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摩洛哥埃拉希迪亚（Errachidia）布塔拉米纳（Boutalamine）邮政信箱509号，穆莱·伊斯梅尔大学（Moulay Ismail University）科学与技术学院，物理化学、电化学与环境研究团队
摘要
在酸性环境中，E24碳钢的腐蚀仍然是一个关键的工业挑战，需要高效且结构可调的抑制剂。在这项研究中，首次合成并评估了三种基于吲哚-三唑的新型有机抑制剂：“7-甲氧基-1-甲基-4,9-二氢-3H-吡啶[3,4-b]吲哚（HM）、7-甲氧基-1-甲基-9-((1-(4-硝基苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲基)-4,9-二氢-3H-吡啶[3,4-b]吲哚（HMP）和7-甲氧基-1-甲基-9-((1-(2-甲基-4-硝基苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲基)-4,9-二氢-3H-吡啶[3,4-b]吲哚（HMPM）”作为E24碳钢在1 M HCl中的腐蚀抑制剂。
这些化合物通过^1H和^13C核磁共振（NMR）进行了全面表征。电化学测量显示，在最佳浓度下，HM、HMP和HMPM的抑制效率分别为84.31%、88.05%和90.23%。电位动力学极化和电化学阻抗谱（EIS）结果表明它们表现出混合型抑制行为，而扫描电子显微镜-能量色散光谱（SEM-EDS）分析证实了在钢表面形成了保护性吸附膜。吸附遵循朗缪尔等温线，主要通过化学吸附进行，并且在298–328 K的温度范围内保持稳定。
密度泛函理论（DFT）、分子动力学模拟（MD）以及先进的电子分析方法（如RDG、ELF、LOL、NCI）提供了关于吸附机理和抑制剂-金属相互作用的分子级见解，强调了三唑和硝基取代基在增强表面亲和力方面的关键作用。这种实验-理论相结合的方法证明了这些新设计抑制剂的原创性和有效性，为开发高性能和环保的防腐系统提供了有前景的策略。
引言
金属材料的腐蚀，尤其是E24碳钢的腐蚀，在各种工业领域是一个严重的问题[1]。金属会逐渐降解，这可能导致严重的经济损失、基础设施安全风险以及严重的环境问题[2,81]。据估计，全球每年因腐蚀造成的直接和间接成本高达2.5万亿美元（USD）。E24碳钢是工业中最广泛使用的材料之一，不仅因为它具有强度和经济性，还因为它在酸性条件下容易发生腐蚀[[3], [4], [5]]。酸溶液（包括盐酸（HCl）和硫酸）的存在会加速这一反应，这些酸在工业清洗和酸洗等过程中被普遍使用[[6], [7]]。
腐蚀抑制剂被广泛用于防止腐蚀，主要通过吸附在金属表面形成屏障来避免其与环境化学物质的接触，从而提供有效的保护[[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]]。有机化合物因其含有杂原子（N、O和S）和π电子系统而被广泛研究，这些特性使其能够有效地在金属表面形成屏障。其中，三唑衍生物是最有前景的化合物，因为它们能与金属表面形成稳定的相互作用，有效抑制腐蚀[[15], [16], [17], [18], [19]]。
另一个研究方向是使用天然分子作为腐蚀抑制剂，例如从某些植物中提取的哈马林（harmaline）。哈马林含有丰富的π电子和氮原子，使其能够容易地吸附在金属表面并形成防腐蚀保护膜。在这项研究中，我们选择从HM 分子（7-甲氧基-1-甲基-4,9-二氢-3H-吡啶[3,4-b]吲哚）出发，合成了两种新的三唑基化合物：
HMP ：7-甲氧基-1-甲基-9-((1-(4-硝基苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲基)-4,9-二氢-3H-吡啶[3,4-b]吲哚HMPM ：7-甲氧基-1-甲基-9-((1-(2-甲基-4-硝基苯基)-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲基)-4,9-二氢-3H-吡啶[3,4-b]吲哚
为了验证这些化合物的腐蚀抑制效果，使用了NMR、FT-IR和RMNC（碳的核磁共振）等技术。随后，通过电化学阻抗谱（EIS）和电位动力学极化（PDP）等实验技术测量了它们在1 M盐酸（HCl）中对E24碳钢的腐蚀抑制作用。同时，还通过密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟研究了哈马林三唑衍生物与金属表面之间的分子相互作用，以探讨影响抑制剂性能的结构和电子特性以及吸附和保护膜形成的机制[82]。
表1总结了文献综述中获得的三种三唑衍生物作为E24碳钢腐蚀抑制剂的抑制效率。这些结果为评估我们新的哈马林衍生物的性质以及确定适合工业应用的最佳分子提供了参考。总之，这项工作首次证明了哈马林衍生物（HM、HMP和HMPM）在酸性介质中对E24碳钢具有高效的抑制效果。通过结合实验和理论研究，我们旨在为金属的防腐提供新的环保且有效的策略，以解决各种工业应用中的关键问题。本研究的目的是合成并评估新的基于哈马林的三唑衍生物作为1 M HCl中E24碳钢的腐蚀抑制剂。从HM分子设计出了两种新型化合物（HMP和HMPM），并对其抑制性能进行了电化学技术和表面分析。这项研究的创新之处在于首次将哈马林-三唑杂化分子与实验和理论方法相结合，以阐明其抑制机制。
红外（IR）光谱使用Perkin-Elmer Spectrum One傅里叶变换红外光谱仪记录。仅报告了最具特征的吸收带，其值以cm−1 表示。NMR光谱使用Bruker Avance 500 MHz光谱仪在500 MHz（^1H）和125 MHz（^13C）下获得。信号描述使用以下缩写：(s) 单峰；(m) 多峰。反应进程通过硅胶薄层色谱（TLC）进行监测。
7-甲氧基-1-甲基-4,9-二氢-3H-吡啶（哈马林（HM）： 化合物7-甲氧基-1-甲基-4,9-二氢-3H-吡啶（HM）通过^1H NMR（500 MHz, DMSO-d6 ）进行了表征，显示在2.2 ppm处有一个单峰，对应于与氮原子相连的三个甲基（CH3 ）质子，由于没有强吸电子效应而未发生屏蔽。在2.6 ppm处有一个多峰，对应于N=C键α位上的亚甲基质子（CH2 ）。
本研究对三种有机化合物“HM、HMP和HMPM”在高度腐蚀性的酸性介质（1 M HCl）中对E24碳钢的腐蚀抑制性能进行了全面的实验和理论研究。结合使用电化学技术（包括电位动力学极化（PDP）、电化学阻抗谱（EIS）、开路电位（OCP）测量以及SEM表面表征，得出了一致且相互印证的结果。
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哈桑·哈杜奇（Hassan Haddouchy）： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据管理，概念构思。
萨利哈·洛赫马里（Saliha Loughmari）： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据管理，概念构思。
哈纳内·埃尔·巴达维（Hanane El Badaoui）： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据管理，概念构思。
阿卜杜勒卡里姆·艾特·曼苏尔（Abdelkarim Ait Mansour）： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，监督，方法学研究，数据管理，概念构思。
穆阿德·达赫比（Mouad Dahbi）： 可视化处理。
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
作者感谢国家技术和科学研究中心（CNRST）在技术支持方面的帮助。
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