油酸基咪唑啉的合成

油酸基咪唑啉的合成

咪唑啉类缓蚀剂具有绿色、低毒等优点，在防腐过程中备受亲赖。本文中以成本较低的油酸与系列有机胺合成了一系列咪唑啉缓蚀剂，通过光谱分析及反应过程的动力学研究，确定最佳合成条件。

1实验仪器与药品

1.1实验仪器

本文使用仪器名称、型号及生产厂家见表1:

表1实验仪器名称、规格及厂家

编号仪器名称仪雷型号仅邊生产厂家

1电子天平BSA221S赛多利斯科学仪蛊仃限公司

£恒温散显磁力电鶴套ZNCL-TS河南爱廨特科技发展有限舍司

A精密pH it pH-3C上海佼电科孑代霜册份药尿公司

4电代学利试眾统CE23 冈武汉科也持仪叢科技公司

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1.2实验药品

本文选用药品见表2:

表2 实验药品及规格

仪器名歇分子式纯度生产厂就1C徂曲CQQH

巧】乙烯三胺天沖科褂欧化3三乙绩凹腋

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心5二叩苯o

7CH^E；5H

8氯化钠Safi

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1J氯化钾Kd

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2油酸基咪唑啉类缓蚀剂的合成

有机酸原料油酸；

有机胺原料二乙烯三胺（DETA）、三乙烯四胺W0、四乙烯五胺；

溶剂二甲苯；

实验装置:合成装置由带有恒压滴液漏斗、温度计和分水器及四口烧瓶组成的回流装置。具

体装置见图1:

合成实验步骤:

1）预混合:按一定物质的量比称取油酸、适量的二甲苯，加入到四口烧瓶中将四口烧瓶控制在电热加热套中，并安装回流装置;通入循环水，开启氮气装置，检查装置的密封性，通入氮气稳定;

2）酰胺化反应:开启电热套进行加热，以一定的物质的量比在恒压滴液漏斗中加入有机胺，并缓慢地加入烧瓶中;温度控制在一定温度数小时，期间反应生成的水与二甲苯形成共沸物，蒸出在分水器中，再回流在四口烧瓶中。反应到一定时间后，回收分水器中的水与二甲苯，以及还有微量的有机胺;

3）环化反应:快速升温至预定环化温度后，保持温度恒定，反应一段时间，到预定时间后，停止加热;关闭电源，等温度降低到保险温度后，关闭氮气，并关闭循环水。

:-rAiis.亠恒压滿櫃漏斗.匸网口蟻粗.4-F温磁力电握音, 头分水算，方谧度计’L冷凝嘗和挟架台、a m液封裝置,

II•搅拌班P 门感架會夬，i卜冷却水惦环

图1油溶性咪唑啉缓蚀剂的合成装置示意图

3油酸基咪哩琳合成过程中的反应动力学研究

在油酸与二乙烯三胺合成过程中，反应速率大小及影响反应速率的因素是该合成过程中研究的主要内容。在合成反应过程中因有机胺过量，反应速率定义为单位时间内油酸浓度的减小值，单位为mol/(Ls)。早在I860年，Guldberg. C.M

与Waage.P总结了前人工作结果并结合相关实验所得数据，提出“化学反应速率与反应物的有效质量成正比关系”的观点。在化学反应中，有效质量描述的是反应过程中的反应物与产物浓度的改变。在反应过程中，可以将该反应看作为一恒容过程，油酸咪唑啉合成的反应速率方程式见下式

式中:C A,C B:油酸与二乙烯三胺在反应时间为t时刻的浓度，

mol/L：

6,C D：生威醜胺与水在反应时间为t时刻的浓mcl： m

P，mt iu反应物与生成物的反应级数辛

kn k;：正*逆反应速率常数;

r：反战速率*

根据反应碰撞理论，分子之间要发生化学反应，反应物之间必须发生有效碰撞。假定有足够的能量促进分子间的相互碰撞，而且分子间经碰撞后快速形成一种活化络合物。反应物微粒间的有效碰撞能（非活化分子转换为活化分子时所需

的最低能量）称为活化能。范特霍夫通过实验研究，指出温度每升高10C，反应

速率增加2-4倍。在19世纪90年代，阿伦尼鸟斯对蔗糖的转化反应进行研究, 根据实验结果定义反应过程的活化能，最终建立了Arrhenius equation如式所示:

不同的温度下，则对应于:

两边取对数，则有:

E

In k - In A --------

RT

在不同温度下（T1-Tn）,用相同浓度的油酸与二乙烯三胺进行合成反应，可以获得在不同温度下的反应速率k1 -k n,根据阿伦尼鸟斯方程条件可知，指前因子

A与反应温度及浓度无关，其值仅取决于反应物的本身特性。而当温度变化较小时，活化能E被视为常数。因此，根据Ink-1 /T关系，可求出指前因子A及反

应过程活化能Eo在合成过程中，油酸与有机胺的进料比（摩尔比）为1: n,进料口

的油酸浓度可用式表示

c B □ 'T

由于油酸与有机胺在合成过程中伴随着平行反应、串联反应等副反应的进行，