CC BY
32
УДК 547.32:620.197.3
DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2020.1.11
СИНТЕЗ АМИДОВ НЕОДЕКАНОВОИ КИСЛОТЫ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ В КАЧЕСТВЕ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ стали В СОЛЯНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ
© С. О. Бондарева*, Т. Р. Нугуманов, Ю. И. Муринов
Уфимский Институт химии УФИЦРАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 69.
Тел.: +7 (347) 235 54 00.
* Email: bondarevaso@anrb.ru
Амидоимидазолиновые ингибиторы широко применяются для защиты нефтегазопромысло-вого оборудования и в металлургии при кислотном травлении металлов Термической конденсацией неодекановой кислоты с диэтилентриамином или N-fi-аминоэтилпиперазином синтезированы N-2-{[(2-аминоэтил)амино]этил}неодеканамид, М-[2-(пиперазин-1-ил)этил]неодекана-мид, М,М'-(Иминодиэтан-2,1-диил)-ди(неодеканамид), ^[2-(4-неодеканоилпиперазин-1-ил)этил]неоде-канамид и охарактеризованы методами ГЖХ, масс-спектрометрии, ИК, ЯМР 1Н и 13С-спектро-скопии. Гравиметрическим методом изучено влияние синтезированных соединений на коррозию стали Ст3 в растворах 1 и 5 M соляной кислоты.
Ключевые слова: диэтилентриамин, N-fi-аминоэтилпиперазин, моно- и диамиды неоде-кановой кислоты, ингибиторы кислотной коррозии.
Введение
Ингибиторы коррозии на основе имидазоли-нов широко применяются для защиты нефтегазо-промыслового оборудования [1-5] и в металлургии при кислотном травлении металлов [6-7]. Промышленным способом синтеза замещенных имида-золинов является конденсация карбоновых кислот или их эфиров с аминосодержащими компонентами в амиды и диамиды с последующей циклизацией последних в имидазолины [8], поэтому в промышленных имидазолиновых ингибиторах изначально присутствуют амиды и диамиды [9-10]. При хранении содержание амидов в ингибиторе увеличивается, поскольку замещенные имидазолины претерпевают гидролиз до амидов [11]. На этом основании авторы [12] считают целесообразным сразу синтезировать амидные ингибиторы, которые дешевле, более устойчивы при хранении и обладают хорошими антикоррозионными свойствами [13-17].
Ранее [18] нами было показано, что введение разветвленного заместителя в а-положение к реакционному центру затрудняет присоединение гидроксид-иона и, как следствие, замедляет скорость гидролиза имидазолинов. Следовательно, можно ожидать, что амиды на основе а, а'-разветвленной неодекановой кислоты будут значительно устойчивее к гидролизу, чем амиды жирных кислот, которые обычно применяют в качестве ингибиторов коррозии.
Поэтому целью настоящей работы было синтезировать простым одностадийный методом потенциально устойчивые к гидролизу моно- и диа-миды неодекановой кислоты и оценить их антикоррозионные свойства.
Экспериментальная часть
Синтез реагентов. Для синтеза использовали диэтилентриамин и N-p-аминоэтилпиперазин, предварительно перегнанные при 59-60 °С/2 и 85-88 °С/ 5 мм рт. ст. соответственно (ОАО «Каустик», Стерли-тамак), и неодекановую кислоту (техн. ExxonMobil
Chemical, США) без предварительной очистки. Соединения синтезировали термической конденсацией неодекановой кислоты с диэтилентриамином или N-ß-аминоэтилпиперазином в атмосфере азота, за ходом реакций следили с помощью ГЖХ.
К-2-{[(2-аминоэтил)амино]этил}неодекана-мид (1). К 1.05 г (~0.01 моль) диэтилентриамина медленно приливали 2.6 г (0.015 моль) неодекановой кислоты, выдерживали при 100 ± 10 °С в течение 0.5 ч, повышали температуру до 185 ± 5 °С и выдерживали в течение 2 ч с отводом воды, выделяющейся в процессе конденсации амина с карбо-новой кислотой, и охлаждали в токе азота до комнатной температуры. Остаток (2 г) сырого продукта растворяли в 10-15 мл хлороформа, в делительной воронке промывали органическую фазу свежими порциями 5 М раствора соляной кислоты (2-3 раза по 10 мл) до образования бесцветной водной фазы. Водные фазы объединяли, подщелачивали аммиачным буфером до рН 8-9 и экстрагировали хлороформом (10 мл). Экстракт трехкратно промывали 15% раствором аммиака для удаления не-прореагировавшей неодекановой кислоты, затем хлороформ отгоняли. Выход 1 - 0.52 г (20%), вязкое бледно-соломенное вещество. ИК спектр, V, см-1: 670-810 сл, ш (8NH), 1516-1538 с (5NHCO), 1634-1652 с (vC=O); 3320-3336 ср (vNH+vNHCO). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), 5, м. д.: 0.71-1.54 м (19Н, нео-CcHjc)), 2.56 т (2H, CH2CH2NH2, J=5.5 Гц), 2.62 т (2H, CH2NH, J=5.6 Гц), 2.68 т (2H, CH2NH2, J=5.2 Гц), 2.75 уш. с (2Н, NH2), 3.19 т (2H, CH2NHCO, J=5.4 Гц), 6.39 уш. с (Н, NHCO). Спектр ЯМР 13С (CDCl3), 5C, м. д.: 39.10 (CH2NHCO); 41.28 (OH2NH2); 41.86, 41.93, 42.08, 45.80 (C^); 48.55 (OH2NH); 51.28 (СН^Щ^); 177.34, 178.11, 178.44, 178.66 (NHCO). Масс-спектр, m/z: 258 [M - H]+.
К-[2-(пиперазин-1-ил)этил]неодеканамид (2). К 1.3 г (~0.01 моль) N-ß-аминоэтилпиперазина медленно приливали 2.6 г (0.015 моль) неодекановой
ISSN 1998-4812
Вестник Башкирского университета. 2020. Т. 25. №1
67
кислоты, выдерживали при 100 ± 10 °С в течение 0.5 ч и с отводом воды при 240 ± 5 °С в течение 2 ч, затем охлаждали в токе азота до комнатной температуры. Из реакционной массы целевой амид 2 выделяли по методике, приведенной выше для амида 1. Выход 2 - 1.45 г (51%), вязкое желто-коричневое вещество. ИК спектр, v, см-1: 755-830 сл, ш (SNH), 1533-1538 с (SNHCO), 1630-1635 с (vC=O); 3346 уш, ср (vNH+vNHCO). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), 5, м. д.: 0.811-1.69 м (19Н, нео-С9Н19), 2.44 м (4H, CH2N), 2.48 т (2H, C^CHNHCO, J=6.1 Гц), 2.57 уш. с (1Н, NH), 2.89 т (4H, СЩЖ, J=4.5 Гц), 3.32 т (2H, CH2NHCO, J=5.3 Гц), 6.37 уш. с (Н, NHCO). Спектр ЯМР 13С (CDCl3), 5C, м. д.: 35.62 (CH2NHCO); 41.59, 41.77, 45.55 (C^); 46.04 (CH2NH); 53.93 (CH2N); 56.73 (€H2CH2NHCO); 177.06, 177.18, 177.80, 178.04, 178.36 (NHCO). Масс-спектр, m/z: 284 [M - H]+.
N,N'-(Иминодroтан-2,1-диил)-ди(неодеканамид) (3) был охарактеризован нами ранее [19].
К-[2-(4-неодеканоилпиперазин-1-ил)этил] неодеканамид (4). К 1.3 г (~0.01 моль) N-ß-ами-ноэтилпиперазина медленно приливали 5.2 г (~0.03 моль) неодекановой кислоты, выдерживали при 100 ± 10 °С в течение 0.5 ч, с отводом воды при 240 ± 5 °С в течение 5 ч и при 270 ± 5 °С в течение 1 ч, затем охлаждали в токе азота до комнатной температуры. Продукт растворяли в хлороформе и последовательно промывали раствором 5 М соляной кислоты (дважды) для удаления амида 2, 15% раствором аммиака (трехкратно) для удаления не-прореагировавшей неодекановой кислоты, затем хлороформ отгоняли. Выход 4 - 0.66 г (15%), вязкое коричневое вещество. ИК спектр, v, см-1: 1538 с (5NHCO), 1616-1635 с (vC=O); 3359 ср (vNHCO). Спектр ЯМР 1H (CDCl3), 5, м. д.: 0.82-1.79 м (38H, нео-C9H19), 2.44 м (4H, CHN), 2.50 м (2H, (CH2CH2NHCO), 3.35 т (2H, CH2NHCO, J=5.4 Гц), 3.65 м (4H, CH2NCO), 6.25 уш. с (H, NHCO). Спектр ЯМР 13С (CDCl3), 5C, м. д.: 35.86 (CH2NHm); 41.80, 42.0, 42.10 (Cчеrв); 44.97, 45.76 (СЩЧСО); 55.88, 52.99 (€H2N); 56.56 (Ш2СИ2ШСО); 174.48, 174.93, 175.44, 177.01, 177.15, 177.77, 178.03 (NHCO). Масс-спектр, m/z: 438 [M - H]+.
Все синтезированные соединения представляют собой высококипящие смеси амидов (1, 2) или диамидов (3, 4) с изомерными алкильными заместителями.
Определение защитного действия амидов неодекановой кислоты. Скорость коррозии углеродистой стали Ст3 определяли гравиметрическим методом в ячейках объемом 50 мл, используя стальные пластинки прямоугольной формы размером 14.0 х 30.7 х 0.9 мм, в которых для крепления
ГЛ
О
Л'
H
H
NH,
\
О
Л'
H
H
О
A.
были высверлены отверстия диаметром 3.5 мм. Подготовку образцов и обработку результатов испытаний проводили согласно ГОСТ 9.505-86 [20]. Противокоррозионные свойства синтезированных соединений оценивали:
- в растворе 1 М соляной кислоты при температуре 25±1 °С в течение 72 ч без перемешивания;
- в растворе 5 М соляной кислоты при температуре 40±1 °С в течение 60 мин при интенсивном перемешивании.
Скорость коррозии (v), г/м-2 ч-1, рассчитывали по формуле:
_ ТЩ-Ш2
St 1 7
где: mj и m2 - соответственно масса образца до и после испытаний, г; S - площадь образца, м2; х - время испытаний, ч. Степень зашиты ингибиторов (Z) в процентах вычисляли по формуле:
Z _ х 1 0 0 % , (2)
То
где v0 и vt - соответственно скорости коррозии образца при травлении без ингибитора и с ингибитором, г/м-2 ч- .
Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Химия» УфИХ УФИЦ РАН и РЦКП «Агидель» УФИЦ РАН. ИК спектры записывали на ИК Фурье-спектрометре TENSOR 27 (Bruker) в пленке. Спектры ЯМР регистрировали на импульсном спектрометре «Bruker» Avance III, рабочие частоты 500.13 (H) и 125.47МГц (13C), растворитель -CDCl3, внутренний стандарт - ТМС. Анализ реагентов методом ГЖХ осуществляли на приборе Shimadzu GC-2014 при 200-320 °С, с колонкой SE-30 (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм). Масс-спектры зарегистрированы на жидкостном квадрупольном масс-спектрометре Shimadzu LCMS-2010EV химической ионизацией при атмосферном давлении (ХИАД) в режиме детектирования положительных и отрицательных ионов.
Результаты и их обсуждение
В работе [10] авторы утверждают, что в термических реакциях диэтилентриамина с декановой и пальмитиновой кислотами моноамиды не образуются: даже при эквимолярном соотношении реагентов они наблюдали образование диамидов. Однако хоть и с низким выходом (до 20%) нам удалось получить амид 1, при этом в реакционной смеси в сопоставимых количествах присутствовал и диамид 3. Увеличение времени синтеза приводило к уменьшению выхода 1 в пользу 3, а увеличение температуры - к циклизации целевого амида 1 в 1, 2-замещенный имидазолин:
О
-*- HN
О
Л.
/N^nAR
7 4 н
Ранее [19] при синтезе диамида 3 нами было показано, что при термической конденсации неодекановой кислоты с диэтилентриамином заданное мольное соотношение реагентов достигается введением в реакцию полуторного количества неодекановой кислоты. Диамид 3 (мольное соотношение диэтилентриамин:неодекановая кислота 1:3, 180210 °С, 5.5 ч) получали с умеренным выходом (5560%). Ацилирование МН2-группы N-ß-аминоэти-лпиперазина протекало легко, образования производного имидазолина и диамида 4 не наблюдали. Даже при мольном соотношении диэтилентриа-мин:неодекановая кислота, равном 1:3, и увеличении времени синтеза с 1 до 5 ч получали только амид 2 и фиксировали лишь следовые количества диамида 4. Увеличение температуры до 270 °С позволило с низким выходом (15%) проацилировать вторичный азот пиперазинового кольца амида 2. Поскольку при этой температуре наблюдалось и частичное осмоление реакционной массы, время реакции не увеличивали.
Таким образом, для антикоррозионных испытаний были синтезированы два водорастворимых (1, 2) и два водонерастворимых (3, 4) соединения. Предварительную оценку антикоррозионных свойств потенциальных ингибиторов осуществляли в статических условиях в растворе 1 М соляной кислоты при комнатной температуре [21]. Как следует из табл., в относительно «мягких» условиях все синтезированные нами соединения проявляют высокую антикоррозионную активность. В связи с этим, мы оценили возможность применения синтезированных реагентов в качестве ингибиторов коррозии при травлении стали соляной кислотой. Как правило, при травлении в стационарных ваннах для удаления окалины используют 15-20% растворы соляной кислоты, из-за ее высокой летучести тем-
пература травления обычно не превышает 30-40 °С [7; 20; 22]. Из данных, представленных в табл., видно, что по сравнению с предварительным экспериментом скорость коррозии незащищенных образцов выросла примерно в 40 раз.
В этих условиях водорастворимые амиды 1, 2 проявили низкую защитную способность даже при увеличении их концентрации до 0.5 г/л. Напротив, гидрофобные диамиды проявили хороший защитный эффект даже при концентрации 0.1 г/л. Из литературы известно [13], что гидрофобные ингибиторы с оптимальным гидрофильно-липофильным балансом, образующие стабильные эмульсии, являются более эффективными ингибиторами коррозии, чем ингибиторы, полностью растворимые в рабочей среде. Наличие мицелл приводит к образованию на поверхности металла самособирающегося монослоя [23-25], на гидрофобной части которого может происходить адсорбция последующего рыхлого мицеллярного слоя молекул ингибитора. По-видимому, по этой причине гидрофобные диамиды способны сформировать на поверхности металла более прочную защитную пленку, чем водорастворимые амиды.
С помощью микроскопа были сделаны снимки поверхности отполированных образцов стали Ст3 до и после травления растворами соляной кислоты без применения и с применением потенциального ингибитора 3. Полученные результаты приведены на рис.
По сравнению с исходным образцом (а) на образце (б) наблюдается сильный растрав поверхности, обработанной без ингибитора. Поверхность образца после травления соляной кислотой с применением диамида 3 (в) почти не повреждена, сохранились следы полировки.
Таблица
Результаты исследования защитной способности соединений 1-4
Концентрация HCl, моль-л"1 Соединение Концентрация ингибитора, гл"1 Скорость коррозии, г-м-2-ч-1 Степень защиты, %
- - 2.10 -
1 0.1 0.20 90.0
1.0 2 0.1 0.18 91.0
3 0.1 0.12 94.3
4 0.1 0.12 94.3
- - 80.10 -
0.1 66.70 16.7
1 0.2 59.80 25.3
0.5 56.15 29.9
0.1 56.20 29.8
5.0 2 0.2 42.05 47.5
0.5 35.56 55.6
3 0.1 5.29 93.4
0.2 4.01 95.0
4 0.1 5.60 93.0
0.2 4.0 95.0
ISSN 1998-4812
Вестник Башкирского университета. 2020. Т. 2S. №1
69
Рис. Поверхность отполированных образцов стали Ст3 а) перед травлением и после травления при 40±1 °С в течение 30 мин растворами 5 М соляной кислоты: б) без ингибитора; в) + 0,1 г/л соединения 3. Микрофотографии получены с помощью цифрового микроскопа Espada U1600X (х400), белый участок шкалы равен 25 мкм.
Выводы
Простым одностадийным методом термической конденсации неодекановой кислоты с диэти-лентриамином или N-ß-аминоэтилпиперазином синтезированы моно- и диамиды неодекановой кислоты и оценены их противокоррозионные свойства по отношению к стали Ст3 . Установлено, что в растворах с относительно низким содержанием соляной кислоты (1 М) все синтезированные нами соединения проявляют высокую антикоррозионную активность. Диамиды 3, 4 в концентрации 0.1 г/л обеспечивают высокий защитный эффект и в растворе 5 М соляной кислоты. Они могут быть рекомендованы в качестве потенциальных ингибиторов при солянокислотном травлении углеродистых сталей.
Работа выполнена по темам госзадания «Комплек-сообразование моно- и полидентатных сера-азото-рганических соединений с ионами металлов и фармако-нами» №AAAA-A20-120012090027-6 и «Методы хроматографии, масс-спектрометрии, ИК, УФ, ЭПР и ЯМР-спектроскопии для установления структуры и идентификации органических, биоорганических молекул и полимеров» №AAAA-A20-120012090029-0.
ЛИТЕРАТУРА
1. Finsgar M., Jackson J. Application of corrosion inhibitors for steels in acidic media for the oil and gas industry: A review // Corrosion Science. 2014. Vol. 86. Pp. 17-41.
2. Abd El-Lateef H. M., Abbasov V. M., Aliyeva L. I., Ismayi-lov T. A. Corrosion protection of steel pipelines against CO2 corrosion-A review // Chemistry Journal. 2012. Vol. 2. No 2. Pp. 52-63.
3. Jevremovic' I., Singer M., Nesic' S., Miskovic'-Stankovic' V. Inhibition properties of self-assembled corrosion inhibitor talloil diethylenetriamine imidazoline for mild steel corrosion in chloride solution saturated with carbon dioxide // Corrosion Science. 2013. Vol. 77. Pp. 265-272.
4. Фролов В. И. Противокоррозионная активность ингибитора «олазол» // Тр. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. 2009. №2. С. 165-175.
5. The Nouryon Company. Corrosion inhibitors for oilfield applications. URL: https://surfacechemistry.nouryon.com/ SiteAssets/pdfs/brochure-oilfield-corrosion-inhibitors-global.pdf.
6. Иванов Е. С. Ингибиторы коррозии в кислых средах. М.: Металлургия, 1986. 175 с.
7. Решетников С. М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. Л.: Химия, 1986. 144 с.
8. Bajpai D., Tyagi V. K. Fatty imidazolines: chemistry, synthesis, properties and their industrial applications // J. Oleo Sci. 2006. Vol. 55. No. 7. Pp. 319-329.
9. Тронова Е. А. Амиды и соли алифатических кислот -ингибиторы коррозии черных и цветных металлов в углеводородных и водных средах: дис. ... канд. хим. наук. СПб., 2016. 169 с.
10. Wu Y., Herrington Ph. R. Thermal reactions of fatty acids with diethylene triamine // J. Am. Oil Chem. Soc. 1997. Vol. 74. No. 1. Pp. 61-64.
11. Wafts M. M. Imidazoline hydrolysis in alkaline and acidic media-A review // JAOCS. 1990. Vol. 67. No. 12. Pp. 993-995.
12. Martin J. A., Valone F.W. The existence of imidazoline corrosion inhibitors // Corrosion. 1985. Vol. 41. No 5. Pp. 281-287.
13. Jovancicevic V., Ramachandran S., Prince P. Inhibition of carbon dioxide corrosion of mild steel by imidazolines and their precursors // Corrosion. 1999. Vol. 55. No 5. Pp. 449-455.
14. Vázquez-Vélez E., Gonzalez-Rodriguez J. G., Escalante-Pérez M. E., Mendoza J. M., Martínez-Gómez L. Use of fatty amide and anionic surfactant as corrosion inhibitors for carbon steel in different atmospheres // frit. J. Corros. Scale Inhib. 2019. Vol. 8. No. 1. Pp.123-138.
15. Porcayo-Calderon J., Regla I., Vazquez-Velez E., Martinez de la Escalera L. M., Canto J., Casales-Diaz M. Effect of the unsaturation of the hydrocarbon chain of fatty amides on the CO2 corrosion of carbon steel using EIS and real-time corrosion measurement // J. Spectroscopy. 2015. Article ID 184140. Pp. 1-13.
16. Kasshanna S., Rostron P. Novel synthesis and characterization of vegetable oil derived corrosion inhibitors // J. Mater. Environ. Sci. 2017. Vol. 8. No. 12. Pp. 4292-4300.
17. Abdel Hameed R. S., Alfakeer M., Abdallah M. Inhibiting properties of some heterocyclic amide derivatives as potential nontoxic corrosion inhibitors for carbon steel in 1.0 M sulfuric acid // Surf. Engin. Appl. Electrochem. 2018. Vol. 54. No. 6. Pp. 599-606.
18. Bondareva S. O., Lisitskii V. V., Yakovtseva N. I., Muri-nov Yu. I. Hydrolysis of 1, 2-disubstituted imidazolines in aqueous media // Russ. Chem. Bull. 2004. Vol. 53. No 4. Pp. 803-807.
19. Bondareva S. O., Nugumanov T. R., Nazarov I. S., Murinov Yu. I. Synthesis of an extractant based on neodecanoic acid for rare earth metal preconcentration and separation // Russ. J. Appl. Chem. 2019. Vol. 92. No 11. Pp. 1531-1536.
20. ГОСТ 9.505-86. Ингибиторы кислотной коррозии. Методы испытаний защитной способности при кислотном травлении металлов. Введ. 1986-18-9. М.: Изд-во стандартов. 1987. 15 с.
21. Aiad I. A., Hafiz A. A., El-Awady M. Y., Habib A. O. Some imidazoline derivatives as corrosion inhibitors // J. Surfact. Deterg. 2010. Vol. 13. No. 3. Pp. 247-254.
22. Розенфельд И. Л. Ингибиторы коррозии. М.: Химия, 1977. 352 с.
23. Ramachandran S., Tsai B. L., Blanco M., Chen H., Tang Y., Goddard W. A. Self-assembled monolayer mechanism for corrosion inhibition of iron by imidazolines // Langmuir. 1996. Vol. 26. No. 12. Pp. 6419-6428.
24. Zhang J., Liu J., Yu W., Yan Y., You L., Liu L. Molecular modeling of the inhibition mechanism of 1-(2-aminoethyl)-2-
alkyl-imidazoline // Corros. Sci. 2010. Vol. 52. No 6. Pp. 2059-2065.
25. Duda Y., Govea-Rueda R., Galicia M., Beltra'n H. I., Zamudio-Rivera L. S. Corrosion inhibitors: design, performance, and computer simulations // J. Phys. Chem. B. 2005. Vol. 109. No. 47. Pp. 22674-22684.
Поступила в редакцию 06.02.2020 г.
ISSN 1998-4812
BecTHHK EamKHpcKoro yHHBepcHTeTa. 2020. T. 25. №1
71
DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2020.1.11
SYNTHESIS OF NEODECANOIC ACID AMIDES AS CORROSION INHIBITORS FOR MILD STEEL IN HYDROCHLORIC ACID SOLUTIONS
© S. O. Bondareva*, T. R. Nugumanov, Yu. I. Murinov
Ufa Institute of Chemistry, Ufa Federal Research Center of RAS 69 Oktyabrya Avenue, 450054 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
Phone: +7 (347) 235 54 00.
*Email: bondarevaso@anrb.ru
Amide-type corrosion inhibitors have been used widely to protect mild steel in oil industry and during the acid pickling process. The authors of the article suppose that the introduction of a branched substituent into the a-position to the reaction center would result in more resistant to hydrolysis and oxidation derivatives. Therefore, the amide and diamide derivatives of diethylenetriamine and N-p-aminoethylpiperazine were synthesized by a convenient one-pot method of thermal condensation of amines with sterically hindered neodecanoic acid. The chemical structures of N-2-{[(2-aminoethyl)amino]ethyl}neodecanamide (1), N-[2-(pype-razine-1-yl)ethyl]neodecanamide (2), N,N'-(iminodiethane-2,2'-diyl)di(neodecanamide) (3), and N-[2-(4-neodecanoylpyperazine-1-yl)ethyl]neodecanamide (4) were confirmed by GC, APCI-MS, IR, 1H, and 13C NMR spectroscopy. The corrosion inhibition of mild steel in hydrochloric acid solutions by compounds 1-4 was studied using weight loss measurements. It was established that the corrosion inhibition activities of all the synthesized inhibitors at 0.1 g/l concentration in 1 mol/l HCl solutions were greater than 90%. Since all the prepared compounds effectively protected mild steel in hydrochloric acid solutions, they were tested as corrosion inhibitors for hydrochloric acid pickling of steel in 5 mol/l HCl solutions at 40 °C for 1 h with intense shaking. In this case a significant difference in inhibition activities was observed, and completely soluble inhibitors 1, 2 exhibited low values of the inhibition efficiency even at 0.5 g/l concentration. On the contrary, the hydrophobic compounds 3, 4 were effective in preventing corrosion: their inhibition efficiency reached up to 93% at 0.1 g/l. Thus, diamides 3, 4 can be recommended as potential corrosion inhibitors for hydrochloric acid pickling of mild steel.
Keywords: diethylenetriamine, N-p-aminoethylpiperazine, neodecanoic acid amides, neodecanoic acid diamides, acid corrosion inhibitors.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Finsgar M., Jackson J. Corrosion Science. 2014. Vol. 86. Pp. 17-41.
2. Abd El-Lateef H. M., Abbasov V. M., Aliyeva L. I., Ismayilov T. A. Chemistry Journal. 2012. Vol. 2. No 2. Pp. 52-63.
3. Jevremovic' I., Singer M., Nesic' S. Corrosion Science. 2013. Vol. 77. Pp. 265-272.
4. Frolov V. I. Tr. RGU neftti i gaza im. I. M. Gubkina. 2009. No. 2. Pp. 165-175.
5. The Nouryon Company. Corrosion inhibitors for oilfield applications. URL: https://surfacechemistry.nouryon.com/SiteAssets/pdfs/b rochure-oilfield-corrosion-inhibitors-global.pdf.
6. Ivanov E. S. Ingibitory korrozii v kislykh sredakh [Inhibitors of corrosion in acidic environments]. Moscow: Metallurgiya, 1986.
7. Reshetnikov S. M. Ingibitory kislotnoi korrozii metallov [Inhibitors of acid corrosion of metals]. Leningrad: Khimiya, 1986.
8. Bajpai D., Tyagi V. K. J. Oleo Sci. 2006. Vol. 55. No. 7. Pp. 319-329.
9. Tronova E. A. Amidy i soli alifaticheskikh kislot - ingibitory korrozii chernykh i tsvetnykh metallov v uglevodorodnykh i vodnykh sredakh: dis. ... kand. khim. nauk. Saint Petersburg, 2016.
10. Wu Y., Herrington Ph. R. J. Am. Oil Chem. Soc. 1997. Vol. 74. No. 1. Pp. 61-64.
11. Wafts M. M. JAOCS. 1990. Vol. 67. No. 12. Pp. 993-995.
12. Martin J. A., Valone F.W. Corrosion. 1985. Vol. 41. No 5. Pp. 281-287.
13. Jovancicevic V., Ramachandran S., Prince P. Corrosion. 1999. Vol. 55. No 5. Pp. 449-455.
14. Vâzquez-Vélez E. Int. J. Corros. Scale Inhib. 2019. Vol. 8. No. 1. Pp.123-138.
15. Porcayo-Calderon J., Regla I., Vazquez-Velez E. J. Spectroscopy. 2015. Article ID 184140. Pp. 1-13.
16. Kasshanna S., Rostron P. J. Mater. Environ. Sci. 2017. Vol. 8. No. 12. Pp. 4292-4300.
17. Abdel Hameed R. S., Alfakeer M., Abdallah M. Surf. Engin. Appl. Electrochem. 2018. Vol. 54. No. 6. Pp. 599-606.
18. Bondareva S. O., Lisitskii V. V., Yakovtseva N. I., Muri-nov Yu. I. Russ. Chem. Bull. 2004. Vol. 53. No 4. Pp. 803-807.
19. Bondareva S. O., Nugumanov T. R., Nazarov I. S., Murinov Yu. I. Russ. J. Appl. Chem. 2019. Vol. 92. No 11. Pp. 1531-1536.
20. GOST 9.505-86. Ingibitory kislotnoi korrozii. Metody ispytanii zashchitnoi sposobnosti pri kislotnom travlenii metallov. Vved. 198618-9. Moscow: Izd-vo standartov. 1987.
21. Aiad I. A., Hafiz A. A., El-Awady M. Y., Habib A. O. J. Surfact. Deterg. 2010. Vol. 13. No. 3. Pp. 247-254.
22. Rosenfeld I. L. Ingibitory korrozii [Corrosion inhibitor]. Moscow: Khimiya, 1977.
23. Ramachandran S., Tsai B. L., Blanco M., Chen H., Tang Y., Goddard W. A. Langmuir. 1996. Vol. 26. No. 12. Pp. 6419-6428.
24. Zhang J., Liu J., Yu W., Yan Y., You L., Liu L. Corros. Sci. 2010. Vol. 52. No 6. Pp. 2059-2065.
25. Duda Y., Govea-Rueda R., Galicia M., Beltra'n H. I. J. Phys. Chem. B. 2005. Vol. 109. No. 47. Pp. 22674-22684.
Received 06.02.2020.
