一种三氮唑改性曼尼希碱化合物及其制备方法技术

一种三氮唑改性曼尼希碱化合物及其制备方法，向反应器中加入CH3I和THF，滴加CH3SCH3，搅拌8～12h；然后进行脱质子反应0.2～1.5h，然后在15～35℃下滴加曼尼希碱，滴加完毕后保温反应，制得曼尼希碱环氧化合物；将三氮唑和DMF加入反应釜中，将曼尼希碱环氧化合物滴加入反应釜中，并加入碱，恒温反应，得到杂环化合物改性曼尼希碱化合物。本发明专利技术通过Mannich反应、酮的环氧化反应、醚的开环反应制得三氮唑改性曼尼希碱缓蚀剂。曼尼希碱是以N和O原子为活性中心的缓蚀剂分子，其中的孤对电子可以以配位键的形式与金属离子络合形成聚合物，且能与金属原子结合，以吸附膜的形式覆盖在设备表面起到缓蚀作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化工领域，涉及一类油田化学品，具体涉及一种三氮唑改性曼尼希碱化合物及其制备方法。
技术介绍
在油气田集输管道及石油的炼制过程中设备会受到不同程度的腐蚀，这种腐蚀以酸的腐蚀最为普遍；尤其是随着石油钻井工艺的发展和采油技术的进步、大量深井、超深井和极深井的投入开发，对设备的强度和保护提出了更高要求；同时酸化是提高采收率常用的手段，在此过程中防止设备的酸化腐蚀是不可缺少的环节，而使用缓蚀剂是最实用最简便的方法。缓蚀剂作用是因为金属表面有以配位键吸附的缓蚀剂，通常为含有杂原子的极性基团如氮、氧、磷、硫等，金属缺电子的d轨道可以与杂原子上的孤对电子以配位的形式成键,有络合物薄膜的生成，并吸附在金属表面上，缓蚀剂可吸附于金属表面,能增加金属进行离子化的活化能，从而起到保护金属的作用。目前国内外缓蚀剂研究主要集中曼尼希碱、咪唑啉和季铵盐类等几类缓蚀剂，它们都存在着各自的优缺点，如曼尼希碱类缓蚀剂酸溶性强、抗温抗酸性能好等优点，但是存在着缓蚀效果差，耐碱性差等缺点。因此，迫切需要研制高效、低毒、耐高温以及无污染的酸化缓蚀剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三氮唑改性曼尼希碱化合物及其制备方法，具有结构稳定、产率高，用量少，酸溶性强，抗温抗酸性能好，缓蚀效果强等优点。为了实现上述目的，本专利技术是通过下述技术方案来实现：一种三氮唑改性曼尼希碱化合物，该化合物结构如下：一种三氮唑改性曼尼希碱化合物的制备方法，包括以下步骤:(1)将甲醛溶液与有机胺混合后加入到溶剂中，然后用盐酸溶液调节pH＝3～6，搅拌下升温至30～50℃，反应0.5h～1h，继续升温到60～90℃，滴加酮，滴毕后保温反应5～8h，得到曼尼希碱化合物；其中，甲醛溶液中甲醛、有机胺、酮的物质的量比为(1～3):(1～1.5):1；(2)向反应器中加入CH3I和THF，在室温下滴加CH3SCH3，滴毕后搅拌8～12h；然后加入碱搅拌进行脱质子反应0.2～1.5h，然后在15～35℃下滴加步骤(1)制备的曼尼希碱，滴加完毕后保温反应7～10h，制得曼尼希碱环氧化合物；其中，CH3I、CH3SCH3和碱的物质的量比为(1～2):(1～1.5):1，THF与CH3I的体积比为(25～75):1，曼尼希碱与CH3SCH3的物质的量比为(1～2):1；(3)将三氮唑和DMF加入反应釜中，在60～100℃下将步骤(2)制备的曼尼希碱环氧化合物滴加入反应釜中，并加入碱，恒温反应6～10h，得到杂环化合物改性曼尼希碱化合物；其中，曼尼希碱环氧化合物、含氮杂环化合物和碱的物质的量比为(1～2):1:(0.5～1)。所述步骤(1)中甲醛溶液的质量分数为20％～50％。所述步骤(1)中盐酸溶液的质量分数为15～30％％。所述步骤(1)中有机胺为二乙胺、二乙醇胺或苯胺。所述步骤(1)中酮为丙酮、甲基乙基酮或苯乙酮。所述步骤(1)中溶剂为乙醇或去离子水。所述步骤(1)中溶剂的体积与甲醛溶液的体积比为(25～40):1。所述步骤(2)中碱为氢化钠、甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钾中的一种。所述步骤(3)中碱为氢化钠、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾、丁基锂中的一种；步骤(3)中DMF与曼尼希碱环氧化合物的体积比为(25～65):1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过Mannich反应、酮的环氧化反应、醚的开环反应制得三氮唑改性曼尼希碱缓蚀剂；该类缓蚀剂是由三氮唑改性曼尼希碱而制得。曼尼希碱是以N和O原子为活性中心的缓蚀剂分子，其中的孤对电子可以以配位键的形式与金属离子络合形成聚合物，且能与金属原子结合，以吸附膜的形式覆盖在设备表面起到缓蚀作用。三氮唑中含有大π键和N、O、C＝N双键原子使其具有很好的缓蚀性，因此利用该杂环化合物对曼尼希碱进行改性后其兼具曼尼希碱、咪唑类和吡啶类缓蚀剂等的优点，尤其是耐碱性大大提高。本专利技术的杂环化合物三氮唑改性曼尼希碱化合物经测试表明，曼尼希碱经杂环化合物改性后缓释效果大大提高、它兼具曼尼希碱、咪唑类和吡啶类缓蚀剂等的优点；此类型缓蚀剂结构稳定、酸溶性强，抗温抗酸性能好，耐碱性能也大大提高，它能在金属表面形成很好的有机保护膜。实验表明：在90℃下，质量分数为20％的盐酸溶液中腐蚀24h，投加本专利技术所制备的缓蚀剂量为盐酸溶液质量的1.0％，常压条件下对N80钢的缓蚀率达96.4％；因此作为酸性介质的缓蚀剂具有良好的开发和应用价值，发展前景乐观。附图说明图1为1,2,4-三氮唑改性曼尼希碱化合物的红外光谱图。图2为在一定条件下不同物质的交流阻抗谱。图3为不加入缓蚀剂的N80钢的形貌图。图4为加入0.5％缓蚀剂的N80钢的形貌图。图5为加入1％缓蚀剂的N80钢的形貌图。图6为1,2,4—三氮唑改性曼尼希碱化合物的合成路线图。图7为杂环化合物三氮唑改性曼尼希碱化合物制备工艺流程图。具体实施方式下面通过具体实施例进一步说明本专利技术实施方式，但并不用于限制本专利技术的实施范围。本专利技术的三氮唑改性曼尼希碱化合物的分子结构式如下：参见图6和图7，本专利技术三氮唑改性曼尼希碱化合物的制备方法包括曼尼希反应、锍叶立德的制备、环氧化及开环反应，具体步骤如下：(1)：将甲醛溶液与有机胺(二乙胺、二乙醇胺、苯胺中的一种)混合后加入到溶剂(乙醇或去离子水)中，然后用盐酸溶液调节pH值为3～6，搅拌下升温至30～50℃，反应0.5h～1h，继续升温到60～90℃，滴加酮(丙酮、甲基乙基酮、苯乙酮中的一种)，保温反应5～8h；减压蒸馏除去溶剂，再用乙醚洗涤2～3次，干燥后得到曼尼希碱；其中，甲醛溶液的质量分数为20％～50％，甲醛溶液中的甲醛、胺、酮的物质的量比为(1～3):(1～1.5):1，溶剂的体积与甲醛溶液的体积比为(20～50):1。(2)：在装有电动搅拌器、恒压漏斗和冷凝管的500mL的三口烧瓶中加入CH3I和溶剂THF，在室温下滴加CH3SCH3，并充分搅拌8-12h；然后加入碱(甲醇钠、乙醇钠，氢氧化钾等中的一种)搅拌进行脱质子反应0.2～1.5h，然后在15～35℃下滴加步骤(1)制备的曼尼希碱，保温反应7～10h，减压蒸馏除去THF，冷却一段时间后加水(与溶剂THF的体积相同)，并用热的乙酸乙酯萃取，合并有机层，减压蒸馏脱溶制得曼尼希碱的环氧化物；其中，CH3I、CH3SCH3和碱的物质的量比为(2～1):(1.5～1):1，溶剂THF与CH3I的体积比为(25～75):1，曼尼希碱与CH3SCH3的物质的量比为(1～2):本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三氮唑改性曼尼希碱化合物，其特征在于，该化合物结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种三氮唑改性曼尼希碱化合物，其特征在于，该化合物结构如下：
2.一种如权利要求1所述的三氮唑改性曼尼希碱化合物的制备方法，其特征在于，包括
以下步骤:
(1)将甲醛溶液与有机胺混合后加入到溶剂中，然后用盐酸溶液调节pH＝3～6，搅拌下
升温至30～50℃，反应0.5h～1h，继续升温到60～90℃，滴加酮，滴毕后保温反应5～8h，得到
曼尼希碱化合物；其中，甲醛溶液中甲醛、有机胺、酮的物质的量比为(1～3):(1～1.5):1；
(2)向反应器中加入CH3I和THF，在室温下滴加CH3SCH3，滴毕后搅拌8～12h；然后
加入碱搅拌进行脱质子反应0.2～1.5h，然后在15～35℃下滴加步骤(1)制备的曼尼希碱，滴
加完毕后保温反应7～10h，制得曼尼希碱环氧化合物；其中，CH3I、CH3SCH3和碱的物质的
量比为(1～2):(1～1.5):1，THF与CH3I的体积比为(25～75):1，曼尼希碱与CH3SCH3的
物质的量比为(1～2):1；
(3)将三氮唑和DMF加入反应釜中，在60～100℃下将步骤(2)制备的曼尼希碱环氧化
合物滴加入反应釜中，并加入碱，恒温反应6～10h，得到杂环化合物改性曼尼希碱化合物；
其中，曼尼希碱环氧化合物、含氮杂环化合物和碱的物质的量比为(1～2):1:(0.5～1)。
3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭睿，甄建斌，李欢乐，王超，李晓芳，刘爱玉，杨江月，程敏，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61