Алкил(арил)пиридинийбензилхлориды в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных средах
Изобретение относится к новым алкил(арил)пиридинийбензилхлоридам формулы I, где R - C2H5, C3H7, C4H9, C5H11, C6H13, C7H15, или формулы II,
где R - CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11, или формулы III,
где а) R1 = R4 = CH3, R2 = R3 = CH3, б) R1 = R4 = CH3, R2 = C2H5, R3 = CH3, в) R1 = R4 = C3H7, R2 = R3 = CH3, г) R1 = R4 = C3H7, R2 = C2H5, R3 = CH3, которые являются эффективными ингибиторами коррозии углеродистых сталей в средах с высоким содержанием кислорода. Соединения I - III получают взаимодействием хлористого бензила с замещенными пиридинами при 80-130oC. 2 табл.
Изобретение относится к новым химическим соединениям, в частности к алкил(арил)пиридинийбензилхлоридам, которые могут найти применение в качестве ингибиторов коррозии стали в минерализованных агрессивных средах. Оно может быть использовано, в частности, в нефтяной промышленности, в системе оборотного водоснабжения.
В литературе отсутствуют сведения об алкил(арил)пиридинийбензилхлоридах, их синтезе и свойствах, эти соединения получены впервые. Известно большое количество ингибиторов коррозии стали, полученных на базе полиалкилпиридинов, например реагент И-1-В (ТУ 103238-74), являющийся смесью модифицированных полиалкилпиридинов, реагент ИКИХП-2 - продукт конденсации хлорметилированного продукта с пиридином [Г.З.Ибрагимов и др. Применение химических реагентов для интенсификации добычи нефти, М.:, Недра, 1991 г., с. 25]. Однако эти ингибиторы предназначены в основном для предотвращения коррозии стали в соляной кислоте. Кроме того, они имеют чрезвычайно неприятный запах, что требует специальных мероприятий по охране труда и экологии. Наиболее близким по структуре и свойствам к заявляемому объекту является реагент Катапин-А [там же], полученный из алкилбензилахлористого и пиридина. Он является одним из лучших ингибиторов солянокислотной коррозии, но недостаточно эффективен в минерализованных средах с высоким содержанием кислорода. Задачей изобретения является синтез нового соединения, эффективно снижающего коррозию стали в минерализованных агрессивных средах с высоким содержанием кислорода. Указанная задача достигается синтезом алкил(арил)пиридинийбензилхлоридов формулы![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234214.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234215.gif)
где R = CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5 H11
или
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234216.gif)
где R1 = R4 = CH3; R2 = R3 = CH3, R1 = R4 = CH3, R2 = C2H5, R3 = CH3, R1 = R4 = C3H7, R2 = R3 = CH3, R1 = R4 = C3H7, R2 = C2H5, R3 = CH3
Синтез указанных соединений ведут путем кватернизации хлористого бензила с замещенными пиридинами при мольном соотношении, равном 1 : 1 и температуре 80 - 130oC в течение 2-6 часов. Выход целевого продукта достигает ~ 98-99%.
В качестве замещенных алкил(арил)пиридинов были использованы пиридины общей формулы
2 -алкилпиридины
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234217.gif)
R = C2H5, C3H7, C4H9, C5H11, C6H13, C7H15
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
2-фенил-3,5-диалкилпиридины
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234218.gif)
R = CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11
(7) (8) (9) (10) (11)
2,3,4,6-тетралкилпиридины
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234219.gif)
(12) R1 = R4= CH3, R2 = R3CH3,
(13) R1 = R4 = CH3, R2 = C2H5, R3 = CH5,
(14) R1 = R4 = C3H7, R2 = R3 = CH3. (15) R1 = R4 = C3H7, R2= C2H5, R3 = CH3,
(16) R1 = R4 = CH3, R2 = R3 = C2H5
Реакция протекает при температуре 80-100oC в течение 2-4 часов. Выход (1-7) составляет 98%. Аналогично протекает конденсация диалкиларилпиридинов и тетраалкилпиридинов с хлористым бензилом, приводя к соответствующим четвертичным солям. Выход составляет ~ 98-99%.
Реакция протекает по следующей схеме:
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234220.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234221.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234222.gif)
Пример 1. В реактор с мешалкой, термопарой, обогревательной рубашкой загружается 1 моль хлористого бензила, к которому медленно добавляют 1 моль алкилзамещенного пиридина, нагревают до 130oC, затем охлаждают и растворяют твердый осадок в воде. Выход целевого продукта ~ 99%.
В табл. 1 представлены физико-химические константы полученных соединений. Полученные соли при температуре выше 140oC разлагаются, плохо растворимы в кетонах, спиртах, нерастворимы в углеводородах, хорошо растворимы в воде. Испытания защитного действия полученных соединений в качестве ингибиторов коррозии проводили в лабораторных условиях по ОСТ 39-099-79 "Ингибиторы коррозии. Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах", ВНИИСПТнефть, 1980. В качестве коррозионных сред использовали модель сточной воды (МСВ) следующего состава (d - 1,1 г/см3):
CaSO4
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
CaCl2
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
NaCl - 144 г/л;
MgCl2
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Содержание О2 в МСВ составляло 1-5 мг/л и определялось по методу Винклера. Навеска ингибитора дозировалась в пределах 25-100 мг/л. В качестве металлических образцов использовали предварительно зачищенные образцы стали 08 кл (ГОСТ 1050-74). Время испытаний составляло 6 часов, затем образцы подвергались обработке и определялась скорость коррозии (
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234223.gif)
где
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234224.gif)
S - площадь образца, м2;
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234225.gif)
где
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/961.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Формула изобретения
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234226.gif)
где R - C2H5, C3H7, C4H9, C5H11, C6H13, C7H15,
или
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234227.gif)
где R - CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11,
или
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/23/234228.gif)
где R1 = R4 = CH3, R2 = R3 = CH3, R1 = R4 = CH3, R2 = C2H5, R3 = CH3, R1 = R4 = C3H7, R2 = R3 = CH3 R1 = R4 = C3H7, R2 = C2H5, R3 = CH3,
в качестве ингибитора коррозии стали в минерализованных средах.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5