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阿替洛尔与普萘洛尔的合成及其缓蚀性能研究

作　者: 杜芳
导　师: 华万森
学　校: 南京理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 药物缓蚀剂旋转挂片失重法电化学方法量子化学 Fukui指数分子动力学模拟
分类号: TQ460.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

缓蚀剂在防腐蚀过程中具有经济、高效、适用性强等优点,现已在工业中广泛应用。随着人们环保意识的增强和环境保护法的严格限制,寻求一系列新型高效且环境友好型的缓蚀剂越来越受到重视。近几年药物作为绿色缓蚀剂已逐渐成为研究的热点,主要是因为其高效且无毒以及对水环境微乎其微的影响。但是,使用药物作为缓蚀剂的成本较高,因此,本论文主要是将过期的药物及其副产品应用于缓蚀剂,这既可以顺应清洁生产的要求同时可以减少对过期药物处理的成本。本文以对羟基苯乙酰胺和1-萘酚为原料分别合成了药物4-[(3-异丙氨基-2-羟基)丙氧基]苯乙酰胺(阿替洛尔)和1-异丙氨基-3-(1-萘氧基)-2-丙醇(普萘洛尔)。利用旋转挂片失重法和电化学方法对两种缓蚀剂在酸溶液中对碳钢的缓蚀性能进行了评价,并结合扫描电子显微镜(SEM)、量子化学计算与分子动力学模拟初步探讨了缓蚀机理。主要的研究成果如下：通过查阅文献,确立了阿替洛尔与普萘洛尔两种药物的合成路线,合成两种药物后,通过红外、核磁、质谱等检测方法对其结构进行了表征,确定即为目标产物。旋转挂片失重实验结果表明：在同样的测试条件下,普萘洛尔的缓蚀效率高于阿替洛尔的,两者均是良好的缓蚀剂。电化学测试结果表明：两种物质均为以阳极抑制为主的混合型缓蚀剂,其抑制作用与缓蚀剂分子在金属表面的吸附覆盖有关；通过SEM观察到的金属表面腐蚀形貌可知,两种缓蚀剂对酸溶液中的碳钢均起到了显著的保护作用。采用量子化学和分子动力学模拟的理论方法,考察了两种缓蚀剂的缓蚀性能,并分析了其缓蚀机理。量子化学参数分析结果表明：普萘洛尔具有较高的反应活性,Fukui指数和全电子密度分布分析得出：两分子的活性位点主要分布在芳香环及支链的杂原子O、N处,普萘洛尔具有更多的亲电活性位点,应具有更优的缓蚀性能；由分子动力学模拟的方法,考察水溶液中缓蚀剂分子在Fe表面吸附成膜的行为并计算其吸附能,确认了普萘洛尔在金属表面的吸附更稳定。两种缓蚀剂的缓蚀性能理论评价结论与实验结果相吻合。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-21
  1.1 缓蚀剂概述  10-13
    1.1.1 缓蚀剂研究背景  10
    1.1.2 缓蚀剂研究发展史  10-11
    1.1.3 缓蚀剂分类  11-12
    1.1.4 缓蚀剂的作用机理  12-13
  1.2 缓蚀剂的试验研究方法  13-15
    1.2.1 重量法  14
    1.2.2 电化学方法  14
    1.2.3 微观分析方法  14-15
  1.3 缓蚀剂的理论研究方法  15-16
    1.3.1 量子化学方法  15
    1.3.2 分子动力学模拟  15-16
  1.4 药物缓蚀剂国内外研究概况  16-19
    1.4.1 国外研究现状  16-18
    1.4.2 国内研究概况  18-19
  1.5 选题意义及研究内容  19-21
2 阿替洛尔与普萘洛尔的合成及其表征  21-34
  2.1 4-[(3-异丙氨基-2-羟基)丙氧基]苯乙酰胺(阿替洛尔)的合成与表征  21-27
    2.1.1 实验仪器  21
    2.1.2 实验药品  21
    2.1.3 4-[(2-环氧乙基)甲氧基]苯乙酰胺的合成  21-23
    2.1.4 4-{3-[(1-甲基乙基)氨基-2-羟基]丙氧基}苯乙酰胺的合成  23-27
  2.2 1-异丙氨基-3-(1-萘氧基)-2-丙醇(普萘洛尔)的合成  27-32
    2.2.1 实验仪器  27
    2.2.2 实验药品  27-28
    2.2.3 3-(α-萘氧基)-1,2-环氧丙烷的合成  28-29
    2.2.4 1-异丙氨基-3-(1-萘氧基)-2-丙醇的合成  29-32
  2.3 本章小结  32-34
3 阿替洛尔与普萘洛尔缓蚀性能的测定  34-46
  3.1 旋转挂片法  34-36
    3.1.1 实验药品与材料  34
    3.1.2 实验仪器  34-35
    3.1.3 实验步骤  35
    3.1.4 实验结果与讨论  35-36
  3.2 电化学法  36-44
    3.2.1 实验仪器  36-37
    3.2.2 实验药品及材料  37-38
    3.2.3 实验过程  38
    3.2.4 实验结果与讨论  38-44
  3.3 扫描电子显微镜(SEM)  44-45
  3.4 本章小结  45-46
4 阿替洛尔与普萘洛尔缓蚀性能的理论研究  46-55
  4.1 理论研究方法  46-47
    4.1.1 量子化学计算  46
    4.1.2 分子动力学模拟  46-47
  4.2 结果与讨论  47-54
    4.2.1 量子化学计算  47-51
    4.2.2 分子动力学模拟  51-54
  4.3 本章小结  54-55
结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-63
附录  63

阿替洛尔与普萘洛尔的合成及其缓蚀性能研究

内容摘要

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