功能化炔丙醇季铵盐及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了功能化炔丙醇季铵盐，结构通式如下：

【技术实现步骤摘要】
功能化炔丙醇季铵盐及其制备方法和应用
本专利技术涉及功能化炔丙醇季铵盐及其制备方法和应用。
技术介绍
碳钢因其储量丰富、成本低廉、具有适当的机械强度，广泛应用于工业生产和制造业等诸多领域。但是低碳钢在酸性介质中很容易腐蚀，很大程度上限制了碳钢的应用，给人类的生产生活造成了巨大的经济损失，因此，研究碳钢在酸性介质中的防腐具有非常重要的研究意义和经济价值。为了提高金属在酸性体系中的抗腐蚀性，使用缓蚀剂已经成为最重要的手段之一，并且已经被广泛的应用于钢铁设备在酸性介质中的防腐，以及锅炉循环水系统的防腐和油气田的生产开发及炼油过程中的防腐等方面。但是传统缓蚀剂（比如一些铬酸盐、亚硝酸盐及磷酸盐类）存在严重的环境危害，很大程度上已经被禁止使用，而且传统缓蚀剂在高酸条件下的缓蚀性能不是非常令人满意，往往出现防腐失效。因此，合成高效的有机缓蚀剂越来越多的受到了人们的关注。目前，季铵盐类缓蚀剂受到了很大的关注，主要是因为这类缓蚀剂合成简单，生产成本低，非常易于商业化推广(PopovaA.，ChristovM.，VasilevA.,InhibitivepropertiesofquaternaryammoniumbromidesofN-containingheterocyclesonacidmildsteelcorrosion.PartII:EISresultsCorrosionScience,2007,49,3290-3302.PopovaA.，ChristovM.，VasilevA.,InhibitivepropertiesofquaternaryammoniumbromidesofN-containingheterocyclesonacidmildsteelcorrosion.PartI:Gravimetricandvoltammetricresults,2007,49,3276-3289.)但是对于功能化的季铵盐缓蚀剂的研究报道依然很少。众所周知，炔丙醇化合物及其衍生物对碳钢在酸性环境下具有非常优异的防腐性能（ReinaldoSimõesGonçalves,DeniseSchermannAzambuja,AlziraMariaSerpaLucho,Electrochemicalstudiesofpropargylalcoholascorrosioninhibitorfornickel,copper,andcopper/nickel(55/45)alloy,Corrosionscience,2002,44,467-479.Y.Feng,S.Siow,K.Teo,K.Hsieh,Thesynergisticeffectsofpropargylalcoholandpotassiumiodideontheinhibitionofmildsteelin0.5Msulfuricacidsolution,Corrosionscience,1999,41,829-852）但是关于炔丙醇功能化的季铵盐分子的报道很少，关于这类分子用于酸性缓蚀剂的则更少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供功能化炔丙醇季铵盐及其制备方法和应用。本专利技术将能够与金属发生配位作用的炔丙醇分子通过分子设计的方法引入到常规的季铵盐中，从而合成了一系列炔丙醇功能化季铵盐。本专利技术所述功能化炔丙醇季铵盐分子中季铵部分与炔醇部分通过分子内的协同作用，增强常规季铵盐缓蚀剂（例如十六烷基三甲基溴化铵）的防腐性能。功能化炔丙醇季铵盐，结构通式如下：，其中，R代表碳原子数为8到18的烷基，n为1到6的整数。功能化炔丙醇季铵盐的制备过程如下。功能化炔丙醇季铵盐的制备方法，具体步骤为：在氮气氛围下，将氢化钠（NaH）分散在无水四氢呋喃（THF）中，室温反应6-10小时后，加入BrCH2CH2Br，60-80摄氏度继续反应6-8小时；加入N,N-二甲基烷基胺，60-85摄氏度反应24-48小时，然后减压蒸出溶剂，即得相应的炔丙醇功能化季铵盐粗产物，用二氯甲烷和石油醚进行重结晶，得到最终的产物N-R。所述NaH、BrCH2CH2Br和N,N-二甲基烷基胺的摩尔比为1：1：1。所述二氯甲烷和石油醚的体积比为1：10。如上所述功能化炔丙醇季铵盐作为缓蚀剂的应用。本专利技术所述的功能化炔丙醇季铵盐失重法分析结果显示其在6摩尔/升的盐酸溶液中具有较高的缓蚀性能。本专利技术所述的功能化炔丙醇季铵盐作为低碳钢在6摩尔/升盐酸溶液中的缓蚀剂，该系列的功能化炔丙醇季铵盐能够有效的吸附在碳钢表面，通过炔丙醇中的O原子和季铵N与铁表面形成稳定的配位键而形成致密的吸附膜，此外，功能化炔丙醇季铵盐中长长的疏水链能够反向伸入水中且相互缠绕而形成致密的疏水膜，能够有效的阻隔腐蚀性的氯离子对基底的侵蚀，从而起到有效的防腐性能。具体实施方式实施例1制备过程：在氮气氛围下，将0.1摩尔的NaH分散在250毫升的无水四氢呋喃（THF），室温反应8小时后，滴加0.1摩尔的BrCH2CH2Br于上述反应液中，70摄氏度继续反应6小时。再加入0.1摩尔的N,N-二甲基十四烷基胺的乙腈溶液，85摄氏度反应24小时。然后减压蒸出溶剂，即得相应的炔丙醇功能化季铵盐粗产物，用体积比为1：10的二氯甲烷和石油醚进行重结晶，得到最终的产物N-14。功能化炔丙醇季铵盐（N-14）结构式为：白色固体，收率约为88%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:4.38(s,2H),3.94(t,J=8.0Hz,2H),3.52(s,6H),2.64(t,J=8.0Hz,2H),1.51–1.13(m,24H),0.87(t,J=8.0Hz,3H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:66.97,58.25,52.19,43.05,32.01,29.82,29.73,29.71,29.51,29.14,26.73,23.62,22.83,14.29.阳离子[C21H42NO]+部分的质谱计算值:324.3246,实测值:324.3261。实施例2制备过程：在氮气氛围下，将0.1摩尔的NaH分散在250毫升的无水四氢呋喃（THF），室温反应8小时后，滴加0.1摩尔的BrCH2CH2Br于上述反应液中，70摄氏度继续反应6小时。再加入0.1摩尔的N,N-二甲基十六烷基胺的乙腈溶液，85摄氏度反应24小时。然后减压蒸出溶剂，即得相应的炔丙醇功能化季铵盐粗产物，用体积比为1：10的二氯甲烷和石油醚进行重结晶，得到最终的产物N-16。功能化炔丙醇季铵盐（N-16）结构式为：白色固体，收率约为90%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:4.42(s,2H),3.92(t,J=8.0Hz,2H),3.58(s,6H),2.62(t,J=8.0Hz,2H),1.45–1.01(m,28H),0.87(t,J=8.0Hz,3H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:66.93,58.23,52.21,43.00,32.04,29.81,29.78,29.71,29.59,29.48,29.38,23.65,22.81,14.24.阳离子[C23H46NO]+部分的质谱计算值:352.3569,实测值:352.3574。实施例3制备过程：在氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.功能化炔丙醇季铵盐，结构通式如下：

【技术特征摘要】
1.功能化炔丙醇季铵盐，结构通式如下：，其中，R代表碳原子数为8到18的烷基，n为1到6的整数。2.如权利要求1所述功能化炔丙醇季铵盐的制备方法，其特征在于具体步骤为：在氮气氛围下，将氢化钠分散在无水四氢呋喃中，室温反应6-10小时后，加入BrCH2CH2Br，60-80摄氏度继续反应6-8小时；加入N,N-二甲基烷基胺，60-85摄氏度反应24-48小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，于强亮，蔡美荣，张朝阳，裴小维，王道爱，刘维民，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62