Научная статья на тему 'СИНТЕЗ N, N-ДИАЛЛИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АЛКОКСИАНИЛИНОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АНТИКОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА'

СИНТЕЗ N, N-ДИАЛЛИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АЛКОКСИАНИЛИНОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АНТИКОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
19
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНДЕКСЫ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ / КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ / КОЭФФИЦИЕНТЫ КОРРЕЛЯЦИИ / ПРОГНОЗ АНТИКОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ / УРАВНЕНИЕ РЕГРЕССИИ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Хуснитдинов Р.Н., Хурсан С.Л., Гатауллин Р.Р., Хуснутдинов Р.А., Мустафин А.Г.

Синтезированные на основе крупнотоннажных отходов и доступных продуктов нефтехимических производств диаллильные производные алкоксианилинов представляют интерес в качестве потенциальных ингибиторов коррозии для защиты нефтепромыслового оборудования и трубопроводов. Проанализирована корреляция между ингибирующими свойствами диаллильных производных алкоксианилинов и их электронным строением с применением таких индексов реакционной способности, как qN - заряд на атоме азота (анализ по Малликену), а.е., QN (NBO анализ), а.е., Ehomo - энергия высшей занятой молекулярной орбитали, эВ, Еlumo - энергия низшей вакантной молекулярной орбитали, эВ, µ - химический потенциал, эВ, µ = - (Еhomo + Еlumo)/2; π - жесткость по Пирсону, эВ, π = (Еlumo-Еhomo)/2; W - глобальный индекс электрофильности, эВ, W = µ2/2π. Установлено, что лучшая корреляционная зависимость наблюдается между эффективностью защиты от коррозии, зарядом на атоме азота и энергией высших занятых молекулярных орбиталей. С использованием найденных уравнений регрессии осуществлен прогноз, на основе которого предсказана структура диаллильных производных алкоксианилинов с высокой ингибирующей активностью. Предсказанные соединения синтезированы, и изучена их антикоррозионная активность. Расчетные значения степени защиты прогнозированных соединений, полученные с использованием уравнений регрессии для квантово-химических потенциалов, совпадают с экспериментальными степенями защиты в пределах точности эксперимента и стандартных ошибок расчетов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Хуснитдинов Р.Н., Хурсан С.Л., Гатауллин Р.Р., Хуснутдинов Р.А., Мустафин А.Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESIS OF N,N-DIALLYL DERIVATIVES OF ALKOXYANILINES AND STUDY OF THEIR ANTICORROSIVE ACTIVITY USING QUANTUM CHEMICAL PREDICTION

Diallyl derivatives of alkoxyanilines synthesized from large-tonnage waste and available products of petrochemical industries are of interest as potential corrosion inhibitors for protecting oilfield equipment and pipelines. The authors analyzed correlation between the inhibitory properties of diallyl derivatives of alkoxyanilines and the electronic structure on the basis of such reactivity indices as qN - the charge on the nitrogen atom (Mulliken analysis), a.u; QN - the charge on the nitrogen atom (NBO analysis), a.u.; Ehomo - the energy of the highest occupied molecular orbital, eV; Elumo - the energy of the lowest unoccupied molecular orbital, eV; µ - chemical potential, eV; π - Pearson rigidity, eV; W - global electrorophylity index, eV. It was found that the best correlation dependence is observed between the efficiency of protection against corrosion, the charge on the nitrogen atom, and the energy of the highest occupied molecular orbitals. Using the found regression equations, the structure of diallyl derivatives of alkoxyanilines with high inhibitory activity was predicted. The predicted compounds were synthesized, and their anticorrosive activity were studied. The calculated values of the degree of protection of the predicted compounds, obtained with the use of the regression equations for the quantum-chemical potentials, coincide with the experimental degrees of protection within the experimental accuracy and standard errors of calculations.

Текст научной работы на тему «СИНТЕЗ N, N-ДИАЛЛИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АЛКОКСИАНИЛИНОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АНТИКОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА»

УДК 620.197.3

DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2021.2.26

СИНТЕЗ N К-ДИАЛЛИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ АЛКОКСИАНИЛИНОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АНТИКОРРОЗИОННОЙ АКТИВНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА

© Р. Н. Хуснитдинов1, С. Л. Хурсан1, Р. Р. Гатауллин1, Р. А. Хуснутдинов1, А. Г. Мустафин2, И. Б. Абдрахманов1, А. Х. Фаттахов2*

1Уфимский институт химии УФИЦ РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 69.

2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

*ЕтаИ: а1_fatt@mail.ru

Синтезированные на основе крупнотоннажных отходов и доступных продуктов нефтехимических производств диаллильные производные алкоксианилинов представляют интерес в качестве потенциальных ингибиторов коррозии для защиты нефтепромыслового оборудования и трубопроводов. Проанализирована корреляция между ингибирующими свойствами диал-лильных производных алкоксианилинов и их электронным строением с применением таких индексов реакционной способности, как - заряд на атоме азота (анализ по Малликену), а.е., QN (ЫБО анализ), а.е., Екото - энергия высшей занятой молекулярной орбитали, эВ, Е1ито -энергия низшей вакантной молекулярной орбитали, эВ, л - химический потенциал, эВ, л = -(Еьото + Е1ито)/2; п - жесткость по Пирсону, эВ, п = (Е1ито-Е^от^/2; Ш - глобальный индекс электрофильности, эВ, Ш = ¡л2/2п. Установлено, что лучшая корреляционная зависимость наблюдается между эффективностью защиты от коррозии, зарядом на атоме азота и энергией высших занятых молекулярных орбиталей. С использованием найденных уравнений регрессии осуществлен прогноз, на основе которого предсказана структура диаллильных производных алкоксианилинов с высокой ингибирующей активностью. Предсказанные соединения синтезированы, и изучена их антикоррозионная активность. Расчетные значения степени защиты прогнозированных соединений, полученные с использованием уравнений регрессии для квантово-химических потенциалов, совпадают с экспериментальными степенями защиты в пределах точности эксперимента и стандартных ошибок расчетов.

Ключевые слова: индексы реакционной способности, квантово-химические параметры, коэффициенты корреляции, прогноз антикоррозионной активности, уравнение регрессии.

К1=К2=И, Я3= 0С2Н5 (6); К1=К2=И, Я3= ОС3Н7 (7); О

Известно, что в кислых средах высокой ингибирующей активностью обладают ароматические соединения с несколькими функциональными группами [1-12]. Ароматические амины, содержащие кислородсодержащие функциональные группы, проявили себя как ингибиторы коррозии [13-20]. Однако исследование взаимосвязи ингибирующей активности от структурных параметров в ряду этих соединений проводилось очень мало.

Целью настоящих исследований является изучение взаимосвязи между электронным строением молекул и их ингибирующей активностью в ряду оксиалкильных производных аллиланилинов, прогноз и синтез новых соединений с высокой ингиби-рующей активностью.

Материалы и методы исследований

Испытуемые соединения 1-8 (схема 1) были синтезированы, согласно методике [13].

Схема 1

r1=R2=H, R3=

(8).

R3

R2 R1

1-8

R-R2=R3=H (1); R - CH3, R2=R3=H (2); R'=R3=H, R2= CH3 (3); R'=R2=H, R3= CH3 (4); R'=R2=H, R3= OCH3 (5);

Результаты и их обсуждение

Синтезированные соединения были испытаны в качестве ингибиторов коррозии по методике [21].

Для синтезированных соединений были рассчитаны следующие квантово-химические параметры: qN - заряд на атоме азота (анализ по Малликену), а.е., Ом (N00 анализ), а.е., ЕЬото - энергия высшей занятой молекулярной орбитали, эВ, Е1ито -энергия низшей вакантной молекулярной орбитали, эВ, ц - химический потенциал, эВ, ц = - (ЕЬото + Е1ито )/2; п - жесткость по Пирсону, эВ, п = (Е1ито-Еьото)/2; W - глобальный индекс электрофильности, эВ, W = ц2/2п. Расчет проводили с помощью программы PCGAMESS (4 р) [22] в приближении БЗЬУР/б-ЗШ (а, р )+1ЕБРСМ (вода) [23] с полной оптимизацией строения исследуемого соединения. Соответствие найденной структуры минимуму поверхности потенциальной энергии контролировали расчетом набора частот колебаний молекулы. Во всех случаях установлено отсутствие мнимых частот колебаний.

В табл. 1 приведены квантово-химические параметры синтезированных диаллиланилинов и степени защитного действия ингибитора (2) по данным эксперимента и расчетов.

420

ХИМИЯ

Таблица 1

№ 1 Чк 1 Ок 1 ЕЬото | Е1ито | Ъ,эксп, % | Ъ расч.,%

1 -0.450 -0.478 -5.435 -0.245 41.0 38.2

2 -0.451 -0.511 -5.490 -0.236 44.9 -

3 -0.460 -0.474 -5.358 -0.176 50.1 52.1

4 -449 -0.485 -5.317 -0.236 59.9 59.5

5 -0.446 -0.491 -5.159 -0.329 86.0 87.9

6 -0.446 -491 -5.155 -0.326 86.7 88.7

7 -0.449 -0.489 -5.135 -0.324 90.1 92.3

8 -0.446 -0.490 -5.172 -0.353 87.8 -

Параметр Выборка Коэффициент корреляции Уравнение регрессии

Чк 1-8 0.39 Нет корреляции

Ок 1-8 0.1 Нет корреляции

Е1ито 1-8 0.78 Нет корреляции

ЕЬото 1-8 0.94 Нет корреляции

ЕЬото 1, 3-8 0.97 Ъ = 892.97±64.75+(156,88±7.30)хБЬото (1)

ЕЬото 1,3-7 0.99 Ъ = 856.09±38.40+(150,09±12.34)хБЬото (2)

Таблица 2

Схема 2

НО—V УкН2

Я = пС4Н9 (9);

(10),

„С1

-ИО—А т—N

9-11

(11)

№ Ч N Ок Е Ьото Е 1ито Ъ,эксп., % Ъ, расч., %

9 -0.449 -0.489 -5.132 -0.324 95.0 92.84

10 --0.448 -0.489 -5.124 -0.325 96.2 94.28

11 -0.449 -0.487 -5.130 -0.344 95.2 93.24

Таблица 3

В табл. 2 приведены результаты корреляционного анализа. Как видно из табл. 2, максимальная корреляционная зависимость в этом ряду соединений наблюдается для энергии высших занятых молекулярных орбиталей Е^ото. Для всей выборки коэффициент корреляции составляет 0.94. При исключении выпадающих соединений (2, 8) из общей выборки наблюдается повышение коэффициента корреляции, который достигает 0.99.

С использованием уравнения регрессии (2) была спрогнозирована высокая активность диаллильных производных 9-11 (табл. 3).

Соединения 9-11 были синтезированы по схеме 2 и испытаны на антикоррозионую активность. Результаты испытаний и квантово-химические параметры прогнозированных соединений приведены в табл. 3.

Полный набор соединений с удовлетворительной степенью точности может быть описан корреляционным уравнением:

Z = 1018.35 ± 29.48 + (180.34 ± 5.65) хЕИошо

Как видно из табл. 1, 3, расчетные значения степени защиты прогнозированных соединений,

полученные с использованием уравнения регрессии, совпадают в пределах точности эксперимента и стандартных ошибок расчетов.

В табл. 4 приведены квантово-химические потенциалы синтезированных соединений: химические потенциалы (ц), жесткость по Пирсону (п) и индексы электрофильности

В табл. 5 приведены результаты корреляционного анализа в ряду квантово-химических потенциалов синтезированных соединений.

Результаты корреляционного анализа (табл. 5) свидетельствуют о том, что в ряду квантово-химических потенциалов максимальной корреляционной зависимостью обладают химический потенциал (ц) и жесткость по Пирсону (п). При выборке 1-11 коэффициент корреляции для химического потенциала (ц) составляет 0.75. При удалении выпадающих (2, 3, 8) коэффициент корреляции достигает 0.95, а в случае жесткости по Пирсону при выборке 1-11 и 1,3-7, 9-11 коэффициент корреляции составляет 0.95. Для индекса электро-фильности корреляция отсутствует.

Таблица 4

№№ ц п W Z, эксп., % Z, рас., ц, % Z, рас п , %

1 2.840 2.595 1.554 41.0 37.2 45.2

2 2.863 2.627 1.560 44.8 - -

3 2.767 2.591 1.477 50.1 - 46.1

4 2.777 2.541 1.517 59.9 66.9 57.8

5 2.744 2.415 1.559 79.2 82.5 87.3

6 2.741 2.415 1.555 83.3 83.9 87.3

7 2.730 2.406 1.549 87.0 89.1 89.2

8 2.763 2.410 1.584 87.8 - -

9 2.728 2,404 1.548 95.0 90.0 90.0

10 2.724 2,399 1.547 96.2 92.0 91.0

11 2.737 2,393 1.565 95.2 - 92.1

Таблица 5

Параметр Выборка Коэффициент корреляции Уравнение регрессии

1-11 0.75

ц 1; 3-7; 9-11 1,4-7; 9-11 1, 4-7; 9; 10 0.76 0.93 0.95 Z = 1377.27±133.95-(471.46±48.62)хц

п 1-11 1; 3-7; 9-11 0.952 0.95 Z =620.64±40.84- 220.89±16.51)хй

W

1-11 1; 3-7; 9-11

0.19 0.24

Полный набор соединений с удовлетворительной степенью точности может быть описан для химического потенциала (ц) следующим уравнением: Z = 1377.06 ± 133.95 - (471.86 ± 48.62) ц А для квантово-химического потенциала жесткости по Пирсону (п) уравнение расчета степени защиты имеет следующий вид:

Z = 620.64 ± 40.84 - (220.89 ± 16.51) п Как видно из табл. 4, расчетные значения степени защиты прогнозированных соединений, полученные использованием уравнений регрессии для квантово-химических потенциалов, совпадают с экспериментальными степенями защиты в пределах точности эксперимента и стандартных ошибок расчетов.

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР 1Н и 13С записаны на импульсных спектрометрах «Bruker AM-300», «Bruker AMX-300» с рабочей частотой 300.13 МГц (1H) и 75.47 МГц (13C) и «Bruker Avance III 500 MHz» c рабочей частотой 500.13 МГц (1H), и 125.73 МГц (13C) с 5 мм QNP-датчиками при постоянной температуре образца 298K. Растворитель - CDCl3. Химические сдвиги в спектрах ЯМР 13С, 1Н, приведены в миллионных долях (м.д.) относительно сигнала внутреннего стандарта - тетраметилсилана (ТМС). Элементный анализ выполнен на приборе C-H-N «Analyzer M-185B». Для качественного анализа ТСХ использованы пластины Sorbfil ПТСХ-АФ-В (ЗАО Сорбполимер, Краснодар) с обнаружением веществ парами иода, раствором нингидрина. Используемые в синтезах реагенты и растворители тщательно высушены и перегнаны непосредственно перед употреблением по известным методикам.

Нет корреляции

Общая методика получения ^^ диаллилалкоксианилинов

К раствору 1.09 г (0.01 моль) п-аминофенола в 10 мл изопропанола добавляли 0.56 г (0.01 моль) КОН и 0.0092 моль соответствующего хлорпроиз-водного. Раствор перемешивали в течение 3-4 ч при комнатной температуре. В полученный раствор добавляли 5.0 мл триэтиламина и 0.0184 моля ал-лилхлорида. Далее реакционную массу нагревали до 80 °С и выдерживали при этой температуре до полного исчезновения исходного амина. После завершения реакции к смеси добавляли 20-25 мл воды и продукт экстрагировали эфиром (3х10 мл). Органический слой отделяли, промывали водой (3х10 мл) и высушивали над СаС12. После отгонки эфира продукт выделяли вакуумной перегонкой.

К,К-диаллил-4-бутоксианилин (9). Выход 3.1 г (95.1%). Бурая жидкость. Найдено, %: С 78.30; Н 9.41; N 5.69; С16Н23Ш. Вычислено, %: 78.32; Н 9.45; N 5.71. ИК-спектр (см-1): 980, 1680. Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 , м.д. I, Гц): 0.90 т (3Н, СН3, 1=3.58); 1.44 м (2Н, СН2), 1.67 м (2Н, СН2); 3.80 д (4Н, СН2, I = 5.60); 3.91 т (2Н, СН2 I = 3.3гц); 5.01 м (2Н, 2 СН); 5.09 м (2Н, 2 СН), 5.73 м (2Н, СН), 6.19 м (2Н, Аг), 7.16 м (2Н, Аг). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5, м.д.): 13.75 (СН3), 19.32 (СН2), 29.10 (СН), 63.30 (2СН2), 68.12 (СН2), 115.70 (2 АгС), 116.97 (2СН2), 119.43 (2АгС), 130.81 (2СН), 146,81 (АгС), 154.33 (АгС).

К,К-диаллил-4-{[1-метилбут-2-ен-1-ил]окси}анилин (10). Выход 3.21 г (95.5%). Бурая жидкость. Найдено, %: С 79.30; Н 9.00; N 5.44; С17Н23Ш. Вычислено, %: С 79.33; Н 9.01; N 5.38. С17Н23Ш. ИК-спектр (у, см-1): 983, 1683. Спектр

422

ХИМИЯ

ЯМР 1Н (СБС13, 5 , м.д. I, Гц): 1.31 д (3Н, СН3, I = 1.1), 1.62 д (3Н, СН3, I = 2.09), 3.75 д (2Н, СН2, I = 15.6), 4.53 м (1Н, ОН), 4.95 - 5.09 м (2Н, СН2), 5.51 - 5.56 м (2Н, СН), 5.63 - 5.75 м (2Н, СН), 6.116.65 м (4Н, АгН). Спектр ЯМР 13С (СБС13, (5,м .д.) : 18.20 (СН3), 20.93 (СН3), 53.21 (2СН2), 76.93 (СН), 115.71 (2АгС). 116.69 (2АгС), 117.01 (2СН2), 126.79 (СН), 130.81 (2СН), 137.75 (СН), 148.94 (АгС), 150.91 (АгС).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

К,К-диаллил-4-(циклопент-2-ен-1-илокси)анилин (11). Выход 3.21 г (96.1%). Бурая жидкость. Найдено, %: С 80.58; Н 8.22; N 5.50; С17Н21Ш. М 255.35. Вычислено, %: С 79.96; Н 8.29; N 5.49 ИК-спектр (у, см-1): 985, 1685. Спектр ЯМР 1Н (СБС13, 5 , м.д. I, Гц): 1.74-2.36 м (4Н, 2СН2), 3.69 д (2Н, СН2, I = 15.80), 4.95 м (4Н, 2СН2), 5.21 м (1Н, СН), 5.48 м (1Н, СН), 5.67 м (2Н, СН), 6.05 м (1Н, СН), 6.11 м (2Н, АгН), 6.62 м (2Н, АгН). Спектр ЯМР 13С (СБС13, 5,м .д .) : 28.65 (СН2), 32.33 (СН2), 53.21 (2СН2), 85.24 (СН), 115.69 (2АгС). 116.38 (2АгС), 117.01 (2СН2), 130.79 (2СН), 133.85 (СН), 136.98 (СН), 146.95 (АгС), 151.31 (АгС).

ЛИТЕРАТУРА

1.

Розенфельд И. Л. Ингибиторы коррозии. М.: Химия, 1977. 352 с.

2. Решетников С. М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. Л.: Химия, Ленингр. отд-е, 1986. 141с.

3. Иванов Е. С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. М.: Металлургия, 1986. 175 с.

4. Саакиян Л. С., Ефремов А. П. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии. М.: Недра, 1982. 206 с.

5. Легезин Н. Е., Глазов Н. П., Кессельман Г. С., Куто-вая А. А. Защита от коррозии промысловых сооружений в газовой и нефтедобывающей промышленности. М.: Недра, 1973. 168 с.

6. Гоник А. А. Сероводородная коррозия и меры ее предупреждения. М.: Недра, 1966. 175 с.

7. Григорьев В. П., Экилик В. В. Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии. Ростов н/Д: изд-во РГУ, 1978. 184 с.

8. Free M. L. Development and Application of Useful Equations to Predict Corrosion Inhibition by Different Surfactants in Various Aqueous Environments // Corrosion. 2002. Vol. 58. No. 12. Pp. 1025-1030.

9. Durnie W., Demarco R., Jefferson A., Kinsella B. Development of a Structure-Activity Relationship for Oil Field Corrosion Inhibitors // J. Electrochem. Soc. 1999. Vol. 146. No. 5. P. 1751.

10. Awad G. H., Asaad A. N., Abdel Gaber A. M., Massoud S. S. Quantum-mechanically interpreting the role of polyamines in

acid corrosioninhibition // Protection of metals. 1997. Vol. 33. No. 6. Р. 509-516.

11. Бугай Д. Е., Габитов А. И., Бреслер И. Г. Использование квантовохимических индексов защитной способности ингибиторов коррозии при интерпретации механизма защитного действия // ДАН СССР. 1990. Т. 314. №2. С. 384-386.

12. Бугай Д. Е., Голубев В. М., Лаптев А. Б., Ляпина Н. К., Голубев И. В., Рахманкулов Д. Л. О защитных свойствах некоторых аминов, кетосульфидов, ацеталей и их аналогов при ингибировании коррозии под напряжением строительной стали // Баш. хим. ж-л. 1996. Т. 3. №4. С. 48.

13. Абдрахманов И. Б., Мустафин А. Г., Шарафутдинов В. М. Перегруппировка Кляйзена в ряду ароматических аминов. Уфа: Гилем, Башк. Энцик., 2014. 168 с.

14. Гатауллин Р. Р., Хазиев Э. В., Хуснитдинов Р. Н., Борисов И. М., Абдрахманов И. Б. // ЖПХ. 2001. Т. 74. №11. С.1850-1852.

15. Абдрахманов И. Б., Гимадиева А. Р., Мустафин А. Г., Шарафутдинов В. М. Амино-перегруппировка Кляйзена и превращения орто-алкенилариламинов. М.: Наука, 2020. 165 с.

16. Хуснутдинов Р. А., Хурсан С. Л., Хуснитдинов Р. Н., Ша-рафутдинов В. М., Красько С. А., Мустафин А. Г., Абд-рахманов И. Б. Синтез пентенилариламинопиридинийхло-ридов и исследование их антикоррозионных свойств // Баш. хим. ж-л. 2019. Т. 26. №2. С. 92-95.

17. Хуснитдинов Р. Н., Хурсан С. Л., Хуснитдинов К. Р., Сапожников Ю. Е., Колбин А. М., Мустафин А. Г., Абдрах-манов И. Б. Прогноз антикоррозионной активности в ряду циклопентенилариламинов // Баш. хим. ж-л. 2012. Т. 19. №1. С. 85-90.

18. Хуснитдинов Р. Н., Хурсан С. Л., Хуснитдинов К. Р.., Красько С. Л, Мустафин А. Г., Абдрахманов И. Б. Прогноз антикоррозийной активности и синтез потенциально активных соединений с выраженной ингибирующей активностью в ряду производных тетрагидрохинолина // Баш. хим. ж-л. 2019. Т. 26. №3. С. 34-37.

19. Хуснитдинов Р. Н., Нигматуллин Н. Г., Хурсан С. Л., Хуснитдинов К. Р., Колбин А. М., Мустафин А. Г., Абд-рахманов И. Б. Прогноз антикоррозионной активности в ряду алкенилариламинов // Вестник Башкирского университета. 2011. Т. 16. №3. С. 676-678.

20. Хуснитдинов Р. Н., Хурсан С. Л., Хуснитдинов К. Р., Хамитов Э. М., Колбин А. М., Мустафин А. Г., Абдрахма-нов И. Б. // Прогноз антикоррозионной активности в ряду пентенилариламинов и промышленное их внедрение // Журн. прикл. химии. 2012. №8. С. 1243-1246.

21. ОСТ 39-099-79. Ингибиторы коррозии. Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах. Уфа: ВНИИСПТнефть, 1980.

22. Granovsky А. А. URL: http: // assik/chem.msu.su/gran/amess/ ndex.html

23. Stephens P. J., Delvin F. J., Chabalovcky C. F., Frisch M. J. Ab initio calculation of vibrational absorption and circular dichroism spectra using density functional force fields // J. Phys. Chem. 1994. Vol. 98. Рр. 11623-11627.

Поступила в редакцию 12.03.2021 г. После доработки - 11.05.2021 г.

ISSN 1998-4812

BecTHHK EamKHpcKoro yHHBepcHTeTa. 2021. T. 26. №2

423

DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2021.2.26

SYNTHESIS OF N,N-DIALLYL DERIVATIVES OF ALKOXYANILINE S AND STUDY OF THEIR ANTICORROSIVE ACTIVITY USING QUANTUM

CHEMICAL PREDICTION

© R N. Khusnitdinov1, S. L. Khursan1, R R Gataullin1, R A. Khusnutdinov1, A. G. Mustafin2, I. B. Abdrakhmanov1, A. Kh. Fattakhov2*

1Ufa Institute of Chemistry, Russian Academy of Sciences 71 Oktyabrya Avenue, 450054 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

2Bashkir State University 32 Zaki Validi Street, 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

*Email: al_fatt@mail.ru

Diallyl derivatives of alkoxyanilines synthesized from large-tonnage waste and available products of petrochemical industries are of interest as potential corrosion inhibitors for protecting oilfield equipment and pipelines. The authors analyzed correlation between the inhibitory properties of diallyl derivatives of alkoxyanilines and the electronic structure on the basis of such reactivity indices as qN - the charge on the nitrogen atom (Mulliken analysis), a.u; QN - the charge on the nitrogen atom (NBO analysis), a.u.; Ehomo -the energy of the highest occupied molecular orbital, eV; Elumo - the energy of the lowest unoccupied molecular orbital, eV; ^ - chemical potential, eV; n - Pearson rigidity, eV; W -global electrorophylity index, eV. It was found that the best correlation dependence is observed between the efficiency of protection against corrosion, the charge on the nitrogen atom, and the energy of the highest occupied molecular orbitals. Using the found regression equations, the structure of diallyl derivatives of alkoxyanilines with high inhibitory activity was predicted. The predicted compounds were synthesized, and their anticorrosive activity were studied. The calculated values of the degree of protection of the predicted compounds, obtained with the use of the regression equations for the quantum-chemical potentials, coincide with the experimental degrees of protection within the experimental accuracy and standard errors of calculations.

Keywords: reactivity indices, quantum-chemical parameters, correlation, correlation coefficients, prediction of anticorrosive activity, regression equation.

Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.

REFERENCES

1. Rosenfield I. L. Ingibitory korrozii [Corrosion inhibitors]. Moscow: Khimiya, 1977.

2. Reshetnikov S. M. Ingibitory kislotnoi korrozii metallov [Inhibitors of acid corrosion of metals]. Leningrad: Khimiya, Leningr. otd-e, 1986.

3. Ivanov E. S. Ingibitory korrozii metallov v kislykh sredakh [Inhibitors of corrosion of metals in acidic environments]. Moscow: Metallurgiya, 1986.

4. Saakiyan L. S., Efremov A. P. Zashchita neftepromyslovogo oborudovaniya ot korrozii [Protection of oilfield equipment from corrosion]. Moscow: Nedra, 1982.

5. Legezin N. E., Glazov N. P., Kessel'man G. S., Kutovaya A. A. Zashchita ot korrozii promyslovykh sooruzhenii v gazovoi i neftedobyvayushchei promyshlennosti [Corrosion protection of field structures in the gas and oil industry]. Moscow: Nedra, 1973.

6. Gonik A. A. Serovodorodnaya korroziya i mery ee pre-duprezhdeniya [Hydrogen sulfide corrosion and measures preventing it]. Moscow: Nedra, 1966.

7. Grigor'ev V. P., Ekilik V. V. Khimicheskaya struktura i zashchitnoe deistvie ingibitorov korrozii [Chemical structure and protective action of corrosion inhibitors]. Rostov n/D: izd-vo RGU, 1978.

8. Free M. L. Corrosion. 2002. Vol. 58. No. 12. Pp. 1025-1030.

9. Durnie W., Demarco R., Jefferson A., Kinsella B. J. Electrochem. Soc. 1999. Vol. 146. No. 5. Pp. 1751.

10. Awad G. H., Asaad A. N., Abdel Gaber A. M., Massoud S. S. Protection of metals. 1997. Vol. 33. No. 6. Pp. 509-516.

11. Bugai D. E., Gabitov A. I., Bresler I. G. DAN SSSR. 1990. Vol. 314. No. 2. Pp. 384-386.

12. Bugai D. E., Golubev V. M., Laptev A. B., Lyapina N. K., Golubev I. V., Rakhmankulov D. L. Bash. khim. zh-l. 1996. Vol. 3. No. 4. Pp. 48.

424

XHMHtf

13. Abdrakhmanov I. B., Mustafin A. G., Sharafutdinov V. M. Peregruppirovka Klyaizena v ryadu aromaticheskikh aminov [Claisen rearrangement in the series of aromatic amines]. Ufa: Gilem, Bashk. Entsik., 2014.

14. Gataullin R. R., Khaziev E. V., Khusnitdinov R. N., Borisov I. M., Abdrakhmanov I. B. ZhPKh. 2001. Vol. 74. No. 11. Pp. 1850-1852.

15. Abdrakhmanov I. B., Gimadieva A. R., Mustafin A. G., Sharafutdinov V. M. Amino-peregruppirovka Klyaizena i prevrashcheniya orto-alkenilarilaminov [Claisen amino-rearrangement and transformations of ortho-alkenylarylamines]. Moscow: Nauka, 2020.

16. Khusnutdinov R. A., Khursan S. L., Khusnitdinov R. N., Sharafutdinov V. M., Kras'ko S. A., Mustafin A. G., Abdrakhmanov I. B. Bash. khim. zh-l. 2019. Vol. 26. No. 2. Pp. 92-95.

17. Khusnitdinov R. N., Khursan S. L., Khusnitdinov K. R., Sapozhnikov Yu. E., Kolbin A. M., Mustafin A. G., Abdrakhmanov I. B. Bash. khim. zh-l. 2012. Vol. 19. No. 1. Pp. 85-90.

18. Khusnitdinov R. N., Khursan S. L., Khusnitdinov K. R.., Kras'ko S. L, Mustafin A. G., Abdrakhmanov I. B. Bash. khim. zh-l. 2019. Vol. 26. No. 3. Pp. 34-37.

19. Khusnitdinov R. N., Nigmatullin N. G., Khursan S. L., Khusnitdinov K. R., Kolbin A. M., Mustafin A. G., Abdrakhmanov I. B. Vestnik Bashkirskogo universiteta. 2011. Vol. 16. No. 3. Pp. 676-678.

20. Khusnitdinov R. N., Khursan S. L., Khusnitdinov K. R., Khamitov E. M., Kolbin A. M., Mustafin A. G., Abdrakhmanov I. B. Zhurn. prikl. khimii. 2012. No. 8. Pp. 1243-1246.

21. OST 39-099-79. Ingibitory korrozii. Metod otsenki effektivnosti zashchitnogo deistviya ingibitorov korrozii v neftepromyslovykh stochnykh vodakh. Ufa: VNIISPTneft', 1980.

22. Granovsky A. A. URL: http:. assik/chem.msu.su/gran/amess/ndex.html

23. Stephens P. J., Delvin F. J., Chabalovcky C. F., Frisch M. J. J. Phys. Chem. 1994. Vol. 98. Pp. 11623-11627.

Received 12.03.2021. Revised 11.05.2021.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.