CN115058714A

CN115058714A - 2-(咪唑-2-基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂

Info

Publication number: CN115058714A
Application number: CN202210732885.9A
Authority: CN
Inventors: 陈伟强
Original assignee: Zibo Vocational Institute
Current assignee: Zibo Vocational Institute
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2022-09-16

Abstract

本发明公开了一种2‑(咪唑‑2‑基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂，其以2‑氰基吡啶、苯甲醛(或3‑噻吩甲醛、噻吩并[3,2‑B]噻吩‑2‑甲醛)、醋酸铵、冰醋酸为原料进行反应，生成2‑(咪唑‑2‑基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂。生成的2‑(咪唑‑2‑基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂中含有氮元素，氮元素可以跟碳钢表面形成化学吸附，在碳钢表面形成一层保护膜，此外它们具有很大的平面共轭结构，可以较好的平行吸附在碳钢表面，提高缓释效果。

Description

2-(咪唑-2-基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂

技术领域

本发明涉及缓蚀剂技术领域，具体涉及2-(咪唑-2-基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂。

背景技术

在运输、建筑、海洋以及化工领域中，碳钢可以说是应用最为广泛的一种金属材料。这主要是由于它具有成本廉价、容易冶炼以及机械性能好等优点。碳钢在实际工业使用过程以及具体的使用环境中，常常会接触到酸性介质(例如，盐酸)，从而产生腐蚀。为了尽可能降低在与酸性介质接触过程中造成的碳钢材料损失，科研人员发现添加有机缓蚀剂对碳钢进行防腐是一种行之有效的方法。

尽管化学缓蚀剂包括无机和有机两大类，但是无机缓蚀剂常含有重金属，对环境和人体具有一定的危害性。因此，人们把目光转向了有机缓蚀剂。而有机缓蚀剂中，含氮化合物因其具有独特的共轭结构以及对环境友好而备受关注。含氮化合物作为缓蚀剂，是目前研究的热点，例如硫脲类(Li X.H.,et al.Corros.Sci. 2012,55,280)、喹唑啉类(ChenW.Q.,et al.Colloid Surface A.2021,627,127188)。

发明内容

本发明的目的在于提供几种用于酸性介质中碳钢防腐的2-(咪唑-2-基)吡啶类荧光衍生物，解决现有含氮缓蚀剂常常存在着诸如成本高、效率低、水溶性差、用量多、对环境和人体有毒等缺陷。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

2-(咪唑-2-基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂，其结构式为：

上述三种化合物均含有氮元素，氮元素可以跟碳钢表面形成化学吸附，在碳钢表面形成一层保护膜，此外它们具有很大的平面共轭结构，可以较好的平行吸附在碳钢表面，提高缓释效果。

具体地，所述式I化合物的制备方法为：依次称取2-氰基吡啶(0.53g，5 mmol)、苯甲醛(1mL，10mmol)以及醋酸铵(1.16g，15mmol)，并加入到装有5mL冰醋酸的100ml圆底烧瓶中，加热至170℃，反应10h。反应完毕，待反应液冷却至室温后，将其分批倒入饱和碳酸氢钠溶液中，并调节pH到 7，用二氯甲烷溶剂萃取三次，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，残余物经快速柱层析提纯(乙酸乙酯/石油醚＝1:8，v/v)后得到式I化合物。

具体地，所述式II化合物的制备方法为：依次称取2-氰基吡啶(0.53g，5 mmol)，2-噻吩甲醛(10mmol)以及醋酸铵(1.16g，15mmol)，并加入到装有5mL冰醋酸的100ml圆底烧瓶中，加热至170℃，反应10h。反应完毕，待反应液冷却至室温后，将其分批倒入饱和碳酸氢钠溶液中，并调节pH到7，用二氯甲烷溶剂萃取三次，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，残余物经快速柱层析提纯(乙酸乙酯/石油醚＝1:8，v/v)后得到式II化合物。

具体地，所述式III化合物的制备方法为：依次称取2-氰基吡啶(0.53g，5 mmol)，噻吩并[3,2-B]噻吩-2-甲醛(10mmol)以及醋酸铵(1.16g，15mmol)，并加入到装有5mL冰醋酸的100ml圆底烧瓶中，加热至170℃，反应10h。反应完毕，待反应液冷却至室温后，将其分批倒入饱和碳酸氢钠溶液中，并调节 pH到7，用二氯甲烷溶剂萃取三次，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，残余物经快速柱层析提纯(乙酸乙酯/石油醚＝1:8，v/v)后得到式III化合物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的成果：

(1)所需原料价格低廉，反应步骤简单、易于生产；(2)能有效抑制碳钢基体在工业使用过程中受到的酸性腐蚀，与目前报道的有机缓蚀剂比较，具有成本低、效率高、水溶性好、用量少等优点；(3)三种碳钢酸洗缓蚀剂具有荧光性在防腐的同时对碳钢进行标记；(4)本发明涉及碳钢酸洗缓蚀剂是医药、天然产物等领域的重要有机中间体2-(咪唑-2-基)吡啶类的衍生物，对生物体无毒无害，环境友好，具有良好的应用前景。

说明书附图

图1为本发明实施例1制备的式I化合物在盐酸溶解后的荧光图。

图2为本发明实施例1制备的式I化合物在碳钢吸附后的荧光图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

依次称取2-氰基吡啶(0.53g，5mmol)、苯甲醛(1mL，10mmol)以及醋酸铵(1.16g，15mmol)，并加入到装有5mL冰醋酸的100ml圆底烧瓶中，加热至170℃，反应10h。反应完毕，待反应液冷却至室温后，将其分批倒入饱和碳酸氢钠溶液中，并调节pH到7，用二氯甲烷溶剂萃取三次，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，残余物经快速柱层析提纯(乙酸乙酯/石油醚＝1∶8，v/v) 后得到式I化合物。

式I化合物核磁数据为¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ(ppm)：11.47(s，1H)， 8.38(d，J＝4.8Hz，1H)，8.35(d，J＝8.0Hz，1H)，7.78(t，J＝7.6Hz，1H)，7.72(d，J＝ 6.0Hz，2H)，7.44(s，2H)，7.36-7.29(m，6H)，7.16(q，J＝1.2Hz，1H)；¹³C NMR(100 MHz，CDCl₃)δ(ppm)：148.6，148.3，145.5，139.1，137.1，134.8，130.7，128.6，128.3， 127.9，127.8，127.0，123.0，120.1。

式I化合物在酸性溶液中溶解后可以产生强绿色荧光，如图1所示。而将碳钢试样在含有式I化合物的酸性溶液浸泡后取出，由于式I化合物在碳钢表面产生吸附，使得碳钢试样同样可以产生绿色荧光，如图2所示，对碳钢进行标识后碳钢也显示绿色(图中上面是吸附缓释剂的碳钢，下面是没有吸附缓释剂的碳钢)。

分别用1.0mol/L、0.5mol/L的稀硫酸分别配制含式I化合物0.1mM、0.2 mM、0.3mM浓度的清洗溶液。在25℃或30℃下对碳钢试样进行浸泡，设置浸泡时间为6h。浸泡结束后，根据以下公式进行碳钢试样失重计算相应浓度下的缓蚀效率，结果如下表所示。

其中，v₀为不加缓蚀剂的腐蚀率，v为加缓蚀剂的腐蚀率。

实施例2

依次称取2-氰基吡啶(0.53g，5mmol)，2-噻吩甲醛(10mmol)以及醋酸铵(1.16g，15mmol)，并加入到装有5mL冰醋酸的100ml圆底烧瓶中，加热至170℃，反应10h。反应完毕，待反应液冷却至室温后，将其分批倒入饱和碳酸氢钠溶液中，并调节pH到7，用二氯甲烷溶剂萃取三次，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，残余物经快速柱层析提纯(乙酸乙酯/石油醚＝1:8，v/v)后得到式II化合物。

用1.0mol/L的稀盐酸配制含式II化合物0.1mM、0.2mM、0.3mM浓度的清洗溶液。在25℃下对碳钢试样进行浸泡，设置浸泡时间为9h，浸泡结束后，计算缓蚀效率，结果如下表所示。

缓蚀剂浓度(mM)	缓蚀效率(％)
		0.1	83.1
0.2	90.6
		0.3	97.1

实施例3

依次称取2-氰基吡啶(0.53g，5mmol)，噻吩并[3,2-B]噻吩-2-甲醛(10mmol) 以及醋酸铵(1.16g，15mmol)，并加入到装有5mL冰醋酸的100ml圆底烧瓶中，加热至170℃，反应10h。反应完毕，待反应液冷却至室温后，将其分批倒入饱和碳酸氢钠溶液中，并调节pH到7，用二氯甲烷溶剂萃取三次，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，残余物经快速柱层析提纯(乙酸乙酯/石油醚＝1:8， v/v)后得到式III化合物。

用1.0mol/L的稀盐酸配制含式III化合物0.1mM、0.2mM、0.3mM浓度的清洗溶液。在25℃下对碳钢试样进行浸泡，设置浸泡时间为9h，浸泡结束后，计算缓蚀效率，结果如下表所示。

缓蚀剂浓度(mM)	缓蚀效率(％)
		0.1	83.8
0.2	91.3
		0.3	98.2

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.2-(咪唑-2-基)吡啶类碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于，结构式为：