RU2168506C1

RU2168506C1 - 2-(n-piperidyl)-3,5-dimethylpyridine as inhibitor of acid corrosion of steel

Info

Publication number: RU2168506C1
Application number: RU99122582A
Authority: RU
Inventors: Т.Э. Шангареев; Д.Е. Бугай; О.А. Пташко; С.А. Блинов; Ф.А. Селимов; Р.Т. Бикбаев; Р.А. Хуснутдинов
Original assignee: Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-06-10

Abstract

FIELD: corrosion protection. SUBSTANCE: invention provides novel compound 2-(N-piperidyl)-3,5-dimethylpyridine that can be used as steel corrosion inhibitor in acid treatment of wells or at petroleum refineries. EFFECT: enlarged choice of corrosion inhibitors. 1 tbl

Description

Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно 2-(N-пиперидил)-5,5-диметилпиридину общей формулы (1), который может быть использован в качестве ингибитора кислотной коррозии стали

Коррозия стального оборудования промышленных объектов при их контакте с водными растворами минеральных кислот приносит значительный ущерб народному хозяйству. На сегодняшний день наиболее эффективным способом защиты стального оборудования промышленных объектов является применение ингибиторов кислотной коррозии стали.The invention relates to new chemical compounds, specifically 2- (N-piperidyl) -5,5-dimethylpyridine of the general formula (1), which can be used as an acid corrosion inhibitor of steel

Corrosion of the steel equipment of industrial facilities in contact with aqueous solutions of mineral acids causes significant damage to the national economy. To date, the most effective way to protect steel equipment of industrial facilities is the use of acid corrosion inhibitors of steel.

Известен ингибитор кислотной коррозии стали - катапин Б-300/[1], Каталог "Ингибиторы коррозии", М.: 1975, с.61/, который при концентрации 0.5 вес.% в 20% растворе HCl при 20^oC защищает сталь от коррозии на 97%. Основным недостатком известного ингибитора является сравнительно большой (0.5% вес.) расход, что делает его невыгодным для широкого применения в промышленности.Known acid corrosion inhibitor of steel - catapine B-300 / [1], Catalog "Corrosion inhibitors", M .: 1975, p.61 /, which at a concentration of 0.5 wt.% In a 20% HCl solution at 20 ^o C protects the steel from corrosion by 97%. The main disadvantage of the known inhibitor is the relatively large (0.5% wt.) Flow rate, which makes it disadvantageous for widespread use in industry.

Известный в промышленности ингибитор кислотной коррозии - пиридин /[2], А. Алцибеева, С.Левин. Ингибиторы коррозии металлов. Изд. "Химия", Л., 1968, с. 20/ защищает сталь от коррозии в 10% растворе соляной кислоты при 20^oC на 71.4% (при концентрации пиридина 0.4%). Недостатками известного ингибитора являются
относительно низкая степень защиты стали от коррозии (~ 71%);
сравнительно большой расход ингибитора;
высокая токсичность и летучесть пиридина, затрудняющие его крупномасштабное применение.A well-known acid corrosion inhibitor is pyridine / [2], A. Altsibeyeva, S. Levin. Metal corrosion inhibitors. Ed. "Chemistry", L., 1968, p. 20 / protects steel from corrosion in a 10% hydrochloric acid solution at 20 ^o C by 71.4% (at a pyridine concentration of 0.4%). The disadvantages of the known inhibitor are
relatively low degree of corrosion protection of steel (~ 71%);
relatively high consumption of inhibitor;
high toxicity and volatility of pyridine, hindering its large-scale use.

Целью изобретения является выявление новых производных пиридина, позволяющих при использовании их в качестве ингибитора кислотной коррозии придавать стали повышенный защитный эффект. The aim of the invention is the identification of new pyridine derivatives, allowing, when used as an acid corrosion inhibitor, to give steel an increased protective effect.

Поставленная цель достигается синтезом 2-(N-пиперидил)-3,5-диметилпиридина формулы (1). This goal is achieved by the synthesis of 2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine of the formula (1).

Предлагаемое соединение получают смешиванием в атмосфере инертного газа эквимольных количеств пиперидина

с этилмагнийбромидом (EtMgBr) в тетрагидрофуране (ТГФ) с последующим перемешиванием при температуре ~ 40^oC в течение 2 ч. Реакция сопровождается выделением этана. Реакционную массу охлаждают до ~ 0^oC, добавляют каталитическое количество (2-5 мол.% по отношению к пиперидину) палладиевого катализатора (Pd[PPh₃]₄) и эквимольное по отношению к пиперидину количество 2-бром-3,5-диметилпиридина, перемешивают при температуре 30-50^oC в течение 6-10 ч. Получают 2-(N-пиперидил)-5,5-диметилпиридин (1) с выходом 77-95% по схеме

Испытание защитного действия 2-(N-пиперидил)-3,5-диметилпиридина в качестве ингибитора коррозии углеродистых сталей в кислых средах проводились в лабораторных условиях. В качестве рабочих сред использовались 15% раствор HCl и 20% раствор H₂SO₄.The proposed compound is obtained by mixing in an inert atmosphere of equimolar amounts of piperidine

with ethyl magnesium bromide (EtMgBr) in tetrahydrofuran (THF), followed by stirring at a temperature of ~ 40 ^° C for 2 hours. The reaction is accompanied by the release of ethane. The reaction mass is cooled to ~ 0 ^° C, a catalytic amount (2-5 mol% with respect to piperidine) of a palladium catalyst (Pd [PPh ₃ ] ₄ ) and an equimolar amount with respect to piperidine of 2-bromo-3,5-dimethylpyridine are added , stirred at a temperature of 30-50 ^o C for 6-10 hours. Receive 2- (N-piperidyl) -5,5-dimethylpyridine (1) with a yield of 77-95% according to the scheme

A test of the protective effect of 2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine as an inhibitor of carbon steel corrosion in acidic environments was carried out under laboratory conditions. As working media, 15% HCl solution and 20% H ₂ SO ₄ solution were used.

Предварительно обработанные для коррозионных испытаний образцы стали СТ. 3 ГОСТ 380-71 помещают в рабочую среду на определенное время (τ) при 20^oC. По истечении времени экспозиции образцы подвергают соответствующей обработке, взвешивают с точностью до 0,0001 г. Скорость коррозии (ρ), степень защиты стали (Z) ингибитора металла от коррозии определяют в соответствии с формулами (2) и (3):

где Δm - изменение массы, г;
S - площадь образца, м²;
τ - время испытания, ч,

где ρ₁ - скорость коррозии в среде без ингибитора;
ρ₂ - скорость коррозии в ингибированной среде.Samples of steel ST pretreated for corrosion testing. 3 GOST 380-71 placed in the working environment for a certain time (τ) at 20 ^o C. After the exposure time, the samples are subjected to appropriate processing, weighed to the nearest 0.0001 g. Corrosion rate (ρ), degree of protection of steel (Z) metal corrosion inhibitor is determined in accordance with formulas (2) and (3):

where Δm is the change in mass, g;
S is the area of the sample, m ² ;
τ is the test time, h,

where ρ ₁ is the corrosion rate in a medium without an inhibitor;
ρ ₂ - corrosion rate in an inhibited medium.

Как показывают результаты испытаний, предлагаемый ингибитор проявляет высокий ингибирующий эффект 92.6-95.1% при концентрации ингибитора 0.05-0.1 вес.%, тогда как пиридин при концентрации 0.4 мас.% защищает сталь от коррозии только на 71.4%. Для получения равного эффекта защиты необходимо израсходовать катапина Б-300 в 5-10 раз больше (0.5 вес.%). As test results show, the proposed inhibitor exhibits a high inhibitory effect of 92.6-95.1% at an inhibitor concentration of 0.05-0.1 wt.%, While pyridine at a concentration of 0.4 wt.% Protects steel from corrosion by only 71.4%. To obtain an equal protection effect, it is necessary to expend 5-10 times more catapine B-300 (0.5 wt.%).

Таким образом, 2-(N-пиперидил)-3,5-диметилпиридин проявляет ингибирующие свойства (92.6-95.1%) при низком расходе реагента (0.05-0.1 вес.%). Thus, 2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine exhibits inhibitory properties (92.6-95.1%) with a low reagent consumption (0.05-0.1 wt.%).

Предлагаемый ингибитор кислотной коррозии стали предполагает возможность его применения в областях промышленности, где имеет место контактирование металлов с водными растворами минеральных кислот, в частности при кислотной обработке скважин или на нефтеперерабатывающих заводах. The proposed acid corrosion inhibitor of steel suggests the possibility of its application in industries where contact of metals with aqueous solutions of mineral acids takes place, in particular during acid treatment of wells or in oil refineries.

Синтез 2-(N-пиперидил)-3,5-диметилпиридина иллюстрируется примером. The synthesis of 2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine is illustrated by example.

ПРИМЕР. К 10 ммолям EtMgBr в растворе ТГФ в атмосфере аргона добавляют 10 ммоль пиперидина и перемешивают 2 ч при температуре -40^oC. Реакция сопровождается выделением этана. Далее при температуре ~ 0^oC добавляют 0.3 ммоль Pd(PPh₃)₄ и 10 ммоль 2-бром-3,5-диметилпиридина, перемешивают при температуре -40^oC 8 ч (общее время 10 ч). Реакционную массу охлаждают до ~ 20^oC, добавляют насыщенный раствор NH₄Cl, органический слой экстрагируют эфиром, сушат MgSO₄. Получают 2-(N-пиперидил)-3,5-диметилпиридин с выходом 86%. Т. кип. 104-105^oC (2 мм рт.ст.). ИК-спектр (V, см^-1): 1248, 1123, 780, 752. Спектр ПМР (δ, м.д.):
1.53-1.72 м (6Н, CH₂), 2.25 с (3Н, CH₃), 3.46-3.59 м (4H, CH₂, N), 6,87-8,62 м (2Н, пиридиновые). M⁺ 190.EXAMPLE. To 10 mmoles of EtMgBr in a solution of THF in an argon atmosphere, 10 mmol of piperidine was added and stirred for 2 hours at a temperature of -40 ^° C. The reaction was accompanied by the evolution of ethane. Then, at a temperature of ~ 0 ^° C, 0.3 mmol of Pd (PPh ₃ ) ₄ and 10 mmol of 2-bromo-3,5-dimethylpyridine are added, stirred at -40 ^° C for 8 hours (total time 10 hours). The reaction mass is cooled to ~ 20 ^o C, add a saturated solution of NH ₄ Cl, the organic layer is extracted with ether, dried MgSO ₄ . Get 2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine with a yield of 86%. T. bale. 104-105 ^o C (2 mm Hg). IR spectrum (V, cm ^-1 ): 1248, 1123, 780, 752. PMR spectrum (δ, ppm):
1.53-1.72 m (6H, CH ₂ ), 2.25 s (3H, CH ₃ ), 3.46-3.59 m (4H, CH ₂ , N), 6.87-8.62 m (2H, pyridine). M ⁺ 190.

Данные, иллюстрирующие защитные свойства 2-(N-пиперидил)-3,5-диметилпиридина (1), приведены в таблице. Data illustrating the protective properties of 2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine (1) are given in the table.

Claims

2- (N-piperidyl) -3,5-dimethylpyridine of the formula

as an inhibitor of acid corrosion of steel.