Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его получения

Классы МПК:C01B25/45 содержащие несколько металлов или металл и аммоний
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Украинский государственный аграрный университет (UA)
Приоритеты:
подача заявки:
1991-05-22
публикация патента:

Кристаллический фосфат акваамминкобальта II общей формулы CO3(PO4)2кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615xNH3кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615yH2O, где x = 5 - 12, y = 8 - 11, используемый в сельском хозяйстве как биологически активное соединение, содержащее микроэлемент кобальт II в активной форме. Кристаллический фосфат акваамминкобальта II общей формулы CO3(PO4)2кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615xNH3кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615yH2O, где x = 5 - 12, y = 8 - 11 получают путем насыщения твердого CO3(PO4)2кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 20326158H2O газообразным аммиаком при 15 - 25°С в течение 12 - 40 сут. 2 с.п.ф-лы, 8 табл.

Рисунки к патенту РФ 2032615

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

Изобретение относится к новым химическим веществам координационного строения, а именно к аквааммиакатам кобальта (II) в твердом состоянии общей формулы Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 xNH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 yH2O, где х 5-12; y 8-11, и к способу их получения.

Фосфаты акваамминкобальта (II) могут использоваться как биологически активные соединения, содержащие одновременно в составе молекулы макроэлементы фосфор и азот, а также микроэлемент кобальт. Указанные вещества ускоряют развитие и рост растений в сельском хозяйстве. Они также могут найти применение в органическом синтезе в качестве катализаторов.

Известен ряд аммиакатов кобальта, содержащих в качестве иона-комплексообразователя Со (III). В частности, есть сведения о существовании и способах получения фосфатов амминокобальта (III):

1). [Co(NH3)5PO4] кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 3H2O. Метод получения данного соединения основан на реакции сольволиза, а именно на взаимодействии твердой соли состава [CoY(NH3)5]Z+ (где Y анион кислоты, которая легко может быть замещена) и кислоты НХ, безводной или содержащей минимальное количество воды во избежание акватации. Применительно к данному соединению в качестве исходных реагентов использован Н3РО4 85 мас. и твердую соль [CoCO3(NH3)5]NO3, смесь которых нагревали при 80-90оС в течение 7 ч. Затем реакционную массу охлаждали, обрабатывали избытком метанола до образования осадка красного цвета, выдерживали 2 сут. на холоду и определяли осадок. Твердую фазу растворяли в минимальном количестве воды, раствор пропускали через ионообменную колонку со слабоосновным анионитом в ОН- форме, а затем обрабатывали концентрированным водным аммиаком и этанолом до образования осадка розового цвета, который отделяли и промывали этанолом и эфиром. Выход целевого продукта 65% от теоретического [1]

2). [Co(NH3)4PO4] кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 2H2O. Метод получения этого соединения основан на взаимодействии комплексной аммиачной соли Со (III) с гидрофосфатом аммония. В качестве исходного вещества использовали нитрат карбонатотетраамминокобальта (III) [CoCO3(NH3)4] NO3, раствор которого смешивали с раствором (NH4)2HPO4 и смесь выдерживали при 0оС в течение двух дней. Выход целевого продукта 48,3 от теоретического [2]

Известны методики получения [Co(NH3)4PO4] кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 2H2O:

а) путем обработки раствора [Co(NH3)4(H2O)3] Cl3 избытком раствора (NH4)2HPO4 при нагревании и добавлении 85%-ного этанола, выход целевого продукта 80% от теоретического;

б) путем обработки раствора комплексной соли [Co(NH3)3H2OCl2]Cl раствором (NH4)2HPO4 и концентрированным водным аммиаком при нагревании. Выход 46 от теоретического [3]

Приведенные выше аналоги имеют следующие недостатки: данными способами нельзя получить амминофосфат двухвалентного кобальта; способы осуществляются в несколько стадий, каждая из которых требует соблюдения специфических условий или применения дефицитных или токсичных реактивов; продукты, получаемые с помощью способов-аналогов, отличаются от заявляемого объекта качественным и количественным составом (прежде всего, наличием Co(III) вместо Co(II)), что является основной причиной отсутствия их биологической активности.

Наиболее близким по химической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения аммонийного фосфата кобальта (II), основанный на взаимодействии трехзамещенного фосфата кобальта (II), фосфата аммония (NH4)2HPO4 и раствора аммиака [2]

Общим для способа-прототипа и предлагаемого способа является то, что в качестве исходных реагентов используются фосфат кобальта (II), аммиак (и его соединения), а конечный продукт представляет собой соединение кобальта (II).

Основной недостаток способа-прототипа заключается в том, что в результате его осуществления образуется не координационное соединение Со (II), а бинарное ионное соединение: фосфат кобальта (II) аммония, которое по сравнению с заявляемым объектом содержит меньше NH3 (11,08 29,56 и 8,97 соответственно).

Целью изобретения является получение соединения, обладающего биологической активностью, с обеспечением высокого выхода продукта.

Сущность изобретения заключается в достижении поставленной цели путем синтеза твердого фосфата акваамминкобальта (II) насыщением среднего гидратированного фосфата кобальта (II) газообразным аммиаком при заданной температуре и продолжительности реакции.

Отличительными признаками изобретения являются состав реагентов и порядок их взаимодействия, необходимые для образования фосфата акваамминкобальта (II).

Существенным отличительным признаком изобретения является получение фосфата акваамминкобальта (II), обладающего биологической активностью, и обеспечение высокого выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве биологически активного вещества получают твердый кристаллический фосфат акваамминкобальта (II) состава: Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 xNH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 yH2O, где х 5-12, y8-11.

Вещество указанного состава получают следующим образом: в качестве исходного реагента используют твердый порошкообразный трехзамещенный фосфат кобальта (II) октагидрат; синтез проводят в следующем порядке. Навеску Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O помещают на подложку слоем толщиной 2 3 мм и вносят в герметично закрывающуюся камеру, заполненную газообразным аммиаком. Навеску Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O выдерживают в течение необходимого времени в атмосфере аммиака, затем извлекают из камеры и выдерживают на воздухе до постоянной массы.

В табл. 1 приведено сопоставление предлагаемого способа с описанием аналогов, в которых используются известные методы получения аммиакатов кобальта с фосфатным анионом.

Из сравнительной характеристики аналогов и предлагаемого способа следует, что ни один из методов, описанных в способах-аналогах, не позволяет получить соединение координационного строения, содержащее в качестве иона-комплексообразователя Со (II), с не Со (III). Способ, смоделированный по описанию прототипа, приводит к получению не координационного соединения Co (II), а двойной соли ионного строения фосфата кобальта (II)-аммония, с выходом продукта 40% по СоO.

В табл. 2 и 3 приведено обоснование оптимального режима ведения синтеза фосфата акваамминкобальта (II). В табл. 2 приведены результаты исследований по изучению зависимости состава продуктов реакции от продолжительности и температуры синтеза.

Из данных табл. 2 следует, что с увеличением продолжительности взаимодействия Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O с газообразным аммиаком повышается содержание аммиака в составе продуктов синтеза. Максимальное содержание аммиака в продуктах взаимодействия достигается через 30 40 сут. и составляет 26,57 27,20 мас. или 12 моль NH3 на 1 моль Co3(PO4)2. Выход фосфата акваамминкобальта (II) составляет 100% по СоO и Р2O5.

В табл. 3 приведены результаты опытов по изучению влияния температуры и продолжительности взаимодействия реагентов на состав продуктов синтеза.

Из данных, приведенных в табл. 3, следует, что при температуре взаимодействия 0 5оС процесс насыщения Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O аммиаком замедляется по сравнению с осуществлением синтеза при 15 25оС. Кроме того, происходит частичное окисление Со2+ в Со3+ через 5 сут. синтеза. Повышение температуры взаимодействия реагентов до 40-50оС приводит к тому, что в течение 1 5 сут. содержание аммиака в продуктах синтеза увеличивается более быстро, чем при 15 25оС. Затем содержание аммиака в продуктах синтеза уменьшается и через 15 20 сут. составляет 2,3 2,5 моль на моль вещества. Кроме того, при повышении температуры взаимодействия наблюдается частичное окисление Со2+ в Со3+, о чем свидетельствует снижение молярного отношения CoO P2O5 от 3 (в исходном веществе Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O) до 2,8 в продуктах синтеза, что нарушает стехиометричность состава целевого продукта.

Таким образом, целесообразно принять оптимальным осуществление процесса взаимодействия Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O с газообразным аммиаком при 15 25оС.

Впервые полученный эффект акваамминкобальта (II) был изучен методами физико-химического анализа, в частности рентгенографическим и ИК-спектроскопическим методом.

По данным рентгенофазового анализа (табл. 4), синтезированный фосфат акваамминкобальта (II) представлен одной фазой, т.е. является индивидуальным веществом. Рентгенограмма исходного трехзамещенного фосфата кобальта (II) октагидрата совпадает с приведенными в литературе данными [4] тип решетки Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O моноклинный со следующими параметрами элементарной ячейки: a 10,33 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615; b 26,76 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615; c 12,05 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615; кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615= 90o; кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 63,35o; V 2978,5 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615. Полученный по предлагаемому способу фосфат акваамминкобальта (II) состава Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 5NH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 9H2O согласно результатам расчетов имеет моноклинный тип кристаллической решетки со следующими параметрами элементарной ячейки: a 11,89 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615; b 29,39 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615; c 14,24 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615; кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615= 90o; кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615= 61,13o; кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 90o; V 4356,8 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615.

Согласно известных представлений координационной химии, для атома кобальта наиболее характерным является октаэдрический тип координационного полиэдра. Установлено также, что PO43--группа может также являться бидентатным лигандом в аммиакатах кобальта (III) [5] Поэтому по нашим предложениям в координационном окружении атома Со (II) в составе фосфата акваамминкобальта (II) могут находиться в качестве лигандов молекулы NH3 и H2O, а также группа PO43-.

Наличие в составе синтезированного соединения координированных молекул аммиака подтверждаются данными инфракрасной спектроскопии, приведенными в табл. 5.

В частности, установлено, что вследствие координации молекул аммиака к иону металла (Со2+) на ИК-спектре фосфата акваамминкобальта (II) появляются полосы поглощения в области 1340 1287 см-1, характерные только для деформационных симметричных колебаний координационной группы NH3. Полоса поглощения с максимумом при 827 см-1относится к маятниковому колебанию координированного аммиака. Валентные и деформационные асимметричные колебания координированной группы NH3перекрываются с колебаниями молекул H2O, поэтому однозначно отнести эти полосы поглощения затруднительно.

Таким образом, исходя из результатов комплекса физико-химических методов анализа и известных представлений о строении координационного полиэдра иона кобальта, мы предполагаем, что впервые синтезированные соединения имеют следующую молекулярную структуру, которая зависит от количества координированных молекул аммиака в составе соединений: [Co3(NH3)х кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 (H2O)(18-x)](PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 H2O.

В случае, если сумма количества молей NH3 и H2O в составе внутренней сферы комплекса меньше 18, то группа PO43- также становится лигандом и входит в состав внутренней сферы, например: [Co3(NH3)5(H2O)9(PO4)2] или [Co3(NH3)11(H2O)7](PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 4H2O.

Синтезированный фосфат акваамминкобальта (II) содержит макро- и микроэлементы (кобальт, азот, фосфор) и может быть использован в качестве микроудобрения или биологически активного соединения. В табл. 6 приведены результаты агрохимических испытаний по определению влияния обработки семян фосфатом акваамминкобальта (II) на рост и развитие гороха сорта "Ворошиловградский юбилейный".

Как следует из приведенных результатов, обработка семян гороха фосфатом акваамминкобальта (II) положительно влияет на рост и развитие растений. При этом энергия прорастания семян увеличивается на 3,7 4,7 всхожесть на 4-5 высота проростков увеличивается на 10 30 (на 6-й день развития), содержание сухого вещества в неземной части растений увеличивается на 15

Способ, который разработан для получения фосфата акваамминкобальта (II), можно также применять для получения акваамминфосфатов других переходных металлов (например меди и цинка). Как было установлено, повышение температуры взаимодействия реагентов в этом случае не оказывает отрицательного влияния.

В табл. 7 и 8 приведены результаты опытов по изучению взаимодействия Cu3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 3H2O и Zn3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 4H2O соответственно с газообразным аммиаком.

При насыщении Cu3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 3H2O газообразным аммиаком через 2 суток взаимодействия наблюдается образование жидкой фазы темно-синего цвета, которая через 3-5 сут. отвердевает, превращаясь в продукт зеленого цвета состава Cu3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 3NH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 (3-4)H2O.

Как следует из данных табл. 8, через 30 40 сут. взаимодействия Zn(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 4H2O с газообразным аммиаком образуется продукт состава Zn3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 4,0NH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 3H2O.

Ниже приведены примеры осуществления способа получения фосфата акваамминкобальта (II) и других переходных металлов.

П р и м е р 1. Навеску Со3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O (3,0 мас.ч.) помещали на чашку Петри (d 95 мм) тонким слоем толщиной 2-3 мм. Затем чашку помещали в эксикатор, на дне которого находилась смесь, состоящая из растертых твердых солей NH4Cl и КОН в массовом отношении 1 1. Навеску выдерживали в атмосфере аммиака в течение 8 сут. при 15оС. Затем чашку извлекали из эксикатора и выдерживали на воздухе до достижения постоянной массы. В результате осуществления синтеза получили полидисперсное вещество сиреневого цвета состава 36,57 СоO, 23,30 P2O5, 13,87 NH3 и 26,26 H2O или брутто-формулы: Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 5NH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 9H2O. Выход продукта по CoO и Р2O5 100

П р и м е р 2. Навеску Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O (3,0 мас.ч.) помещали на чашку Петри (d 95 мм) тонким слоем толщиной 2-3 мм, затем чашку помещали в эксикатор, на дне которого находилась смесь, состоящая из растертых твердых солей NH4Cl и KOH в массовом отношении 1 1. Навеску выдерживали в атмосфере аммиака в течение 30 сут. при 25оС. После чего чашку извлекли из эксикатора и выдерживали на воздухе до достижения постоянной массы. В результате осуществления синтеза получили полидисперсное вещество темно-сиреневого цвета состава: 29,22 CoO, 18,40 P2O5, 26,57 NH3, 25,81 H2O или брутто-формулы: Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 12NH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 11H2O. Выход продукта по СоО и Р2O5 100

Отличительные особенности фосфата акваамминкобальта (II) и способа его получения следующие: впервые получен фосфат акваамминкобальта (II), обладающий биологической активностью; вещество представлено индивидуальной фазой соединения общей формулы: Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 xNH3 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 yH2O, где х 5 12, y 8 11; способ получения целевого продукта отличается тем, что для выделения твердого фосфата акваамминкобальта (II) используется взаимодействие твердого трехзамещенного фосфата кобальта (II) с газообразным аммиаком в течение определенного времени при 15 25оС.

К преимуществам способа получения фосфата акваамминкобальта (II) относятся: использование в качестве исходных реагентов твердого Co3(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O и газообразного аммиака позволяет получить неизвестное ранее соединение Co (II); предлагаемый способ обеспечивает 100 выход целевого продукта по CoO и P2O5.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.Кристаллический фосфат акваамминкобальта (II) общей формулы

C03(PO4)2кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615xNH3кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615yH2On,

где x 5 12;

y 8 11,

используемый в сельском хозяйстве как биологически активное соединение, содержащее микроэлемент кобальт (II) в активной форме.

2. Способ получения твердого кристаллического фосфата акваамминкобальта (II) общей формулы

C03(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 xNH3кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615yH2O,

где x 5 12;

y 8 11,

заключающийся в том, что продукт получают путем насыщения твердого C03(PO4)2 кристаллический фосфат акваамминкобальта (ii) и способ его   получения, патент № 2032615 8H2O газообразным аммиаком при 15 25oС в течение 12 40 сут.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01B25/45 содержащие несколько металлов или металл и аммоний

Патенты РФ в классе C01B25/45:
способ получения канафита -  патент 2499767 (27.11.2013)
способ и устройство для производства чувствительных к воздушной среде электродных материалов для применения в батареях литий-ионных аккумуляторов -  патент 2451755 (27.05.2012)
термоиндикаторная композиция -  патент 2398736 (10.09.2010)
микропористая кристаллическая силико-алюмино-фосфатная композиция, каталитический материал, включающий такую композицию и его использование для получения олефинов из метанола -  патент 2162055 (20.01.2001)
способ получения марганцевого фосфатирующего концентрата -  патент 2149829 (27.05.2000)
способ получения антикоррозионного пигмента на основе фосфатов алюминия и молибдена -  патент 2122556 (27.11.1998)
способ получения раствора калийаммонийфосфата -  патент 2103348 (27.01.1998)
способ получения двойных гидрофосфатов марганца-кобальта тригидратов -  патент 2056350 (20.03.1996)
способ получения моногидрата фосфата меди-аммония -  патент 2051089 (27.12.1995)
двойные гидрофосфаты кобальта - марганца полуторагидраты и способ их получения -  патент 2046093 (20.10.1995)

Наверх