아자크라운에테르포스피닉산에 의한 알카리금속이온의 경쟁용매추출

Competitive Solvent Extraction of Alkali Metal Ions with Azacrown Ether Phosphinic Acids

아자크라운에테르가 부착된 알킬 페닐포스피닉산을 합성하여 수용액층으로부터 클로로포름층으로 알카리금속이온의 경쟁용매추출 특성을 조사하였다. 연구된 포스피닉산들은 phenylphosphinate, aldehyde 그리고 monoazacrown ether의 한 단계 반응에서 생성되는 포스피네이트 에스테르를 알카리성 가수분해시켜 좋은 수율로 합성할 수 있었다. 합성된 포스피닉산 시약을 착물화제로 사용하여 pH에 따라 수용액층으로부터 클로로포름층으로 알카리 금속이온의 경쟁용매추출 특성을 조사한 결과 이 시약들은 넓은 pH 영역에서 금속이온을 유기용매층으로 추출해냄을 확인하였으며, pH 11인 알카리성 용액에서의 총금속이온부하는 약 75%였다. 이온의 선택성은 아자크라운에테르의 공동크기에 주로 의존하여, monoaza-15-crown-5 기를 갖는 알킬페닐포스피닉산, ${\underline{2}}$, 에서는 $Na^+$ >> $K^+$ > $Rb^+$ > $Li^+$ > $Cs^+$ 순이며 monoaza-18-crown-6 작용기가 있는 알킬페닐포스피닉산, ${\underline{3}}$, 에서는 $K^+$ >> $Rb^+$ > $Na^+$ > $Cs^+$ > $Li^+$ 이온의 순으로 나타났다. 아자크라운에테르포스피닉산들은 유사한 이온선택성을 지닌 크라운에테르카르복실산에 비해 보다 넓은 영역의 pH에서 알카리금속이온의 용매추출이 가능하여, 약한 산성이나 중성 수용액에서도 상당한 정도의 금속이온부하를 나타내었다.

Azacrownoalkyl phenylphosphinic acids were synthesized and their competitive solvent extraction characteristics from water to chloroform layer were investigated. Phosphinic acids were synthesized in good yields by one step reaction of phenylphosphinate, aldehyde, and monoazacrown ether and then basic hydrolysis of the resulting phosphinate dsters. These complexing agents revealed a wide effective pH range in extraction of alkali metal ions from water to the organic phase and total metal ion loading at pH 11 was about 75%. The selectivity of the cation extraction was determined mainly by the cavity size of the azacrown ethers, showing $Na^+$ >> $K^+$ > $Rb^+$ > $Li^+$ > $Cs^+$ for the alkyl phenylphosphinic acid ${\underline{2}}$, containing monoaza-15-crown-5 and $K^+$ >> $Rb^+$ > $Na^+$ > $Cs^+$ > $Li^+$ for the alkyl phenylphosphinic acid, ${\underline{3}}$, containing monoaza-18-crown-6 moiety. Applicable pH range of these azacrown ether phosphinic acids in solvent extraction of alkali metal cations was wider than a crownether carboxylic acid with similar selectivity, showing considerable amount of metal ion loading in slightly acidic or neutral media.