高效有機(jī)緩蝕劑的構(gòu)效關(guān)系研究及分子設(shè)計(jì).pdf

1、H2S、CO2腐蝕是世界石油工業(yè)中常見的腐蝕類型，對我國石油工業(yè)的發(fā)展也產(chǎn)生了非常大的影響。在H2S、CO2腐蝕防護(hù)中，使用緩蝕劑是國內(nèi)外腐蝕防護(hù)的一種重要手段。目前所報(bào)道的緩蝕劑中抗高濃度H2S和高濃度CO2腐蝕的不多，并且價(jià)格較高，針對性很強(qiáng)，有待進(jìn)一步研究開發(fā)。本文選取油田常用的15種十一烷基咪唑啉類緩蝕劑為研究對象，將應(yīng)用在藥物分子設(shè)計(jì)方面的定量構(gòu)效關(guān)系方法移用到緩蝕劑分子設(shè)計(jì)上，并通過理論和實(shí)驗(yàn)方法對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。通過系統(tǒng)

2、的分析研究得到如下結(jié)果：
　　 采用量子化學(xué)密度泛函理論(DFT)和多元回歸分析方法對15種十一烷基咪唑啉衍生物緩蝕劑的微觀結(jié)構(gòu)與其抗H2S、CO2緩蝕效率之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，建立了緩蝕劑緩蝕性能預(yù)測的QSAR模型，結(jié)果表明，電子轉(zhuǎn)移參數(shù)△N、咪唑環(huán)上非氫原子靜電荷之和∑Qring及分子極化率α對咪唑啉類緩蝕劑的緩蝕性能有很大的貢獻(xiàn)，增加分子的△N和α值、降低∑Qring能顯著改善緩蝕劑的緩蝕效率。在QSAR研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合

3、軟硬酸堿(SHAB)理論和分子內(nèi)協(xié)同效應(yīng)，通過改變?nèi)〈鵕2上的基團(tuán)或原子來改變緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)參數(shù)值如△N，∑Qring、α，設(shè)計(jì)了4個(gè)烷基鏈長為11的新緩蝕劑分子。QSAR模型預(yù)測結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的4個(gè)緩蝕劑分子都具有較好的抗H2S、CO2腐蝕的性能。
　　 根據(jù)前人的研究結(jié)果，對所設(shè)計(jì)的四種新型咪唑啉緩蝕劑分子的烷基鏈長度進(jìn)行了修正，并采用分子動(dòng)力學(xué)模擬(MD)和量子化學(xué)計(jì)算(QC)相結(jié)合的方法對所設(shè)計(jì)的新緩蝕劑分子進(jìn)行理論篩

4、選和評價(jià)。MD結(jié)果表明，當(dāng)親水官能團(tuán)相同時(shí)，烷基鏈長為15的分子較烷基鏈長為11、17的分子具有更大的吸附能。烷基鏈長為15的四種新緩蝕劑分子A、B、C、D與金屬界面發(fā)生吸附時(shí)，分子上的咪唑啉環(huán)和親水支鏈優(yōu)先吸附，烷基長鏈以一定的傾角遠(yuǎn)離金屬表面，形成一層疏水膜，阻礙腐蝕介質(zhì)向金屬表面遷移；分子在Fe表面的吸附穩(wěn)定性按D、C、A、B的順序逐漸減弱。QC結(jié)果顯示，A、B、C、D分子的反應(yīng)活性主要分布在咪唑啉環(huán)和親水支鏈上，具有多個(gè)反應(yīng)活性