Дичетвертичные соли 2-(хинолил-4')бензимидазола как ингибиторы коррозии стали в кислых и сероводородсодержащих средах

Дичетвертичные соли 2-(хинолил-4')бензимидазола как ингибиторы коррозии стали в кислых и сероводородсодержащих средах

Реферат

 

Изобретение касается производных бензимидазола, в частности дичетвертичных солей 2-(хинолил-4')бензимидазола (СБ), в котором в качестве солеобразующего агента используют HCIO₄, (CH₃)₂SO₄, CH₃-C₆H₄SO₃CH₃, CH₃I, C₂H₅I. Эти соли обладают способностью ингибировать коррозию стали в кислых и H₂S-содержащих средах, что может быть применено для антикоррозионной защиты оборудования в химической и нефтедобывающей отраслях промышленности. Цель - создание новых более активных веществ указанного класса. Синтез СБ ведут из 2-(хинолил-4')бензимидазола и соответствующего солеобразующего агента. Выход, %; т. пл. , ^oC; брутто-формула: а) 72; 300-301; C₁₆H₁₁N₃ 2HClO₄ H₂O; б)80; 235; C₂₀H₂₅N₃S₂O₉; в) 76; 215; C₃₂H₃₁N₃S₂O₆ H₂O; г) 63; 242-243; C₁₉H₁₉I₂N₃ H₂O; д) 65; 232-233; C₂₂H₂₅I₂N₃ H₂O. Степень защиты стали марки Ст.3 при 30-80^oC новыми СБ достигает 80-99,9% (для ингибитора ЧМ 60,4%). 4 табл.

Изобретение относится к новым производным бензимидазола, конкретно к дичетвертичным солям 2-(хинолил-4')бензимидазола общей формулы I , обладающим способностью ингибировать коррозию стали в кислых и сероводородсодержащих средах. Цель изобретения - получение новых производных бензимидазола, обладающих улучшенной ингибирующей способностью в кислых и сероводородсодержащих средах по сравнению со структурным аналогом, имеющим то же свойство. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Диперхлорат 2-(хинолил-4')бензимидазола, (ИК-198). Эквимолярную смесь 2-(хинолил-4')бензимидазола и 70%-ной хлорной кислоты в этиловом спирте нагревают 1 ч на водяной бане. Выпавший осадок зеленого цвета отфильтровывают и перекристаллизовывают из этилового спирта. Выход 72%, т. пл. 300 - 301^oC (из этилового спирта), R_f 0,73 (бензол : гексан : хлороформ : метанол - 6 : 1 : 30 : 1). ИК-спектр (CHCl₃): 620 - 625 и 1085 - 1110 см^-1 (ClO₄), УФ-спектр, _макс(lg) : 207 (4,85), 235 (4,60), 325 нм (4,25). Найдено, %: C 41,3; H 3,5; Cl 15,2; N 9,4. C₁₆H₁₁N₃ 2HClO₄ H₂O. Вычислено, %: C 41,4; H 3,3; Cl 15,3; N 9,1. Пример 2. 1-Метил-4-(1'-метилбензимидазолил-2')хинолиния метилсульфат (НШ-31). Раствор 2,45 г (0,01 моль) 2-(хинилил-4')бензимидазола и 3,8 г (0,03 моль) диметилсульфата сливают при комнатной температуре и перемешивают в течение 10 мин. Выпавший осадок зеленого цвета перекристаллизовывают несколько раз из уксусной кислоты, промывают ацетоном. Выход 4,3 г (80%), т.пл. 235^oC, R_f 0,49 (бензол : гексан : хлороформ : метанол - 6 : 1 : 30 : 1). УФ-спектр, _макс(lg) : 205 (4,78), 236 (4,59), 325 нм (4,30). Найдено, %: C 46,2; H 4,8; S 12,4; N 8,0. C₂₀H₂₅N₃S₂O₉. Вычислено, %: C 46,6; H 4,9; S 12,4; N 8,1. Пример 3. 1-Метил-4-(1'-метилбензимидазолил-2')хинолиния тозилат (ИК-203). Раствор 2,45 г (0,01 моль) 2-(хинолил-4')бензимидазола и 5,58 г (0,03 моль) метилового эфира п-толуолсульфокислоты в 50 мл этилового спирта сливают при комнатной температуре и оставляют стоять. Через 15 мин начинает выпадать осадок зеленого цвета. Выпавший осадок растворяют в горячем метаноле и высаждают эфиром, затем несколько раз промывают эфиром. Выход 4,83 г (76%), т.пл. 215^oC. УФ-спектр, _макс(lg) : 207 (4,82), 238 (4,59), 330 нм (4,15). Найдено, %: C 60,9; H 5,0; S 10,3; N 6,9. C₃₂H₃₁N₃S₂O₆ H₂O. Вычислено, %: C 60,5; H 5,2; S 10,1; N 6,6. Пример 4. Дийодид 1,3-диметил-2(1'-метилхинолил-4')бензимидазола [НШ-20(II)] . Раствор 2,45 г (0,01 моль) 2-(хинолил-4')бензимидазола и 4,2 г (0,03 моль) иодистого метила в 35 мл диметилформамида кипятят 4 ч, выпавший осадок оранжевого цвета перекристаллизовывают несколько раз из метилового спирта, промывают эфиром. Выход 3,4 г (63%), т.пл. 242 - 243^oC. R_f 0,35 (бензол : гексан : хлороформ : метанол - 6 : 1 : 30 : 1). УФ-спектр, _макс(lg) : 208 (4,67), 225 (4,74), 275 (4,04), 281 нм (4,00). ПМР-спектр, , м.д.: 4,2 (с., 6H, 2 N-CH₃) и 4,59 (с., 3H, N-CH₃). Найдено, %: C 40,7; H 3,8; I 45,4; N 7,4. C₁₉H₁₉I₂N₃ H₂O. Вычислено, %: C 40,7; H 3,8; I 45,2; N 7,5. Пример 5. Дийодид 1,3-диэтил-2(1'-этилхинолил-4')бензимидазола [НШ-22(IV)]. Раствор 2,45 г (0,01 моль) 2-(хинолил-4')бензимидазола и 4,67 г (0,03 моль) йодистого этила в 35 мл диметилформамида кипятят 8 ч, выпавший осадок оранжевого цвета перекристаллизовывают несколько раз из метилового спирта, промывают эфиром. Выход 3,7 г (65%), т.пл. 232 - 233^oC, R_f 0,2 (бензол : гексан : хлороформ : метанол - 6 : 1 : 30 : 1). УФ-спектр, _макс(lg) : 207 (4,84), 222 (4,79), 274 (4,25); 333 нм (4,13). Найдено, %: C 43,5; H 4,3; I 42,1; N 7,5. C₂₂H₂₅I₂N₃ H₂O. Вычислено, %: C 43,8; H 4,5; I 42,1; N 6,9. Полученные новые химические соединения трудно растворимы в кислых средах (10%-ная H₂SO₄, 10%-ная HCl) и еще менее растворимы в слабокислых сероводородсодержащих средах. Поэтому защита металлов этими соединениями может происходить на поверхности раздела фаз. Чтобы получить гомогенную смесь и тем самым увеличить площадь соприкосновения металла с ингибитором, используют растворитель АМ, который усиливает ингибирующий эффект предлагаемых соединений. Растворитель подобран с учетом эффекта синергизма и представляет собой смесь, состоящую преимущественно из 2-амино-2'-оксиэтилового эфира, остальное диэтиленгликоль (10 - 25%) и морфолин (0,5 - 5%). Испытания полученных соединений в чистом виде и в смеси с растворителем АМ проводили на модельных образцах стали марки Ст.3 размером 50 х 25 х 2 мм. В качестве коррозионных сред использовали 10%-ные водные растворы соляной и серной кислот марки ХЧ, а также раствор 3%-ной NaCl + 1,5 г/л H₂S. Скорость коррозионного разрушения определяли гравиметрическим методом на пяти параллельных образцах. Эффективность ингибирующих добавок оценивали по величине степени защиты (Z, %) где ₀ и - скорости растворения металла в агрессивной среде без ингибитора и с ингибитором соответственно, г/м²ч. Продолжительность испытаний 6; 3 и 1 ч соответственно при 30; 60 и 90^oC в солянокислых и серно-кислых средах и 48; 12 и 6 ч в сероводородсодержащих средах. Ингибирующая активность новых индивидуальных дичетвертичных солей при концентрации 0,05 - 0,8 г/л, а также в смеси с растворителем АМ в интервале температур 30 - 90^oC приведена в табл. 1 - 4. Для сравнения приведена активность растворителя АМ и технического ингибитора ЧМ, а также известных соединений: основания - 2-(хинолил-4')бензимидазола и моночетвертичных солей 2-(хинолил-4')бензимидазола. Найдены оптимальные соотношения дичетвертичных солей и растворителя АМ. Результаты исследования антикоррозионного действия соединений приведены в табл. 4. Из этой таблицы следует, что оптимальное соотношение ингибитора с растворителем АМ - синергетиком составляет 1 : 10. Результаты испытания показали, что соединения, приведенные в таблицах, являются эффективными ингибиторами коррозии стали в агрессивных средах при 30 - 90^oC, значительно превосходит антикоррозионную активность базового объекта - ингибитора ЧМ и могут применяться для антикоррозионной защиты оборудования, работающего в агрессивных средах в химической и нефтедобывающей промышленности. Положительный эффект от реализации изобретения состоит в высокой антикоррозионной защите оборудования в химической и нефтехимической промышленности (в интервале температур 30 - 80^oC степень защиты достигает 80 - 99,9%); в расширении ассортимента высокоэффективных антикоррозионных средств; в простоте и технологичности синтеза, что дает возможность внедрять в производство новые ингибиторы без изменения технологической схемы. Авторское свидетельство СССР N 1316218, кл. C 07 D 401/04, 1985.

Формула изобретения

Дичетвертичные соли 2-(хинолил-4')бензимидазола общей формулы где X = HClO₄, (CH₃)₂SO₄, как ингибиторы коррозии стали в кислых и сероводородсодержащих средах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6