一种吡喃衍生物的用途及其制备方法与流程

本发明涉及一种缓蚀剂，具体涉及一种吡喃衍生物的用途及其制备方法。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明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，本发明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。

本发明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。

本发明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：

本发明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，因此本发明的吡喃衍生物能够应用到石油生产技术中；

此外，本发明的吡喃衍生物，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为加入或未加本发明的缓蚀剂的n80钢试样在盐酸溶液中的极化曲线。

图2为加入或未加本发明的缓蚀剂的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为经过本发明的缓蚀剂ap-1浸泡后n80钢试样扫描电子显微镜照片。

图5为经过本发明的缓蚀剂ap-2缓蚀剂n80钢试样扫描电子显微镜照片。

图6为经过本发明的缓蚀剂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发明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，为加入或未加本发明的缓蚀剂的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，为加入或未加本发明的缓蚀剂的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，为经过本发明的缓蚀剂ap-1浸泡后n80钢试样扫描电子显微镜照片，如图5所示，为经过本发明的缓蚀剂ap-2缓蚀剂n80钢试样扫描电子显微镜照片，如图6所示，为经过本发明的缓蚀剂ap-3浸泡后n80钢试样扫描电子显微镜照片，可以看出，经过本发明的缓蚀剂浸泡的n80钢试样的耐腐蚀性显著提高。

通过materialstudio软件对本发明的缓蚀剂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，增强了p电子的离域化，使得苯环上电子云密度升高，提高了ap-1的吸附能力，其缓蚀效率从高到低分别为：ap-1>ap-2>ap-3。

综上所述，本发明的吡喃衍生物能够作为缓蚀剂以抑制管道的腐蚀，其对环境和社会友好、低毒无害。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。