Синтез новых производных дифенилкарбазида на основе альфа-хлор-алкоксиметил эфиров и хлоразона и их исследование

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Бакинский государственный университет

Синтез новых производных дифенилкарбазида на основе б-хлор-алкоксиметил эфиров и хлоразона и их исследование

Байрамов Гияс Ильяс оглы

Введение

На основании б-хлор-алкоксиметил эфиров и хлоразона были синтезированы 8 новых производных дифенилкарбазида, ранее неизвестных в литературе. Проведено их исследование в качестве ингибиторов защиты от коррозии металлов в созданных сильно коррозионных средах. Было установлено, что эти новые соединения (особенно соединения, содержащие несколько функциональных групп и 10 атомов азота) даже при концентрации 2,5; 5; 10 мг/л обладают свойствами высокоэффективных ингибиторов.

Теоретическая часть

Во время синтезирования ранее нами новых производных соединений дифенилкарбазида и дифенилкарбазона и определения их ингибиторной способности, на основании полученных данных [1-3] можно утверждать, что органические соединения, содержащие несколько функциональных групп и много атомов азота, могут использоваться как экологически, так и экономически высокоэффективные ингибиторы защиты от коррозии металлов. В связи с этим был проведен синтез новых производных дифенилкарбазида на основе б - хлор - метил алкил и алкенил эфиров и хлоразона и получены 8 новых, ранее неизвестных в литературе, органических соединений, содержащих 10 атомов азота.

Основываясь на известные методы в литературе [4-8] был проведен синтез новых органических соединений, условно названных нами соединениями I-VIII. Процентный выход, физико-химические константы и показатели элементного анализа синтезированных новых органических соединений I-VIII приведены в табл. 1.

Таблица 1

Процентный выход, физико-химические константы и элементный анализ синтезированных новых производных дифенилкарбазида (cоединения I-VIII)

Где

Синтез соединений I-VIII был проведен нижеследующими этапами:

I. На первом этапе известными способами в литературе [4-7] были получены б-хлор-метил алкил и алкенил эфиры:

где R= - C₈H₁₇; -C₁₀H₂₁; -C₁₂H₂₅; -CH₂-CH = CCl-CH₃.

Структуры, составы, физико-химические константы и элементные анализы были определены известными методами. Полученные данные соответствовали показателям известным в литературе [4-7].

II. На втором этапе была проведена реакция б-хлор-метил-алкил и -алкенил эфиров с дифенилкарбазидом по известным методам в литературе [8-9]:

где R = -C₈H₁₇(I); -C₁₀H₂₁(II); -C₁₂H₂₅ (III); -CH₂-CH=CCl-CH₃ (IV)

III. На третьем этапе была проведена реакция N₂,N₄-диалкоксиметил- -N_1,N₅-дифенилкарбазидов (соед. I-IV) с хлоразоном:

Где

R = -C₈H₁₇(V); -C₁₀H₂₁(VI); -C₁₂H₂₅ (VII); -CH₂-CH=CCl-CH₃ (VIII).

дифенилкарбазид ингибитор корозия металл

Во время исследовательских работ по определению ингибиторной активности новых соединений I-VIII было установлено, что каждое из них по своей ингибиторной эффективности превосходит как взятый в качестве сырья для синтеза дифенилкарбазид, так и многие известные в литературе ингибиторные вещества. Исследовательские работы по определению ингибиторной эффективности новых производных дифенилкарбазида (соединения I-VIII) были проведены на основе известного в литературе [10] «гравиметрического» метода потери массы металла.

Установление эффективности синтезированных новых производных дифенилкарбазида (I-VIII) в качестве ингибитора коррозии стали проведено в четырехгорлых колбах в динамических условиях при постоянном перемешивании (600 об/мин.) коррозионной двухфазной смеси при 40 - 45⁰С. Образцы из стали 3 с общей поверхностью 2 см² перед испытанием шлифуются, обезжириваются соответствующим образом. Расход ингибитора рассчитывается на 1 л коррозионной среды. Время испытания 3 ч. Результаты исследования приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатели результатов исследования ингибиторной эффективности новых производных дифенилкарбазида (соединения I-VIII)

Как видно из табл. 2, даже при концентрации 2.5; 5; 10 мг/л полученные нами новые соединения I-VIII (особенно соединения V-VIII) по своим ингибиторным свойствам превышают взятое нами для сравнения известное в литературе [11] условно обозначенное нами А, ингибиторное вещество, получившее авторское свидетельство, даже при его концентрации 200 мг/л.

Исследования показали, что на эффект защиты оказывает влияние не только наличие или отсутствие кратной связи, а так же природа и количество функциональных групп и количество атомов азота. Все это способствует образованию комплекса между молекулой ингибитора и металлом и приводит к повышению степени защиты.

А так же вероятнее всего, что новые синтезированные соединения I-VIII адсорбируются на поверхности стали и, проявляя свою ингибиторную активность, положительно действуют на сталь, делая ее поверхность пассивной для коррозии. За счет наличия в составе новых соединений двойных связей, функциональных групп, атомов азота и за счет повышения плотности электронов в их составе поверхность стали становится пассивной к коррозии.

На основании исследовательской работы можно заявить, что синтезированные новые производные дифенилкарбазида (соединения I-VIII, а особенно соединения V-VIII) могут использоваться как высоко-эффективные ингибиторы защиты от коррозии стального технологического оборудования в нефтегазодобывающей, перерабатывающей промышленности, а так же и в нефтехимической промышленности.

Как видно из строения и состава соединений I-VIII можно вести исследования для использования их в разных направлениях, поэтому очень актуален синтез таких соединений в нефтехимической промышленности, а так же в промышленности органической химии.

Экспериментальная часть

Синтез N_2,N₄-диоктоксиметил-N_1,N₅ -дифенилкарбазида (1). В реакционную колбу помещают 2 г ZnCl₂, 24,23 г (0,1 г-моль) дифенилкарбазида (1,5-ди фенилкарбогидразид), прибавляют 150 мл этилового спирта, и при температуре 75⁰С перемешивают до полного растворения дифенилкарбазида. Затем из капельной воронки периодически добавляется 35,68г (0,2 г-моль) б-хлор-октоксиметилового эфира и в течение 6 часов перемешивается при температуре 76⁰С. При комнатной температуре реакционную смесь нейтрализуют, добавляя 100 мл 10 % раствора NaOH и промывают 200 мл дистиллированной воды. Органический слой извлекается диэтиловым эфиром, затем растворитель отгоняют водоструйным вакуумом и органический слой сушат над СаСl₂.

Синтезированный N_2,N₄-диоктоксиметил-N_1,N₅-дифенилкарбазид (I) от-гоняется на вакуумной установке.

Аналогично синтезу соединения I был проведен синтез N_2,N₄-дидeсоксиметил-N_1,N₅-дифенилкарбазида (II), N_2,N₄-диундесоксиметил-N_1,N₅- -дифенилкарбазида (III) и N_2,N₄-ди(2-хлор-5-оксогексен-2)-N_1,N₅-дифенил-карбазида (IV).

Составы и структуры синтезированных новых соединений были установлены на основании данных элементного анализа, ИК и масс спектров.

В ИК спектре этих соединений интенсивно проявляются полосы характеризующие простую эфирную группу С-О-С 1050, 1080 см^-1; связь С-N 1310, 1350 см^-1; СН₃ группу 1380, 1460, 2990,3030 см^-1; СН₂ группу 2950 см^-1; NH-N группу 1580 см^-1, NH группу 3400, 3450 см^-1; содержащуюся в ядре бензола С=С связь 1440-1465, 1500-1510, 1590-1610 см^-1; С₆Н₅ группу 700-780 см^-1.

В ИК-спектре соед. IV наряду с перечисленными выше характеристиками структуры интенсивно проявляются полосы, относящиеся к 2 - хлор-5-оксогексен-2 группе связь С = С 1640 см^-1; С-Сl связь 650 см^-1.

В масс-спектрах соединений I-IV было определено, что их молекулярным массам соответствуют молекулярные ионы 526 m/е, 582 m/е и 638 m/е и 479 m/е.

Синтез N₁,N₅-диазон-N₂,N₄-диоктоксиметил-N₁,N₅-дифенилкарбазида (V)

В реакционную колбу для синтеза помещают 2 г ZnCl₂, 44,5 г (0,2 г-моль) хлоразона, и прибавляют 150 мл метилового спирта. Смесь при температуре 60⁰С перемешивается в течение одного часа до полного растворения хлоразона. Затем из капельной воронки постепенно подают 52,6г (0,1 г-моль) N_2,N₄-диоктоксиметил -N₁N₅-дифенилкарбазид и в течение 8 часов реакционная смесь перемешивается при температуре 60⁰С. Затем при комнатной температуре реакционную смесь нейтрализуют, добавляя 100 мл 10%раствора NaOH и промывают 200 мл дистиллированной воды. Органический слой извлекается диэтиловым эфиром. Отгоняют эфир, реакционный продукт сушат над СаСl₂. На вакуумной установке выделяют N_1,N₅-диазон-N_2,N₄-диокток-симетил-N_1,N₅-дифенилкарбазид(V).

Синтез соединений N_1,N₅-диазон-N_2,N₄-дидесоксиметил-N_1,N₅-дифенил-карбaзида (VI), N_1,N₅-диазон-N_2,N₄-диундесоксиметил-N_1,N₅-дифенилкарбa-зида (VII) и N_1,N₅-диазон-N_2,N₄-ди(2-хлоp-5-оксогексен-2)-N_1,N₅-дифенил-карбазида (VIII) был проведен аналогично синтезу соединения V.

Составы и структуры синтезированных новых соединений дифенилкарбазида V-VIII были установлены на основании данных элементного анализа, масс и ИК-спектров.

В ИК-спектре этих соединений интенсивно проявляются полосы характеризующие простую эфирную группу С-О-С 1050, 1080 см^-1; СН₃-груп-пу 1380, 1460, 2990 см^-1; СН₂-группу 2950 см^-1; связь С-N1310-1350 см^-1; N-N-группу 1580 см^-1, в группе азона NH₂-группу 550, 1570, 3300 см^-1; содержащуюся в ядре бензола С = С связь 1440 , 1465, 1500 - 1510, 1590 - 1610 см^-1; С₆Н₅ группу 700 - 780 см^-1.

В ИК спектре соед. V-VIII наряду с перечисленными выше характеристиками структуры интенсивно проявляются полосы, относящиеся к 2-хлор-5-оксогексен-2 группе связь С=С 1640 см^-1; С-Сl связь 650 см^-1.

В масс-спектрах соединений V-VIII было определено, что их молекулярным массам соответствуют молекулярные ионы 896 m/е, 952 m/е и 1008 m/е и 851 m/е.

Литература

1. Байрамов Г.И. Синтез серо-, а так же азот-и серосодержащих новых органических соединений на основе 1-метил-1-хлор-2-октоксиметилциклогек-сана. // Химические проблемы. НАН Азербайджана. 2008. №1. С.96.

2. Байрамов Г.И. Синтез и исследование азотсодержащих новых органических соединений на основе 1,3-дихлорбутена-2. // Азерб. хим. журн., 2008. №2. С.102.

3. Рачев Х., Стефанова С. Справочник по коррозии. М.: Мир, 1982. С.62.

4. Исагулянц В.И. и др. 1,3-дихлорбутен-2 и новые препараты на его основе. // Журн. Успехи химии, 1964. т.XXXIII, вып. I, С.55.

5. Поконова Ю.В. Химия и технология галоген-эфиров - Л.: ЛГУ. 1982. С. 243.

6. Поконова Ю.В. Галлоиды эфиров. М.: Химия. 1966. С.57.

7. Байрамов Г.И. Дисс. …канд. хим. наук. Баку: ИНХП АН Азерб. ССР, 1988. С. 80, 82.

8. Байрамов Г.И. Синтез и исследование новых азотсодержащих органических соединений на основе эфиров б-хлор-алкоксиметила. //Химические проблемы. НАН Азербайджана. 2008. №4. С.628.

9. Байрамов Г.И. Синтез новых азотсодержащих органических соединений на основе 2,6-дихлор-5-оксогексен-2 эфира и их исследование. // Азерб. хим. журн., 2008. №3. С.179.

10. Жук Н.П. Курс коррозии и защита металлов. М.: Металлургия, 1968. С.361.

11. Шихмамедбекова А.З, Мамедьярова И.Ф, Байрамов Г.И и др. «N,N'-дифенил-N'-октоксиметил-гуанидин в качестве ингибитора коррозии стали в двухфазной системе». Автор. Свид. СССР. №1031141, 1983 г., А С. 07 С129/12; С 23 F 11/14.

Размещено на Allbest.ru