2-піридилзаміщені-5(6)-бензоілбензимідазоли та йодетилат 2-(піридил-4)-5(6)-бензоілбензимідазолу, як інгібітори корозії сталі в розчинах соляної кислоти

2-Піридилзаміщені-5(6)-бензоілбензимідазоли формул І-ІІІ C6H5 І 2-піридил ІІ 3-піридил ІІІ 4-піридил×Н2О N C N H O N та йодетилат 2-(піридил-4)-5(6)-бензоілбензимідазолу формули ІV C6H5 N C O N H +N C2H5 J IV і йодетилату 2-(піридил-4)-5(6)-бензоілбензімідазолу формули IV C6H5 N C O N H +N C2H5 J IV Синтезовані сполуки володіють інгібуючою активністю в 10%-ному розчині соляної кислоти і можуть бути використані для протикорозійного захисту різноманітного устаткування та медичних інструментів, виготовлених з вуглецевої сталі. В патентній та науково-технічній літературі відсутні дані про ці речовини та їх властивості. Найближчим до винаходу за технічним результатом є промисловий інгібітор ЧМ, що склада (13) N 28832 N H O І 2-піридил ІІ 3-піридил ІІІ 4-піридил, Н2О (BR-317) (11) N C UA C6H5 ється з важких фракцій при перегонці хінолінових основ (Алцыбеева А., Левин С. Ингибиторы коррозии метал лов. М.: Химия, 1968). Недоліками технічного інгібітора ЧМ є: 1. Низька інгібуюча активність при значних концентраціях (при 30°С і концентрації 0,8 г/л ступінь захисту містить усього 59,4%). 2. При підвищені температури ефективність інгібітора падає (при 60°С - 48,8%, при 90°С 42,3%). В основу винаходу поставлено задачу розширення асортименту високоефективних інгібіторів корозії сталі в кислих середовищах, діючих при низьких концентраціях, а також при підвищених температурах шляхом використання запропонованих 2-піридилзаміщених-5(6)-бензоілбензімідазолів І-ІІІ та йодетилату 2-(піридил-4)-5(6)-бензоілбензімідазолу IV як інгібіторів корозії сталі в розчинах соляної кислоти. Синтез основ І-ІІІ ведуть при нагріванні 3,4діамінобензофенона та відповідних піридинкарбонових кислот при 190-200°С в середовищі поліфосфорної кислоти (ПФК), яка служить водночас каталізатором та розчинником. Процеси здійсняються за такими схемами: (19) Винахід відноситься до галузі органічної хімії, конкретно - до 2-піридилзаміщених-5(6)-бензоілбензімідазолів формул І-ІІІ A як інгібітори корозії сталі в розчинах соляної кислоти. 28832 ПФК C6H5 NH2 + HOOC NH2 C C6H5 N C N H N O O V C6H5 N C O + C2H5J N I-III C6H5 N . H2O + N H N C N H O +N J C2H5 IV 3,4-діамінобензофенон (ІV) та ПФК - відомі речовини та методики їх одержання описані в хімічній літературі. Одержання солі IV ведуть при короткотерміновому нагріванні гідрату 2-(піридил-4)-5(6)бензоілбензімідазолу з йодистим етилом в середовищі ізопропілового спирту. Одержані кінцеві продукти І-ІІІ уявляють з себе білі кристалічні речовини, продукт IV - кристалічна речовина зеленого кольору, будова яких підтверджена методами елементного аналізу, ІЧ- та ІМРспектроскопії. Дослідження інгібуючих властивостей нових синтезованих речовин проводили за "Уніфікованою методикою промислових испытів інгібіторів і піностворювачів, що застосовуються при травленні сталі в неокислюваних мінеральних кислотах" (Днепропетровск: ДмеТи, 1978) на модельних зразках сталі (Ст. 3 кп) розміром 50х:25х2 мм. Як корозійне середовище використовують 10%-ні водні розчини соляної кислоти. Швидкість корозійного руйнування визначали гравіметричним методом на п'яти паралельних зразках. Ефективність інгібуючих домішок оцінювали за величиною ступеню захисту (Z, %): Z= та є ефективними при корозії сталі в солянокислих середовищах при 30-90°С, значно перевищує антикорозійну активність прототипу - промислового інгібітора ЧМ (див. таблицю) і можуть використовуватися для антикорозійного захисту устаткування, що працює в агресивних середовищах в хімічній промисловості, а також для захисту медичних інструментів в агресивних дезинфікуючих середовищах. Приклад 1. Одержання 2-(піридил-2)-5(6)-бензоілбензімідазолу І (ИК-329) Суміш 2,12 г (0,01 моль) 3,4-діамінобензофенона і 2,46 г (0,08 моль) піколінової кислоти у 30 г ПФК нагрівають 3-4 години при 190-200°С, реакційну масу охолоджують до 80°С та обробляють аміаком. Одержують 2-(піридил-2)-5(6)-бензоілбензімідазол, т. пл 106-108°С (із водного етилового спирту). Вихід 1,78 г (62%). Знайдено, %: С 75,87; Н 4,64; N 14,02: С19H13N3O. Вирахувано, %: C 76,23; Н 4,39; N 14,04. Приклад 2. Одержання 2-(2-піридил-3)-5(6)бензоілбензімідазолу ІІ (ИК-320) Аналогічно прикладу 1 із 2,12 г (0,01 моль) 3,4діамінобензофенона і 2,46 г (0,02 моль) нікотинової кислоти в середовищі ПФК при нагріванні одержують 2-(піридил-3)-5(6)-бензоілбензімідазол, т. пл. 135-137°С (із водного метилового спирту). Вихід 2,06 г (72%). Знайдено, %: С 76,01; Н 4,35; N 14,01. С19H13N3O. Вирахувано, %: С 76,23; Н 4,39; N 14,04. Приклад 3. Одержання гідрату 2-(піридил-4)5(6)-беноілбензімідазоду III (ИК-317) Аналогічно прикладу 1 із 2,12 г (0,01 моль) 3,4діамінобензофенона і 2,46 г (0,02 моль) ізоікотинової кислоти одержують гідрат 2-(піридил-4)-5(6)бензоілбензімідазолу, т. пл. 55-56°С (із водного ізопропілового спирту). Вихід 2,3 г (74%). Знайдено, %: С 69,11; Н 4,67; N 13,04. С19H13N3O×H2O. Вирахувано, %: С 71,90; Н 4,77; N 13,24. ІЧ-спектр, n, см-1D 1620 (С=0); 3360 (NH). Приклад 4. Одержання йодетилату 2-(піридил4)-5(6)-бензоілбензімідазолу IV (ИК-312) До 3,17 г (0,01 моль) гідрату 2-(піридил-4)-5(6)бензоілбензімідазолу III в 30 мл ізопропілового спірту додають 3,12 г (0,01 моль) йодистого етилу та кип'ятять на водяній бані 3-3,5 години. Осадок зеленого кольору перекристалізовують з етилово Ko - K × 100% , Ko де: Ко і К - швидкості розчину металу в агресивному середовищі без інгібітора та з інгібітором, відповідно, в г/м2 год. Довгочасність досліджень 6, 3 та 1 година, відповідно, при температурах 30, 60 та 90°С. Дослідження речовин I-IV показали, що вони забезпечують в 10%-ному розчині соляної кислоти ступінь захисту металів при концентраціях 0,050,8 г/л та температурах 30, 60, 90°С, яка дорівнює: для речовини І (ИК-328) 39,2-62,2; 36,2-70,2; 40,3-57,4; для речовини II (ИК-320) 37,0-66,7; 34,2-69,8; 39,0-55,9; для речовини III (ИК-317) 42,5-72,2; 39,7-75,3; 44,5-61,4; для речовини IV (ИК-312) 44,9-80,9; 42,5-86,2; 37,7-77,7 2 28832 9,23; J 27,87. ІЧ-спектр, n, см-1: 1600 (С=0); 3290 (NH). го спирту, т. пл. більше 300°С. Вихід 2,45 г (54%). Знайдено, %: С 54,88; Н 3,40; N 9,16; J 27,90. C21H18N3JO. Вирахувано, %: С 55,39; Н 3,99; N Таблиця Ступінь захисту в 10%-ній HCl, Z % Інгібітор корозі] I ИК-329 II ИК-320 III ИК-317 IV ИК-312 ЧМ конц. г/л 0,05 0,1 0,5 0,8 0,06 0,1 0,5 0,8 0,06. 0,1 0,5 0,8 0,05 0,1 0,5 0,8 0,05 0,1 0,5 0,8 30 39,2 55,2 63,2 62,2 37,0 54,2 59,4 66,7 42,5 59,7 64,9 72,2 44,9 68,8 78,6 80,9 19,5 38,6 54,2 59,4 Т, °C 60 36,2 52,3 75,0 70,2 34,2 45,4 68,0 69,8 39,7 50,9 73,5 75,3 42,5 64,0 77,5 86,2 15,8 32,5 40,6 48,8 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 90 40,3 52,6 58,2 57,4 39,0 53,3 54,8 55,9 44,5 58,8 60,3 61,4 37,7 61,9 75,6 77,7 7,9 27,3 31,8 42,3