Способ очистки паратерфенила

Авторы патента:

C07C7/14 - кристаллизацией; очистка или разделение кристаллов

C07C15/14 - со всеми непосредственно связанными фенильными группами

Способ очистки паратерфенила, включающий фракционирование его, перекристаллизацию из органического растворителя и последующую зонную плавку, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения времени очистки, перед зонной плавкой паратерфенил дополнительно подвергают электромагнитному облучению в диапазоне волн ультрафиолетового света, рентгеновского или гамма-излучения и продукт облучения перекристаллизовывают из органического растворителя.

Изобретение относится к технологии получения особо чистых веществ, в частности к технологии очистки паратерфенила для выращивания монокристаллов, применяемых в качестве активных элементов сцинтилляционных детекторов ионизирующих излучений. Целью изобретения является увеличение выхода паратерфенила и сокращение времени очистки. Пример 1. 2 кг коммерческого продукта квалификации сцинтилляционный, полученного фракционной перегонкой и перекристаллизацией из бензола, загружают в гамма-пушку типа "Исследователь" с радиоизотопным источником ⁶⁰Co мощностью P 2,510³ рад/мин и облучают в течение 40 мин (длина волны излучения 9,3210^-3 ). Чистота паратерфенила (коммерческого продукта), выпускаемого промышленностью, оценивается согласно ТУ-6-09-4049-83 по следующим параметрам: Внешний вид Белый кристаллический порошок; Температура плавления, ^oC 212,5 1(211,5-213,5) Стинтилляционная эффективность, 100 10(90-110) Положение главного максимума спектра люминесценции, нм - (380-10)(370-390) Относительный световой выход люминесценции, Не менее 90 Остаток после прокаливания (в виде сульфатов), Не более 0,02 Оптическая прозрачность, при нм Не менее 370 55 380 60
390 75
400 82
Содержание основного вещества в сырье составляет 86-88 мас. Остальные примеси такие как м- и о-изомеры, кватерфенил, нафталин, антрацен, тетрацен, фенантрен и их производные, а также целый ряд примесей, которые не удается идентифицировать. Затем облученный продукт загружают в стеклянный сосуд, растворяют при нагревании и постоянном перемешивании в диметилформамиде, потом раствор охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают и высушивают. После этого паратерфенил загружают в ампулу для зонной плавки, вакуумируют ее, а затем наполняют аргоном до давления 800 ГПа, запаивают и проводят очистку зонной плавкой, пропуская расплавленную зону вдоль ампулы 6 раз со скоростью 2 мм/ч. Выход готового продукта 62 мас. продолжительность процесса 53,4 ч (табл. 1 и 2). На фиг. 1 и 2 приведены кривые плавления исходного (коммерческого продукта) паратерфенила (фиг. 1) и очищенного паратерфенила (фиг. 2). Кривые сняты на дифференциальном сканирующем калориметре ДСК-111 фирмы "Сеторам" (Франция). Из их сопоставления следует:
температура плавления паратерфенила, очищенного по предлагаемому способу, на 1,4^oC выше, чем коммерческого продукта;
коммерческий продукт начинает плавиться при 197,9^oC, фазовый переход затянут и происходит в интервале 179,9 216,6^oC, энтальпия плавления 30,76 кал/г; паратерфенил, очищенный по предлагаемому способу, плавится в интервале 208,6-218,7^oC, кривая плавления идет круто, энтальпия плавления 32,50 кал/г; обе кривые несимметричны; на кривой плавления (фиг.2)ясно виден высокотемпературный пик; на кривой (фиг.1)этот пик не разрешается. Этот пик, по-видимому, связан с изменением в симметрии молекулы паратерфенила в жидком состоянии (два крайних бензольных кольца поворачиваются относительно центрального на угол 16-27^o). Из анализа этих данных можно сделать вывод, что предложенный способ очистки достаточно эффективен. Влияние времени облучения на выход целевого продукта в зависимости от энергии облучения и мощности источника приведено в табл. 1(примеры 1а и 1б). Из этих данных следует, что для каждого отдельного случая существует оптимальное время облучения (доза), которое зависит от энергии излучения и мощности облучаемого образца. Пример 2. Облучение исходного паратерфенила проводят аналогично примеру 1, затем проводят перекристаллизацию из толуола, полученный продукт загружают в ампулу для зонной очистки и проводят очистку, как в примере 1. Выход готового продукта составляет 60 мас. продолжительность процесса 53,4 ч(табл. 2). Пример 3. 0,8 кг коммерческого продукта помещают в рентгеновскую установку РУП-150/300 на расстоянии 10-15 см от окна рентгеновской трубки и проводят облучение в течение 1000 мин при режимах работы трубки 250 кВ, 10 А (длина волны 1,5 ) и затем проводят перекристаллизацию и зонную плавку, как в примерах 1 и 2. Выход годного продукта 60 мас. продолжительность процесса 69,7 ч (табл. 1 и 2). Пример 4. В колбу из оптического кварца емкостью 500 см³, снабженную мешалкой и обратным холодильником, помещают 40 г коммерческого продукта и 400 см³ толуола. Смесь нагревают до полного растворения и при непрерывном нагревании и перемешивании облучают светом от ртутно-кварцевой лампы сверхвысокого давления СВД-120А (длина волны 3000-3900 ), расположенной на расстоянии 20-30 см от колбы, в течение 12 ч. Затем раствор охлаждают до комнатной температуры, выпавший осадок отфильтровывают, сушат и полученный продукт загружают в ампулу для очистки зонной плавкой. Очистку зонной плавкой проводят, как в примере 1. Выход годного продукта 60 мас. продолжительность процесса -62,4 ч (табл. 1 и 2). В табл. 1 также приведены данные по облучению паратерфенила - излучением от радиоизотопного источника ⁹⁰Sr-⁹⁰Y. В этом случае выход годного продукта снижается до 45 мас. Кроме того, так как b - частицы обладают малой проникающей способностью, то облучению одновременно может подвергаться небольшое количество вещества, рассыпанного тонким слоем перед источником, в то время как электромагнитным излучением можно одновременно облучать до нескольких килограммов паратерфенила. Поэтому использование источников b излучения является нетехнологичным. В табл. 2 дан выход годного после очистки паратерфенила по примерам 1 - 4. Использовать нейтронное (n) излучение нецелесообразно, так как нет достаточно мощных радиоизотопных источников нейтронов. Кроме того, нейтронное излучение может нанести серьезные повреждения не только вредным примесям в паратерфениле, но и основному веществу из-за n-p-взаимодействия. Использовать другие виды, корпускулярного излучения нецелесообразно по тем же причинам, что и n-, b -излучения. Применение электромагнитного излучения с длиной волны, лежащей в видимом диапазоне, и более длинноволновое не приводит к фотохимической деструкции примесей в паратерфениле, т.е. их применение нецелесообразно. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает следующие преимущества: сокращает продолжительность процесса в 7-8 раз; увеличивает выход готового продукта в 3 раза, причем сцинцилляционные характеристики монокристаллов, выращенных из очищенного паратерфенила, не уступают характеристикам, которые получают в известном способе.