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Lanthanides complexation properties of O, N-hetero donor ligand PTA

O,N-ヘテロドナー配位子PTAによるランタノイドの錯形成特性

小林 徹; 鈴木 伸一; 塩飽 秀啓; 矢板 毅

Kobayashi, Toru; Suzuki, Shinichi; Shiwaku, Hideaki; Yaita, Tsuyoshi

特定のアクチノイドを効率的に分離できる抽出剤の開発は、核燃料サイクルにおける分離法や放射性廃棄物の処分方法の開発に関連する重要なテーマである。本研究では、N-alkyl-N-phenyl-1,10-phenanthroline-2-carboxamide (PTA)のランタノイドとの錯形成特性について、単結晶X線構造解析や広域X線吸収微細構造(EXAFS)法などを用いた構造解析に基づいて検討した。その結果、PTAは結晶系でも溶液中でも、ランタノイドに対して2分子が配位すること、2つのフェナントロリン窒素と1つのアミド酸素を介して3座配位子として配位することを明らかにした。また、Eu錯体とNd錯体とでその配位結合距離に僅かな変化が見られたが、その変化はランタノイドのイオン半径の違いに対応しており、イオンサイズの僅かな違いは配位特性に大きな影響は及ぼさないことが示された。

Development of extractant, which can efficiently separate actinides, is of increasing importance because it concerns establishment and simplification of separation techniques in nuclear fuel cycle and decontamination of radioactive wastes. In this study, the complexation properties of N-alkyl-N-phenyl-1,10-phenanthroline-2-carboxamide (PTA) with trivalent lanthanides (Ln$$^{3+}$$) were investigated based on structural analysis by using X-ray crystallography and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) methods. As a result, it is revealed that two PTA molecules coordinate with Ln$$^{3+}$$ as tridentate ligand via two nitrogen in phenanthroline moiety and one oxygen in amide moiety in both crystal and solution states. The slight difference in coordination bond distances are observed between Eu$$^{3+}$$ and Nd$$^{3+}$$ complexes, this difference corresponds to the difference in ionic radius between Nd$$^{3+}$$ and Eu$$^{3+}$$. This result indicates slight difference in ionic radii of Ln$$^{3+}$$ hardly affects coordination properties of PTA.

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