Page 217 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 李国宇，等: N,Nʹ-二(4,6-二氨基酸基-1,3,5-三嗪基)-己二胺的合成及缓蚀性能 ·439·

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从图 10 可以看出，抛光过的 45 碳钢表面光滑， 的 C、O 原子上。这样的分布表明，该缓蚀剂分子
除了一些打磨留下的划痕，没有明显的腐蚀坑。裸 既可以给出电子与金属的空轨道作用，又可以接收
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露的 45 碳钢经过 1 mol/L 盐酸腐蚀后，表面明显变 电子成键，从而稳定吸附在金属表面。研究表明，
暗，出现大小不一、凹凸不平的腐蚀坑。而添加了 ∆E 是考察分子稳定性的一项重要指标，其值越小，
质量浓度为 100 mg/L 的 TFJJ 或 NEUF485 的两款腐 说明分子越不稳定，越容易发生化学反应。从表 9
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蚀液在腐蚀 45 碳钢表面 48 h 后，45 碳钢表面出现 可知，TFJJ 的 E 略低于 NEUF485，说明 TFJJ 比
少量的腐蚀坑，但较光滑，说明 TFJJ 或 NEUF485 NEUF485 更容易发生化学反应。
的加入有效地减缓了金属的腐蚀行为，进一步阻止
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了腐蚀介质向 45 碳钢基底转移，并且可以明显看
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出，经 TFJJ 处理的 45 碳钢表面的腐蚀坑比经
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NEUF485 处理的 45 碳钢表面的腐蚀坑少。这也说

明自制 TFJJ 缓蚀剂的缓蚀性能优于市售缓蚀剂。 图 11 TFJJ 的几何优化构型（a）、HOMO（b）、LUMO
分布（c）
Fig. 11 Geometrically optimized configuration (a), HOMO (b),
LUMO distribution (c) of TFJJ

为了进一步探讨缓蚀剂的反应活性位点，采用
Multiwfn 软件对优化后的结构进行 Fukui 指数和双
描述符计算，结果列于表 10。

表 10 TFJJ 量化计算参数
Table 10 Quanturn chemistry parameters of TFJJ
原子 Fukui(+) Fukui(–) 双描述符
2(N) 0.06 –0.05
5(N) 0.06 –0.05

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a—45 碳钢；b—1 mol/L 盐酸；c—质量浓度为 100 mg/L NEUF485； 6(N) 0.07 –0.05
d—质量浓度为 100 mg/L TFJJ 7(N) 0.04 –0.03
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图 10 45 碳钢在含或不含 TFJJ 或 NEUF485 的盐酸介质
9(N) 0.04 –0.03
中浸泡 48 h 后的光学显微镜图 11(N) 0.04 –0.03
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Fig. 10 Optical microscope images of 45 carbon steel
immersed in hydrochloric acid with or without TFJJ 27(C) 0.08 0.08
or NEUF485 for 48 h 28(O) 0.05 0.04
46(C) 0.05 0.05
2.8 量化分析 47(O) 0.03 0.02
前线轨道理论认为 [22] ：化学反应主要发生在反 69(N) 0.04 –0.03
应物的最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据 71(N) 0.06 –0.05
分子轨道（LUMO）之间。图 11 为缓蚀剂分子 TFJJ 72(N) 0.06 –0.04
优化后的几何构型以及 HOMO 和 LUMO 的等值面 75(N) 0.06 –0.04
图，相关量化参数列于表 9。 76(N) 0.04 –0.03
77(N) 0.04 –0.03
表 9 前线轨道能量值 111(C) 0.05 0.05
Table 9 Frontier orbital energies 112(O) 0.03 0.02
缓蚀剂 E HOMO/eV E LUMO/eV ΔE/eV 115(C) 0.04 0.04
116(O) 0.03 0.00
NEUF485 –5.89 –0.11 5.78

TFJJ –5.68 –0.25 5.43
其中，Fukui(+)考察的是亲核反应，Fukui(–)考
注：E HOMO 为最高占据分子轨道能量值；E LUMO 为最低未占
据分子轨道能量值； E =E LUMO–E HOMO。 察的是亲电反应，其值越大，该类型越容易发生。
而双描述符则是跟亲核、亲电两种反应都有联系，
从图 11 可以看出，分子的 HOMO 主要分布在 双描述符越负的区域越可能是亲电位点, 越正则越
三嗪环和氨基的 N 原子上，LUMO 分布在羧酸基团 容易遭受亲核进攻 [23] 。从表 11 可以看出，27(C)、