一种吡喃衍生物的用途及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吡喃衍生物的用途及其制备方法，该吡喃衍生物作为缓蚀剂，具有如式(1)所示的结构，式(1)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H。本发明专利技术的吡喃衍生物能够作为缓蚀剂以抑制钢表面的腐蚀，通过不同的取代基吸附在金属表面上，其在Fe表面的吸附能力越高，缓蚀效率越好，并且对环境和社会友好、低毒无害。

Application and preparation of a pyran derivative

The present invention discloses the use of a pyran derivative and its preparation method. As a corrosion inhibitor, the pyran derivative has the structure shown in formula (1), in which R contains alkyl, alkoxy, nitro or H. The pyran derivative of the invention can be used as corrosion inhibitor to inhibit the corrosion of steel surface. It is adsorbed on the metal surface by different substituents. The higher the adsorption capacity of the pyran derivative on the Fe surface, the better the corrosion inhibition efficiency, and is environmentally and socially friendly, low toxicity and harmless.

【技术实现步骤摘要】
一种吡喃衍生物的用途及其制备方法
本专利技术涉及一种缓蚀剂，具体涉及一种吡喃衍生物的用途及其制备方法。
技术介绍
在石油生产技术中，通常使用油井模拟或酸化，其中酸性溶液在高压下被引入到油井中。所引入的酸与岩石(通常方解石、石灰岩和白云石)、泥浆固体和沉积物发生化学反应，并通过溶解岩石而扩大，并产生新的孔隙，从而提高油的采收率。而在酸化过程中，由于经济性，浓度为15％的盐酸(HCl)是最常用的。但是，酸的加入会导致油井管道的腐蚀，在酸中加入缓蚀剂，通过吸附在钢表面上，可以防止酸腐蚀腐蚀，防止酸与套管和管钢直接接触。查阅文献表明，酸化过程中用作有效缓蚀剂的有机化合物主要有炔醇。在酸化过程中，丙炔醇常用作油气生产工业中的商用缓蚀剂，然而其有剧毒。因此，现在迫切需要提供一种对环境和社会友好、低毒无害、廉价的缓蚀剂来替代具有毒性的缓蚀剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种吡喃衍生物的用途及其制备方法，该吡喃衍生物解决了现有缓蚀剂丙炔醇易挥发污染环境的问题，能够作为缓蚀剂以抑制钢表面的腐蚀，其对环境和社会友好、低毒无害。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种吡喃衍生物的用途，该吡喃衍生物作为缓蚀剂，具有如式(1)所示的结构：式(1)；式(1)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H；R1和R2各自独立地包含：甲基或乙基。优选地，所述R包含：甲基、乙基、甲氧基。优选地，所述的R1和R2均为甲基。优选地，所述的吡喃衍生物作为N80的缓蚀剂。优选地，所述的吡喃衍生物是通过芳香醛、丙二腈和双甲酮以哌啶作为催化剂反应生成的；其中，所述的芳香醛具有如式(2)所示的结构：式(2)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H。本专利技术还提供了一种吡喃衍生物的制备方法，该方法包含：将芳香醛、丙二腈和双甲酮三种反应单体在杂环胺类催化下反应，得到具有如式(1)所示的结构的化合物；式(1)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H；R1和R2各自独立地包含：甲基或乙基。所述的芳香醛具有如式(2)所示的结构：式(2)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H。优选地，所述R包含：甲基、乙基、甲氧基。优选地，所述反应的溶剂包含：水；所述的杂环胺类包含：哌啶。优选地，所述的反应溶剂的体积和三种反应单体的总摩尔之比为25mL：3mmol；所述的三种反应单体的总摩尔和哌啶的滴数之比为3mmol：2滴。优选地，所述的芳香醛、丙二腈和双甲酮的摩尔比为1：1：1。优选地，所述的反应在室温下搅拌进行，过滤，收集沉淀采用乙醇进行重结晶。本专利技术的吡喃衍生物的用途及其制备方法，解决了现有缓蚀剂丙炔醇易挥发污染环境的问题，具有以下优点：本专利技术的吡喃衍生物具有很好的抑制腐蚀的性能，其可以通过不同的取代基吸附在金属表面上，其在Fe表面的吸附能力越高，缓蚀效率越好；而且，盐酸溶液在钢表面携带了过量的正电荷，水合Cl-吸附在带正电的金属表面上对溶液侧产生过量的负电荷，这有利于缓蚀剂分子在Fe表面的吸附，因此本专利技术的吡喃衍生物能够应用到石油生产技术中；此外，本专利技术的吡喃衍生物，在苯环上的取代基为供电子基团时，通过在吡喃衍生物分子中存在的P电子和Fe原子空缺d轨道之间的相互作用来吸附在Fe表面，从而抑制腐蚀的发生。而且，由于供电子基团的存在，增强了P电子的离域化，提高了吡喃衍生物的吸附能力，缓蚀效率更加显著。附图说明图1为加入或未加本专利技术的缓蚀剂的N80钢试样在盐酸溶液中的极化曲线。图2为加入或未加本专利技术的缓蚀剂的N80钢试样在盐酸溶液中的Nyquist图谱。图3为未经缓蚀剂浸泡的N80钢试样扫描电子显微镜照片。图4为经过本专利技术的缓蚀剂AP-1浸泡后N80钢试样扫描电子显微镜照片。图5为经过本专利技术的缓蚀剂AP-2缓蚀剂N80钢试样扫描电子显微镜照片。图6为经过本专利技术的缓蚀剂AP-3浸泡后N80钢试样扫描电子显微镜照片。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。一种吡喃衍生物的用途，该吡喃衍生物作为缓蚀剂，具有如式(1)所示的结构：式(1)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基(NO2)或H，处于对位、间位或对位；R1和R2各自独立地包含：甲基或乙基。进一步地，R包含：甲基、乙基、甲氧基。进一步地，R1和R2均为甲基。该吡喃衍生物可以作为N80的缓蚀剂。实施例1一种吡喃衍生物的制备方法，该方法包含：在50m圆底烧瓶中，分别加入4-甲氧基苯甲醛/苯甲醛/4-硝基苯甲醛(1mmol)、丙二腈(1mmol)和双甲酮(1mmol)，以及25mL水和催化剂哌啶(2滴)，将其混合均匀后，在室温下搅拌30～45min，过滤收集形成的沉淀，再用乙醇重结晶，即可得到吡喃衍生物AP-1。实施例2一种吡喃衍生物的制备方法，该方法与实施例1基本相同，区别在于，将4-甲氧基苯甲醛换为4-甲基苯甲醛。实施例3一种吡喃衍生物的制备方法，该方法与实施例1基本相同，区别在于，将4-甲氧基苯甲醛换为4-乙基苯甲醛。实施例4一种吡喃衍生物的制备方法，该方法与实施例1基本相同，区别在于，将4-甲氧基苯甲醛换为3-甲氧基苯甲醛。实施例5一种吡喃衍生物的制备方法，该方法与实施例1基本相同，区别在于，将4-甲氧基苯甲醛换为苯甲醛，得到吡喃衍生物AP-2。实施例6一种吡喃衍生物的制备方法，该方法与实施例1基本相同，区别在于，将4-甲氧基苯甲醛换为4-硝基苯甲醛，得到吡喃衍生物AP-3。对上述制备的吡喃衍生物AP-1、AP-2和AP-3的缓蚀性能进行检测，比较N80钢试样在15％盐酸溶液中加入AP-1、AP-2或AP-3与未加缓蚀剂的情况，如图1所示，为加入或未加本专利技术的缓蚀剂的N80钢试样在盐酸溶液中的极化曲线(blank：未加缓蚀剂，横坐标表示电流密度，纵坐标表示电极电位)，很显然，自腐蚀电流密度的大小顺序为：AP-1<AP-2<AP-3。如图2所示，为加入或未加本专利技术的缓蚀剂的N80钢试样在盐酸溶液中的Nyquist图谱(奈奎斯特图谱，反映的是阻抗实部与阻抗虚部的关系，横坐标为实部，纵坐标为虚部)，很显然，电阻值的大小顺序为：AP-1>AP-2>AP-3。如图3所示，为未经缓蚀剂浸泡的N80钢试样扫描电子显微镜照片(图中：EHT加速电压；WD工作距离；Mag放大倍数)，如图4所示，为经过本专利技术的缓蚀剂AP-1浸泡后N80钢试样扫描电子显微镜照片，如图5所示，为经过本专利技术的缓蚀剂AP-2缓蚀剂N80钢试样扫描电子显微镜照片，如图6所示，为经过本专利技术的缓蚀剂AP-3浸泡后N80钢试样扫描电子显微镜照片，可以看出，经过本专利技术的缓蚀剂浸泡的N80钢试样的耐腐蚀性显著提高。通过MaterialStudio软件对本专利技术的缓蚀剂AP-1、AP-2和AP-3进行模拟，其结果表明：这些缓蚀剂可以通过不同的取代基吸附在金属表面上，其在Fe表面的吸附能力越高，缓蚀效率越好：(1)盐酸溶液在钢表面携带了过量的正电荷，因此水合Cl-吸附在带正电的金属表面上对溶液侧产生过量的负电荷，这有利于缓蚀剂分子在Fe表面的吸附；(2)AP-1、AP-2和AP-3分子可以通过在AP-1分子中存在的P电子和Fe原子空缺d轨道之间的相互作用来吸附在Fe表面，从而抑制腐蚀的发生；(3)由于供电子基团(-OCH3)的存在，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吡喃衍生物的用途，其特征在于，该吡喃衍生物作为缓蚀剂，具有如式(1)所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种吡喃衍生物的用途，其特征在于，该吡喃衍生物作为缓蚀剂，具有如式(1)所示的结构：式(1)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H；R1和R2各自独立地包含：甲基或乙基。2.根据权利要求1所述的吡喃衍生物的用途，其特征在于，所述R包含：甲基、乙基、甲氧基或H。3.根据权利要求1所述的吡喃衍生物的用途，其特征在于，所述的R1和R2均为甲基。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的吡喃衍生物的用途，其特征在于，所述的吡喃衍生物作为N80的缓蚀剂。5.一种吡喃衍生物的制备方法，其特征在于，该方法包含：将芳香醛、丙二腈和双甲酮三种反应单体在杂环胺类催化下反应，得到具有如式(1)所示的结构的化合物；式(1)中，R包含：烷基、烷氧基、硝基或H；R1和R2各自独立地包含：甲基或乙基；所述的芳香醛具有如式(2)所示的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛格，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51