CN105218518A - 一种可用于制备供热采暖系统清洗剂的化合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于制备供热采暖系统清洗剂的式I化合物，并公开了其制备方法和用途。本发明通过实验发现，式I化合物能迅速有效地溶解并螯合钙离子且保持较好的溶解度。采用式I化合物制备的供热采暖系统的清洗剂能有效彻底清除锅炉及管道中附着的各种锈斑、污垢及固化物，降低锅炉及管道结垢速度，能显著提高锅炉及管道热效率。

Description

一种可用于制备供热采暖系统清洗剂的化合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种供热采暖系统的清洗剂，尤其涉及一种可用于制备供热采暖系统清洗剂的化合物，还涉及一种该化合物的制备方法。
背景技术
集中采暖、供热系统在使用数年后，系统中会产生大量的水垢和锈垢等污垢，影响系统正常运行，严重时甚至无法达到规定的供热温度要求。导致系统维修次数上升，效率下降和能源的浪费。清除系统内的污垢是唯一解决上述问题的有效办法。
通常，采用锅炉清洗剂对系统内的污垢进行清除。锅炉清洗剂通俗叫法为锅炉除垢剂顾名思义指的是能清除锅炉内部水垢的一种化学药剂，广泛适用于电锅炉除垢、燃油锅炉除垢、燃气锅炉除垢、燃煤锅炉除垢、开水炉除垢、热水锅炉除垢，采暖锅炉除垢、浴池锅炉除垢、蒸汽锅炉除垢及板式换热器除垢等。
硬垢通常胶结于锅炉或管道表面。首先，硬垢导热性很差，会导致受热面传热情况恶化，从而浪费燃料或电力。其次，硬垢如果胶结于锅炉内壁，还会由于热胀冷缩和受力不均，极大的增加锅炉爆裂甚至爆炸的危险性。再次，硬垢胶结时，也常常会附着大量重金属离子，如果该锅炉用于盛装饮用水，会有重金属离子过多溶于饮用水的风险。另外，水垢影响人体健康，容易造成肠胃消化和吸收功能紊乱及便秘，使胃炎及各类结石的发病率提高。牙垢、牙周炎经常由水垢引起；可致人死命。工业锅炉如果管路堵塞，可导致爆管、汽化、爆燃及爆炸等恶性事故。
经除垢后的锅炉将无垢运行，大大减少燃料消耗；减少了锅炉清洗和维修成本；避免因锅炉结垢而产生的腐蚀、鼓包、变形、泄漏甚至爆炸等安全隐患；大大的延长锅炉的使用寿命；避免因锅炉清洗或修理而停产造成的损失。
目前，国内外通常使用螯合剂对锅炉及其管道中的钙、镁离子进行螯合，常用的螯合剂品种主要有氨基羧酸盐类、有机膦酸盐类、高分子聚羧酸眼泪及它们的复配产品：1)氨基羧酸盐类的螯合力强，但分散力较差，耐碱性尚好(不耐浓碱)，不易生物降解；2)有机膦酸盐类的螯合容量大，金属离子被螯合后不容易解离，耐化学稳定性好，易生物降解，基本无毒、无公害污染；3)高分子聚羧酸盐类的螯合容量小，但阻垢性能好，还有吸附杂质的功能，具有良好的胶体特性和分散作用。
因此，需要研制出一种既具有较强螯合力，又具有较好分散力、阻垢性能好、基本无毒的针对供热采暖系统如锅炉及其管道、换热器用的钙离子螯合剂化合物。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种既具有较强螯合力，又具有较好分散力、阻垢性能好、基本无毒的针对供热采暖系统如锅炉及其管道、换热器用的钙离子螯合剂化合物。
为达到上述目的，本发明的技术方案的具有式I结构的化合物具有下述结构式：
本发明所述式I化合物通过以下步骤合成：
优选的，化合物A与甲胺水溶液在90-95℃下反应5-7小时得到化合物B。
优选的，化合物B与C在碱存在下得到化合物I。
优选的，所述的碱为K2CO3。
本发明通过实验发现，式I化合物能迅速有效地溶解并螯合钙离子且保持较好的溶解度，可作为钙离子螯合剂使用。
采用式I化合物制备的供热采暖系统的清洗剂能有效彻底清除锅炉及管道中附着的各种锈斑、污垢及固化物，降低锅炉及管道结垢速度，能显著提高锅炉及管道热效率。
具体实施方式
实施例1：
10mmol(1.26g)化合物A加入20ml蒸馏水中，加热至75℃搅拌30min，确认原料完全溶解后，加入10ml(25％)的甲胺水溶液，反应温度为90℃，反应5小时后用适量活性炭脱色，重结晶得到B，ESI-MS，m/e＝126.03([M+H]+)。
8mmol(1.11g)化合物B和9mmol(0.63g)C溶于20mLDMF中，搅拌，加入2.07g(15mmol)碳酸钾，100摄氏度下继续搅拌直到原料消耗完毕(约10小时)。反应混合物倾入100mL冰水中，搅拌，用浓盐酸调节pH＝2，用50mL的二氯甲烷萃取，合并萃取相，盐水洗涤一次，无水硫酸镁干燥，在旋转蒸发仪蒸去溶剂得到残余物，柱层析纯化，得到I的纯品，白色固体，ESI-MS，m/e＝191.08([M-H]-)。
其物理性质：
1H-NMR:δH(DMSO):1.71(s,3H),2.47(s,3H),5.68(d,1H),6.99(d,1H),8.92(s,1H)。
元素分析：理论值：C:50.26,H:4.74,N:36.63；
实测值：C:50.11,H:4.73,N:36.69。
实施例2：
静态阻垢试验：
按照中华人民共和国国家标准GB/T16632-2008“水处理阻垢性能的测定碳酸钙沉积法”进行了静态阻垢实验，将实施例1制得的式I化合物配制成溶液进行实验，试验结果如表1所示：
编号 阻碳酸钙率
1 98.5％
表1静态阻垢试验结果
实施例3：
小鼠毒性测试：
应用ICR小鼠(北京维通利华实验动物技术有限公司提供)20只，体重在25-30克，进行急性毒性实验。小鼠随机分为两组，即对照组、给药组，实验前禁食12小时，然后给予如实施例1制备得到的式1化合物的0.10mol/L水溶液灌胃，对半数致死量(LD50)进行了试验测定，测到LD50>2g/kg，因此可认为基本无毒。对给药组进行了最大耐受量试验。结果：按投喂量120ml/kg灌胃、一日内分四次给完，七日内小鼠无一死亡，处死小鼠解剖观察各脏器未发现毒性反应，给药组与对照组小鼠无明显差异。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.具有式I结构的化合物：
2.合成权利要求1所定义的式I结构的化合物的方法，包括以下步骤：
3.如权利要求3所述的合成式I结构的化合物的方法，其特征在于：化合物A与甲胺水溶液在90-95℃下反应5-7小时得到化合物B。
4.如权利要求2所述的合成式I结构的化合物的方法，其特征在于：化合物B与C在碱存在下得到化合物I。
5.如权利要求4所述的合成式I结构的化合物的方法，其特征在于：所述的碱为K2CO3。
6.如权利要求1所述的式I化合物在制备钙离子螯合剂方面的用途。
7.一种供热采暖系统的清洗剂，其特征在于：含有权利要求1所述的式I化合物。
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WO2015134699A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-11 Bristol-Myers Squibb Company Tetrazolone-substituted dihydropyridinone mgat2 inhibitors

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