[發明專利]一種含雜環三嗪基季銨鹽及其制備和應用

有效

• 申請號: 202110955564.0
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113637014B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 朱海林;劉建華;王俊霞;李曉芬;陸小猛;馮麗;馬雪梅;胡志勇
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C07D417/12
• 分類號: C07D417/12;C07D403/12;A01N43/78;A01N43/824;A01N43/70;A01P1/00;C23F11/16;C23F11/14
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發明涉及一種含雜環三嗪基季銨鹽，具有以下通式（I）表示的結構：其中R為Csubgt;4?10/subgt;烷基；X為─NH─或─S─；Y為帶有硫醚基或亞氨基連接基團的含氮和/或硫芳香雜環。本發明通過同一分子內雜環與季銨鹽官能團的協同耦合效應，使其在使用量較少時即可具有較高的緩蝕殺菌效率，可以作為緩蝕劑應用，特別是用于硫酸鹽還原菌存在下的碳鋼的緩蝕殺菌處理。

技術領域

本發明屬于金屬腐蝕與防護技術領域，涉及一種季銨鹽類緩蝕殺菌劑，特別是涉及一種含雜環三嗪基季銨鹽類緩蝕殺菌劑，以及其抑制硫酸鹽還原菌腐蝕的應用。

背景技術

微生物腐蝕（Microbiologically?influenced?corrosion，MIC）是指由于微生物的自身生命活動直接加速金屬材料腐蝕或通過其代謝產物間接地加速金屬材料腐蝕的現象。據統計，每年由金屬腐蝕造成的經濟損失約占GDP的3-5%，其中微生物腐蝕造成的經濟損失約占到總經濟損失的20％左右（中國腐蝕與防護學報,?2021,?41(1):?1-12.）。

MIC涉及的微生物主要包括有硫酸鹽還原菌（Sulfate?reducing?bacteria，SRB）、鐵氧化菌（Iron-oxidizing?bacteria，IOB）、鐵還原菌（Iron-reducingbacteria，IRB）、產酸菌（Acid-producing?bacteria，APB）等。據調查，在已知的MIC案例中，SRB存在并參與了其中的二分之一。因此，SRB是造成微生物腐蝕的主要菌種。

長期以來，控制微生物腐蝕最常用的方法是添加殺菌劑，殺菌劑可以殺死微生物，抑制微生物腐蝕。但是，在使用一段時間后，細菌會產生耐藥性，使得殺菌劑的用量和使用成本不斷增加，加重了經濟和環境負擔。另一方面，殺菌劑對于浮游微生物較為有效，但卻很難殺死生物膜中的微生物。因此，設計一種高效的針對SRB腐蝕的緩蝕殺菌劑，減少殺菌劑使用量很有必要。

季銨鹽表面活性劑具有抑菌、殺菌功能，且毒性低、應用范圍廣，以其作為殺菌劑的研究已有較長的歷史。同時，由于季銨鹽表面活性劑可以在界面形成定向吸附，能夠形成致密的保護膜，減緩金屬的腐蝕，其也可以作為金屬緩蝕劑使用。

然而研究發現（Corrosion?Science,?2017,?117:?24-34.），當二甲基烷基氯化銨（烷基鏈長為10-16）的質量濃度為40mg/L時，SRB依然可以在材料表面局部吸附，形成生物膜，在形成生物膜的區域依然有明顯的局部腐蝕坑。

雜環化合物分子中一般含有電負性較大的雜原子（如N、S、O等），可以提供孤對電子與金屬表面形成配位鍵，防止腐蝕反應發生；其次，雜環化合物多具有π鍵，能夠通過前線分子軌道與金屬表面發生作用，阻止腐蝕反應的進一步發生；另外，由于其分子本身的極性，也可以通過靜電引力覆蓋在金屬表面，抑制金屬的腐蝕過程。因此，雜環化合物是工業上常用的緩蝕劑，但是其對微生物的殺菌性能相對較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種含雜環三嗪基季銨鹽，通過同一分子內雜環與季銨鹽官能團的協同耦合效應，使其在使用量較少時即可具有較高的緩蝕殺菌效率。

本發明所述的含雜環三嗪基季銨鹽具有通式（I）表示的結構：

其中：

R為C_4-10烷基；X為─NH─或─S─；Y為帶有硫醚基或亞氨基連接基團的含氮和/或硫芳香雜環。

進一步地，其中Y優選為、或。

本發明上述通式（I）表示的含雜環三嗪基季銨鹽可以采用下述方法制備得到。

以三聚氯氰為原料，與以通式RXH表示的C_4-10烷基的脂肪胺或烷基硫醇反應，得到通式（Ⅱ）表示的化合物。