2-(n-метил--фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридин в качестве ингибитора кислотной коррозии стали

 

Изобретение относится к новому химическому соединению 2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридину, который может быть использован в качестве ингибитора кислотной коррозии стали при кислотной обработке скважин или на нефтеперерабатывающих заводах. 1 табл.

Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно, 2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридину 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.

Известен ингибитор кислотной коррозии стали - катапин Б-300/[1], Каталог "Ингибиторы коррозии", М.: 1975, с.61/, который при концентрации 0.5 вес.% в 20%-ном 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.

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%-ном 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.

Целью изобретения является выявление новых производных пиридина, позволяющих при использовании их в качестве ингибитора кислотной коррозии придавать стали повышенный защитный эффект.

Поставленная цель достигается синтезом 2-(N-метил-α -фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридина формулы (1).

Предлагаемое соединение получают смешиванием в атмосфере инертного газа эквимольных количеств бензальметиламина (PhCH=NCH₃) c н-пропилмагнийбромидом (н-C₃H₇MgBr) в тетрагидрофуране (ТГФ) с последующим перемешиванием при температуре ~ 40^oC в течение 2 ч. Далее к реакционной массе при 0^oC добавляют каталитическое количество (2-5 мол.% по отношению к бензальметиламину) палладиевого катализатора (Pd[PPh₃]₄) и эквимольное по отношению к бензальметиламину количество 2-бром-4-метилпиридина, перемешивают при температуре 30-50^oC в течение 6-10 ч. Получают 2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридин с выходом 77-95% по схеме, приведенной в конце описания.

Испытание защитного действия 2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)-4-метилпиридина в качестве ингибитора коррозии углеродистых сталей в кислых средах проводилось в лабораторных условиях. В качестве рабочих сред использовались 15%-ный раствор HCl и 20%-ный раствор H₂SO₄.

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 Δ m - 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.

Как показывают результаты испытаний, предлагаемый ингибитор проявляет высокий ингибирующий эффект 95.6-98.0% при концентрации ингибитора 0.05-0.1 вес.%, тогда как пиридин при концентрации 0.4 мас.% защищает сталь от коррозии только на 71.4% при расходе в 5-10 раз больше (0.5 вес.%).

Таким образом, 2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридин проявляет ингибирующие свойства (95.6-98.0%) при низком расходе реагента (0.05-0.1 вес.%).

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.

Синтез 2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридина иллюстрируется примером.

Пример. К 10 ммолям n-C₃H₇MgBr в растворе ТГФ в атмосфере аргона добавляют 10 ммоль бензальметиламина и перемешивают 2 ч при температуре ~40^oC. Добавляют при температуре ~0^oC 0,3 ммоль Pd(PPh₃)₄ и 10 ммоль 2-бром-4-метилпиридина, 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-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридин с выходом 88%. Rf 0,69 (силикагель L, 40/100, гексан/этилацетат = 7:3), n_D²⁰ 1,5872, ИК-спектр (V, см^-1): 3060, 2960, 2870, 1600, 755, 700. Спектр ПМР ( δ , м.д.): 0,94 т (3H, CH₃, J = 7 Гц), 1,61 - 2,32 м (5H, CH, CH₂), 2,24 с (3H, CH₃), 2,68 с (3H, CH₃N), 5,92 - 8,64 м (3H, пиридиновые), 7,25 с (5H,Ph). M⁺ 254.

Данные, иллюстрирующие защитные свойства 2-(N-метиил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридина, приведены в табл. 1.

Формула изобретения

2-(N-метил-α-фенил(н-бутил)амин)-4-метилпиридин формулы

в качестве ингибитора кислотной коррозии стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2