INHIBITORY PROPERTIES OF 2,5-DIPHENYLHEXIN-3-DIOL-2,5

АННОТАЦИЯ

Установлено, что синтезированные вещества обладают свойством ингибировать коррозию металлов. По результатам испытаний показано, что 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5 является относительно эффективным ингибитором. Созданные ингибиторы служат для предотвращения коррозии металлических конструкций и устройств и улучшения их эксплуатационных свойств.

ABSTRACT

It was found that the synthesized substances have the property of inhibiting metal corrosion. Based on the test results, it was shown that 2,5-diphenyl-3-hexine-2,5-diol is a relatively effective inhibitor. Created inhibitors serve to prevent corrosion of metal structures and devices and improve their operational properties.

Ключевые слова: ацетилен, 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5, ацетофенон, ингибитор «Ст.3» марка стали, скорость коррозии, степень защиты.

Keywords: acetylene, 2,5-diphenyl-3-hexine-2,5-diol, acetophenone, inhibitor, "St.3." grade steel, corrosion rate, degree of protection.

Введение. Около одной шестой стали, ежегодно производимой в мире, теряется из-за коррозии. Этот показатель составляет несколько миллионов тонн стали, если смотреть в глобальном масштабе. Исходя из этого, производство средств защиты от коррозии металлоконструкций и транспортного оборудования, используемых в нефтегазовой отрасли, изучение механизмов их антикоррозионного действия, повышение качества и снижение себестоимости являются одними из наиболее актуальных вопросов [1, 2, 7, 11]. На сегодняшний день проведено множество научных исследований по разработке ингибиторов коррозии для нефте- и газопроводов. Коррозия возникает в результате воздействия серы, сероводорода, сернистых органических соединений в нефте- и газопроводах на металлы. Созданные ингибиторы рекомендованы для использования при защите магистральных газопроводов от коррозии и важны тем, что не уступают импортным аналогам, основаны на местном сырье, имеют низкую стоимость [3, 9]. Процесс коррозии в основном ускоряется в оборудовании и устройствах, работающих в агрессивных кислых и щелочных средах. Ацетиленовые углеводороды являются одним из исходных сырьевых материалов, широко и эффективно используемых в органическом синтезе. Легкий доступ к реакциям обмена атома водорода в ацетилене и его гомологах типа R-C≡CH, различные реакции за счет трех связей в ацетиленовых углеводородах и ряд других химических изменений в молекуле таких соединений позволяют синтезировать многие вещества на основе на них. [4-6, 8, 10]. Есть даже такие органические соединения, которые синтезируются только из ацетилена или его гомологов.

Материалы и методы

Синтез 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5 под высоким давлением проводили в малогабаритном реакторе (объем 1,6 л, работающий при 100 МПа и 600 °С) типа РЦГ ТУ-26-01-476 -73. При высоком давлении в качестве катализатора использовали растворитель диэтиловый эфир КОН. В реактор сначала добавляют 500 мл исходного вещества ацетофенона, 200 г катализатора, 500 мл диэтилового эфира, смесь нагревают до 70°С и выдерживают 10-20 мин. Затем в реактор подавался ацетилен в состоянии перемешивания через генератор. Ацетилен контролировали монометрами, а температуру контролировали термопарой. Генератор охлаждался оборотной водой. Реакцию проводят в течение 6 часов. После окончания реакции полученную реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, содержимое колбы разлагали ледяной водой, нейтрализовали разбавленным раствором 0,1% HCl, экстрагировали диэтиловым эфиром (3 раза), органическую часть отделилась. К нему добавляют безводный Na₂SO_* в качестве осушителя и оставляют на определенное время. Осушитель отфильтровывали. Оставшуюся органическую фракцию удаляли в вакууме. После этого был выделен 2,5-дифенил-3-гексин-2,5-диол с выходом 92% при температуре кипения 244 °С (10 мм рт.ст.).

Результаты и обсуждение

Впервые гомогенным каталитическим методом в присутствии ацетофенона и ацетилена синтезирован ацетилендиол 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5. Процесс проводили в растворителе диэтиловом эфире, катализатор КОН, под высоким давлением. Процесс осуществляется по следующей схеме:

Строение синтезированного 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5 исследовано методом инфракрасной спектроскопии (рис. 1).

Рисунок 1. ИК спектр 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5

Неплоские колебания связей С-Н в ароматических кольцах наблюдались при 700-800 см^-1, максимум поглощения (OН) гидроксильной группы при 3550-3650 см^-1, СН₃ при 968 см^-1, С≡С -2120 см^-1, С-О-1205 см^-1.

Молекулярная масса 2,5-дифенил-3-гексин-2,5-диола, полученного по результатам исследований, составляет 266,33 г/моль.Элементный анализ дал следующие результаты: С-81,15%; Н-6,78%; О-12,01%. Теоретически рассчитанный элементный состав: С-81,17%; Н-6,81%; О-12,02%.

Ацетиленовые соединения обладают биологической активностью, изучено их ингибирующее свойство в отношении коррозии металлов. Исходя из этого, был изучен коррозионный процесс в стали марки «Ст.3». В результате 0,01% раствор 2,5-дифенил-3-гексин-2,5-диола позволил повысить уровень защиты металла до 84,0% при 20 ^oC. Соединения ацетилена, содержащие три связи, широко используются в качестве ингибиторов коррозии металлов. Свойство ацетилендиолов против коррозии металлов проверено в лаборатории химического анализа в качестве ингибитора процесса коррозии в металлических конструкциях и устройствах. Исследованы природа, концентрация и температура ацетилендиолов в кислой, щелочной и нейтральной средах.

С целью определения ингибирующих свойств 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5 в зависимости от его концентрации изучали степень защиты в зависимости от концентрации. Полученные результаты показали, что 0,01% раствор 2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5 проявляет выраженные ингибирующие свойства. В результате увеличения концентрации до 0,05 % уровень защиты меняется очень мало (рис. 2).

1) 20 ^оС; 2) 40 ^оС; 3) 60 ^оС; 4) 80 ^оС

Рисунок 2. Зависимость степени защиты от концентрации 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5

Также были изучены скорость коррозии и степень защиты в зависимости от температуры (табл. 1). Скорость коррозии существенно меняется с повышением температуры.

Таблица 1.

Изменение скорости коррозии и степени защиты нержавеющей стали при повышении температуры (pH=7, время 5 часов, концентрация ингибитора 2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5; 0,01%)

Анализ полученных результатов показывает, что при использовании в качестве ингибитора 0,01% 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5 в нейтральной среде скорость коррозии углеродистой стали Ст.3 увеличивается в несколько раз с повышение температуры. В интервале температур 20-80 °С скорость коррозии возрастает с 0,6 г/м²∙час до 15,45 г/м²∙час, а степень защиты снижается с 84,0 % до 71,0 %.

Кроме того, важно изучить скорость коррозии и уровень защиты стали при определенной температуре в различных средах (pH) раствора. Следующее количество раствора NaCl добавляли из раствора соляной кислоты для создания соответствующей среды (pH) раствора. рН=7; рН=2-0,0003% НCl; рН=1,5; 0,001% НCl; рН=1-0,01% НCl. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Изменение скорости коррозии и степени защиты раствора стали «Ст.3» в различных средах (рH) (время 5 часов, концентрация ингибитора (2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5; 0,01%), температура 60 ^oC)

Анализ результатов показывает, что при изменении от pH=7 до pH =1 скорость коррозии возрастает с 0,22 г/м²•час до 6,25 г/м²•час, а степень защиты снижается с 76,0 % до 5,0 %.

2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5 хорош как ингибитор коррозии металлов в нейтральной среде солевых растворов, но не проявляет ингибирующих свойств в кислой среде солевых растворов.

По результатам исследований целесообразно использовать ацетилендиолы в качестве ингибитора коррозии металлов в нейтральных и щелочных средах.

Результаты скорости коррозии и степени защиты при использовании ацетилендиолов в качестве ингибиторов коррозии металлов представлены в табл. 3.

Результаты эксперимента показывают, что ингибирующее свойство ацетилендиолов в нейтральной среде выше, чем у соответствующих винилокси- и дивинилоксисоединений. Также по сравнению с алифатическим кетоном и алифатическим дикетоном показано, что ацетилендиол и его эфиры, синтезированные на основе ароматического кетона, обладают более высокими ингибирующими свойствами. Степень защиты 0,01% раствора ацетилендиолов, синтезированных на основе метилэтилкетона, ацетилацетона и ацетофенона в качестве ингибитора, при 20 ^оС составляет 62,0 и 73,2 и 84,0% соответственно. В их присутствии скорость коррозии составляет 1,02, 0,86 и 0,60 соответственно, а в отсутствие ингибитора равна 1,6 г/м²∙ч. Степень защиты и скорость коррозии ингибитора «CONQOR 404», используемого на практике в качестве контроля, составляют 86,0% и 0,5 г/м²∙ч соответственно. Уровень защиты и скорость коррозии при различных температурах (20, 40, 60, 80) определяли в присутствии препаратов.

Таблица 3.

Скорость коррозии и уровень защиты стали «Ст.3» в нейтральной среде (t=5 часов, концентрация ингибитора 0,01%)

По мере повышения температуры было замечено, что степень защиты уменьшалась для каждого случая и соответственно увеличивалась скорость коррозии.

Заключение

В заключение можно сказать, что вновь синтезированные препараты обладают свойством ингибировать коррозию металлов. 2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5 имеет 3 высокореакционных центра. Наличие ненасыщенной ацетиленовой (-С≡С-) связи, подвижного водорода ацетилена и гидроксильной группы свидетельствует о том, что 2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5 является биологически активным соединением. По результатам испытаний показано, что 2,5-дифенилгексин-3-диол-2,5 является относительно эффективным ингибитором. Созданные ингибиторы служат для предотвращения коррозии металлических конструкций и устройств и улучшения их эксплуатационных свойств.

Список литературы:

1. Хайдарова Г.Р. Ингибиторы коррозии для защиты нефтепромыслового оборудования // Современные проблемы науки и образования 2014, №6, -С. 42-47.
2. Б.Ф. Мухиддинов, А.Г. Махсумов, А.Т. Умрзаков, К.Ш. Ҳамраев, А.И. Раджабов. Влияние ацетиленовых спиртов на коррозию металлов // «Горно-металлургический комплекс достижения, проблемы и перспективы инновационного развития» Республиканской научно-технической конференции. Навои, 2016, - С. 331-332.
3. А.Р. Фархутдинова, Н.И. Мукатдисов, А.А. Елпидинский. Изучение влияние ингибиторов коррозии на эффективность реагентов-деэмулгаторов // Вестник Казанкого технологического университета, 2012, Т.15. №18. -С. 85-87.
4. Махсумов А.Г., Исмаилов Б.М., Абсалямова Г.М., Мирзаахмедова М.А. Ацетиленовые изотиоцианаты: синтез, свойства и их биологическая активность// Узбекский химический журнал. Ташкент-2019. -№ 6. - С. 59-70.
5. Юсупова Л.А., Нурманов С.Э., Абсалямова Г.М., Ибрагимова Г.К., Зохиджонов С.А. Синтез виниловых эфиров на основе 2,5-дифенилгексин-3-диола-2,5 и ацетилена // «Universum: химия и биология» Научный журнал, Москва, 2022, №5, -С. 7-12. (02.00.00. №2).
6. Ю.И. Кузнецов, Р.К. Вагапов, Р.В. Игошин. Возможности защиты в ингибиторами коррозии оборудования и трубопроводов в нефтегазовой промышленности // Журнал «Теория нефть и газ», 2010, №1. -С. 78.
7. Ф.М. Мустафин, Л.И. Быков, А.Г. Гумеров и др. Промысловые трубопроводы и оборудование. // М.: Недра-Бизнесцентр-2014. -С. 662.
8. L. Yusupova, S. Nurmonov, Sh. Obidov, S. Andaev, D. Kahhorov. Development of technology for the production of acetylene diols and their vinyl ethers // «Universum: Технические науки» Научный журнал. Москва 2021. Выпуск: 11(92) ноябрь 2021. Часть 6, -С. 75-83.
9. Юсупова Л, Нурманов С. Синтеза виниловых эфиров на основе диолов // Монография. Publisher: Lap Lambert Academic Publishing. ISBN: 978-620-4-72783-7. Beau Bassin. -2021. -129 с.
10. L. Yusupova, S. Nurmonov, G. Absalyamova, G. Khakimova. Technology for the production of vinyl esters based on acetylene and acetophenone // Spanish Journal of Innovation and Integrity, 2022, Vol. 5, ISSN: 27928268, -P. 221-226.
11. Трофимов Б.А., Опарина Л.А., Колыванов Н.А., Высоцкая О.В., Гусарова Н.К. Нуклеофильное присоединение к ацетиленам в сверх-основных каталитических системах. XVIII. Винилирование фенолов и нафтолов ацетиленом // Журнал органической химии. 2015. Т. 51, №2. - С. 200–206.