一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法技术

本发明专利技术属于技术腐蚀抑制技术领域，公开了一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法；该制备方法包括如下步骤：S1. 亚烷基双咪唑啉和硫脲反应生成中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）；S2. 将中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）和吡啶盐混合后，调节pH至中性，加入反应溶剂，缓慢升温至70～75℃，反应4～5小时后，冷却、蒸出溶剂、萃取、蒸发后得到亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）；本发明专利技术所制得的中间体和产物均可作为工业酸洗和油田采油管道的金属高效缓蚀剂。

【技术实现步骤摘要】
一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法
本专利技术涉及金属腐蚀抑制
，更具体地，涉及一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法。
技术介绍
油气井开采和工业热力设备酸洗过程中，为了防止酸液对油管、套管、锅炉等设备的腐蚀，在酸液中添加缓蚀剂是必不可少的防腐措施，如今咪唑啉类缓蚀剂在油田管道防腐中应用尤为广泛，硫脲、吡啶均为工业酸洗缓蚀助剂。现有技术中也公开了一些金属缓蚀剂，申请号为200810049937.2的中国专利公开了一种水溶性缓蚀剂，该缓蚀剂是通过咪唑啉衍生物、吡啶衍生物、缓蚀助剂和溶剂通过复配获得，该缓蚀剂能够适应较宽的pH值变化；申请号为200710180019.9的中国专利公开了一种油气田开采用复合缓蚀剂及其制备方法，该复合缓蚀剂同样是由咪唑啉磷酸酯、硫脲、氯化十六烷基吡啶等化合物组成，这些化合物之间相互协同提高缓蚀能力；综上可以看出，现有的缓蚀剂都是通过将各种具有缓蚀作用的化合物进行复配获得，化合物复配不仅操作复杂，且不同化合物组合后可能还会对金属性能起到不良作用，另外，现有的金属缓蚀剂对金属的缓蚀效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有强缓蚀能力的亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法。本专利技术的第二个目的是提供上述方法制备获得的缓蚀剂亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）。本专利技术的第三个目的是提供含有上述亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的缓蚀剂。本专利技术的第四个目的是提供亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）在防治金属腐蚀方面的应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现的：一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，包括以下步骤：S1.中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）的制备：亚烷基双咪唑啉（A）和硫脲按摩尔比1：2～2.5混合后，在环己酮介质中，于105～110℃搅拌反应2.0～3.5小时减压蒸出溶剂，得粗产物，将粗产物经第一次萃取、蒸发后得到中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）（B）；S2.将亚烷基双（硫脲基咪唑啉）（B）和4-氯甲基吡啶盐酸盐按摩尔比1：1.8～2.0混合后，加入反应溶剂，调节pH至中性，缓慢升温至70～75℃，搅拌反应4～5小时后，冷却、蒸出溶剂、第二次萃取、蒸发后得到亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）（P）；所述亚烷基双咪唑啉为亚丁基双咪唑啉、亚己基双咪唑啉、亚辛基双咪唑啉、亚葵基双咪唑啉或者亚十二烷基双咪唑啉。上述制备方法所涉及的化学反应方程式为：优选地，S2所述反应溶剂为无水乙醇。优选地，S1所述第一次萃取是将粗产物溶于有机相中，用无机相萃取，其中，有机相和无机相的体积比为2：1～2；具体地，所述有机相可以是二氯甲烷或者三氯甲烷，无机相是水。优选地，S2所述第二次萃取是将蒸出溶剂后的产物溶于除盐水中，用有机相萃取，其中，除盐水和有机相的体积比为2：1.2～2；具体地，所述有机相可以是二氯甲烷或者三氯甲烷。具体地，上述制备方法包括以下步骤：S1.亚烷基双咪唑啉（A）和硫脲，按摩尔比1：2～2.5混合后，在环己酮介质中，于105～110℃搅拌反应2.0～3.5小时后，减压蒸出溶剂，得到棕色粘稠亚烷基双（硫脲基咪唑啉）（B）液态粗产物，将粗产物分散于二氯甲烷中，用水进行萃取（二氯甲烷：水=2：1），将二氯甲烷有机相进行旋转蒸发，得到棕色粘稠状的亚烷基双（硫脲基咪唑啉）（B）产品。S2.将S1所得产物和4-氯甲基吡啶盐酸盐，按摩尔比1：1.8～2.0混合后，加入无水乙醇，用NaOH溶液调节pH至中性，不断搅拌下缓慢升温至70～75℃，搅拌反应4小时后，微冷却，蒸出溶剂，将粗产物分散于除盐水中，用二氯甲烷萃取（V/V1：1）2次，分离出水层，将水层进行旋转蒸发，得到亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）（P）产品。需要说明的是，实验中，申请人还用了无水乙醇和N,N-二甲基甲酰胺作为亚烷基双咪唑啉（A）和硫脲的混合介质，但无论是利用无水乙醇，还是N,N-二甲基甲酰胺，其最终得到的产物的缓蚀率都没有环己酮做溶剂的高，故选环己酮作为介质。另外，S1所得产物和4-氯甲基吡啶盐酸盐混合后，还用了异丙醇和N，N-二甲基甲酰胺作溶剂，但利用异丙醇和N，N-二甲基甲酰胺作溶剂时，起最终得到的产物的缓蚀率都没有用无水乙醇的高，故选无水乙醇。本专利技术还提供了上述方法制备获得的亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐），其结构式为：申请人通过在咪唑啉分子中引入带有孤电子对的N、P、S等元素或杂环（如硫脲基和吡啶基），增加了分子中可与金属配位的N、S原子的数量，增加了缓蚀剂与金属的配位能力，从而形成更紧密而牢固的吸附膜，减小了金属腐蚀速率，达到金属防腐的目的，对金属具有更好的保护效果，同时增加了咪唑啉缓蚀剂的水溶性。本专利技术还提供含有所述亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的缓蚀剂。本专利技术还提供所述亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）在防治金属腐蚀方面的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，即在咪唑啉分子中同时引入硫脲基和吡啶基，由于硫脲基和吡啶基增加了与金属配位的N、S原子的数量，从而增加了缓蚀剂与金属的配位络合能力，减小了金属腐蚀速率，增加了金属抗腐蚀能力，本专利技术还同时提供所述亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，即先生成中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉），该中间体也是良好的缓蚀剂，在中间体的基础上反应生成亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）。具体实施方式下面结合说明书和具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的简单修改或替换，均属于本专利技术的范围；若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1在配有温度计、冷凝管和搅拌装置的三口烧瓶中，按摩尔比1：2放入亚辛基双咪唑啉和硫脲，混合后，在环己酮介质中，于105℃搅拌反应2.0～2.5小时后，减压蒸出溶剂，得到棕色粘稠状的亚辛基双（硫脲基咪唑啉）粗产物，将粗产物溶于二氯甲烷中，用水进行萃取（二氯甲烷：水=2：1），将二氯甲烷有机相进行旋转蒸除溶剂，得到棕色粘稠状的亚辛基双（硫脲基咪唑啉）中间体。将上述反应中间体和4-氯甲基吡啶盐酸盐按摩尔比1：1.9混合后，加入无水乙醇，用NaOH溶液调节pH至中性后，搅拌下缓慢升温，回流反应4小时后，微冷却，蒸出溶剂乙醇，将粗产物分散于除盐水中，用二氯甲烷萃取（V/V1：1）2次，分离出水层，水相进行旋转蒸发除溶剂，得到亚辛基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐），收率78.8%。实施例2在配有温度计、冷凝管和搅拌装置的三口烧瓶中，按摩尔比1：2.1放入亚丁基双咪唑啉和硫脲，混合后，在环己酮介质中，于110℃搅拌反应3.0～3.5小时后，减压蒸出溶剂，得到红棕色粘稠状的亚丁基双（硫脲基咪唑啉）粗产物，将粗产物溶于二氯甲烷中，用水进行萃取（二氯甲烷：水=2：1），将二氯甲烷有机相进行旋转蒸发除溶剂，得到红棕色的亚丁基双（硫脲基咪唑啉）粘稠状中间体。将上述反应中间体-亚丁基双（硫脲基咪唑啉）和4-氯甲基吡啶盐酸盐按摩尔比1：2.0混合后，加入无水乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）的制备：亚烷基双咪唑啉和硫脲按摩尔比1：2～2.5混合后，在环己酮介质中，于105～110℃搅拌反应2.0～3.5小时，减压蒸出溶剂后，将粗产物第一次萃取，旋转蒸出溶剂后，得到中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）；S2.将亚烷基双（硫脲基咪唑啉）和4‑氯甲基吡啶盐酸盐按摩尔比1：1.8～2.0混合后，加入反应溶剂，调节pH至中性，缓慢升温至70～75℃，搅拌反应4～5小时后，冷却、蒸出溶剂、将粗产物进行第二次萃取，蒸出溶剂后，得到亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶季铵盐）；所述亚烷基双咪唑啉为亚丁基双咪唑啉、亚己基双咪唑啉、亚辛基双咪唑啉、亚葵基双咪唑啉或者亚十二烷基双咪唑啉。

【技术特征摘要】
1.一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐），其特征在于，其结构式为其中，n为4，6，8，10，12。2.权利要求1所述亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）的制备：亚烷基双咪唑啉和硫脲按摩尔比1：2～2.5混合后，在环己酮介质中，于105～110℃搅拌反应2.0～3.5小时，减压蒸出溶剂后，将粗产物第一次萃取，旋转蒸出溶剂后，得到中间体亚烷基双（硫脲基咪唑啉）；S2.将亚烷基双（硫脲基咪唑啉）和4-氯甲基吡啶盐酸盐按摩尔比1：1.8～2.0混合后，加入反应溶剂，调节pH至中性，缓慢升温至70～75℃，搅拌反应4～5小时后，冷却、蒸出溶剂、将粗产...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁斌，黄洁阳，吕松，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44