Lubenov L.A. // Ind. Eng.

Лежнев А.Н., Сафронова З.В., Яркевич А.Н., Цвет-

Chem. Res. 2011. Vol. 50. P. 12170. doi 10.1021/

ков Е.Н. // ЖОХ. 1999. Т. 69. Вып. 7. С. 1109; Tura-

ie201207n

nov A.N., Karandashev V.K., Kharitonov A.V., Lezh-

15.

Pavithran R., Reddy M.L.P. // Anal. Chim. Acta. 2005.

nev A.N., Safronova Z.V., Yarkevich A.N., Tsvetkov E.N. //

Vol. 536. P. 219. doi 10.1016/j.aca.2004.12.042

Russ. J. Gen. Chem. 1999. Vol. 69. N 7. P. 1068.

16.

Шмидт В.С., Рыбаков К.А., Рубисов В.Н. // Ради-

30.

Туранов А.Н., Карандашев В.К., Баулин В.Е., Цвет-

охимия. 1982. Т. 24. № 1. С. 25; Shmidt V.S., Ryba-

ков Е.А. // ЖНХ. 1995. Т. 40. № 11. С. 1926; Tura-

kov K.A., Rubisov V.N. // Radiochemistry. 1982.

nov A.N., Karandashev V.K., Baulin V.E., Tsvetkov E.N. //

Vol. 24. N 1. P. 25.

Russ. J. Inorg. Chem. 1995. Vol. 40. N 11. P. 1854.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021

424

ТУРАНОВ и др.

Extraction of Rare-Earth Elements(III) Ions with Mixtures

of Some Novel Carbamoymethylphosphine Oxides

and 4-Benzoyl-3-methyl-1-phenylpyrazol-5-one

from Hydrochloric Acid Solutions

A. N. Turanov^a, V. K. Karandashev^b, V. A. Khvostikov^b,

O. I. Artyushin^c, and N. A. Bondarenkod,e,*

^a Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, 142432 Russia

^b Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka,

142432 Russia

^cA.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Sciences, Moscow,119991 Russia

^dInstitute of Chemical Reagents and High Purity Chemical Substances of National Research Centre “Kurchatov Institute”,

Moscow, 107076 Russia

^eNational Research Centre “Kurchatov Institute”, Moscow,123182 Russia

*e-mail: bond039@mail.ru

Received November 25, 2020; revised December 21, 2020; accepted December 30, 2020

The solvent extraction of rare-earth elements(III) ions from hydrochloric acid solutions into an organic phase

with mixtures of 4-benzoyl-3-methyl-1-phenylpyrazol-5-one and novel tridentate carbamoylmethylphosphine

oxides Ph₂P(O)CH₂CON(R)CH₂CH₂P(O)Ph₂ (R = Me, Bu, Oct) has been studied. The observed significant

synergistic effect is due to the formation of hydrophobic mixed-ligand complexes of rare-earth elements(III)

ions in the organic phase. The stoichiometry of extracted complexes was determined and the equilibrium con-

stants were calculated. The effect of the organic solvent nature and the composition of the aqueous phase on the

extraction efficiency of rare-earth elements(III) ions into the organic phase is considered.

Keywords: tridentate carbamoylmethylphosphine oxides, rare-earth elements(III), synergistic extraction, 4-ben-

zoyl-3-methyl-1-phenylpyrazol-5-one

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 3 2021