基于3D-QSAR方法的油气田缓蚀剂分子设计

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1、中图分类号：TG174单位代码：10425学号：S09101086基于3D-QSAR方法的油气田缓蚀剂分子设计MolecularDesignofCorrosionInhibitorsinOilandGasFieldBasedon3D-QSARMethod学科专业：材料科学与工程研究方向：材料电化学与能源材料作者姓名：贾晓林指导教师：胡松青教授二〇一二年五月MolecularDesignofCorrosionInhibitorsinOilandGasFieldBasedon3D-QSARMethodAThesisSubmittedforth

2、eDegreeofMasterCandidate：JiaXiaolinSupervisor：Prof.HuSongqingCollegeofScienceChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同

3、工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交、赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要H

4、2S、CO2共存环境下的腐蚀是油气田开发过程中遇到的重要难题，使用缓蚀剂是解决这一问题的有效途径之一。但是目前国内外针对高浓度H2S、CO2环境的缓蚀剂种类非常少，并且价格昂贵，现有缓蚀剂的研发方法存在极大的盲目性，缺乏理论指导。本论文针对传统缓蚀剂研发中的诸多缺陷，首次将三维定量构效关系方法（3D-QSAR）引入缓蚀剂领域，开展新型缓蚀剂的分子设计。通过系统的分析研究得到如下结果：采用比较分子场分析法（CoMFA）和比较分子相似性指数分析法（CoMSIA）两种3D-QSAR方法，对13种油田常用咪唑啉缓蚀剂分子结构与缓蚀性能之间的定量关

5、系进行研究，使用留一法交叉验证对3D-QSAR模型的稳定性及预测能力进行分析。在CoMFA研究中，考察了电荷定义方式、不同网格间距对统计结果的影响，结果发现以MMFF94电荷、0.15nm网格间距建立的CoMFA模型具有最好的稳定性和预测能力；在CoMSIA研究中，考察了各种分子场组合形式对模型统计结果的影响，结果表明以立体场、疏水场和氢键供体场组合构建的CoMSIA模型统计结果最佳。通过对最佳比较分子场分析法（CoMFA）和比较分子相似性指数分析法（CoMSIA）模型的三维等值面图进行分析，结果表明两种模型的等值面图形能够很好的解释训练

6、集分子活性差异的原因，将训练集中分子5亲水支链末端H17、H18原子置换为小体积、亲水性的给电子基团能够显著提高分子的活性。基于上述分析结果，对分子5进行修饰，得到了36种新型缓蚀剂分子，其理论缓蚀效率均大于85%。论文研究结果表明将3D-QSAR方法引入缓蚀剂分子设计领域是切实可行的，为油气田新型缓蚀剂的研发提供了一种新的思路。关键词：咪唑啉，缓蚀剂，三维定量构效关系，分子设计iMolecularDesignofCorrosionInhibitorsinOilandGasFieldBasedon3D-QSARMethodJiaXiaol

7、in（MaterialScienceandEngineering）DirectedbyProf.HuSongqingAbstractH2SandCO2coexistingcorrosionisoneoftheprominentproblemswhichplaguedthedevelopmentofoilandgasfieldexploiture.Theuseofcorrosioninhibitorisasignificantmeasuretosolvethisproblem.Atpresent,theinhibitorwhichresis

8、thighconcentrationofH2SandCO2isreportedrarely,andhighprices.Thetraditionalresearchanddevelopment