在15% HCl中碳钢的腐蚀问题是油田酸化作业中的一个持续且关键的问题。盐酸通常以5%到28%的浓度使用，可以有效溶解碳酸盐和白云石岩层以增强烃类流动。然而，它对钢表面的高腐蚀性会导致金属迅速降解、基础设施严重损坏以及巨大的经济损失。在这种条件下，碳钢同时经历阳极溶解和阴极氢气释放，加速了均匀和局部腐蚀过程，从而危及管材的完整性。因此，开发高效的15% HCl腐蚀抑制剂对于延长设备寿命和降低酸化作业维护成本至关重要（Abdel Ghany等人，2017年；Ituen等人，2017年；Sarkar等人，2021年；Singh等人，2022年；Umoren，2016年）。
为了满足这一需求，有机抑制剂已成为最实用和经济有效的腐蚀控制策略。它们通过吸附在钢表面形成保护膜来抑制电化学反应。许多含有氮、硫、氧和π电子系统的杂原子的有机化合物已被研究作为酸抑制剂，并在强酸性介质中显示出高抑制效率（Saraswat等人，2022年）。然而，这些传统抑制剂大多通过多步骤或不可持续的合成方法制备，从而引发环境问题和可扩展性限制。
为了解决这些挑战，现代的可持续合成方法作为开发环保型腐蚀抑制剂的有希望的替代方案应运而生。其中一种技术是Q-Tube高压反应器，它能够在安全的自生压力下实现快速、高效和高产率的合成（Al-Zaydi等人，2023年；Nayl等人，2022年）。与传统的耗能合成方法（如超声辐射和微波辅助技术）不同，尽管这些方法有效，但往往需要特殊设备、大量能源输入或存在反应可扩展性的限制，Q-Tube高压反应器提供了一种更实用和节能的替代方案。它在密封条件下运行，能够在升高的压力和温度下安全地进行反应，从而无需过多的热输入或长时间反应。此外，Q-Tube系统支持溶剂最小化，避免产生有害副产物，并适用于广泛的有机转化，使其特别适合可持续化学合成。与可能加热不均匀或穿透深度有限的微波系统以及依赖于可重复性不确定的超声系统相比，Q-Tube提供了更高的反应均匀性、更高的产率和更简单的操作流程。这些优势使其成为合成功能性分子（如腐蚀抑制剂）的理想节能平台，特别是在需要环境责任和工业相关性的应用中（Ibrahim和Behbehani，2021年；Kappe，2004年；Suslick，1990年）。
多项研究表明，有机腐蚀抑制剂在保护浸入15% HCl酸溶液中的碳钢表面方面表现出显著的效果，这是油田酸化作业中的常见环境（Ait Mansour等人，2025年；Ansari等人，2017年；Paul等人，2021年；Priya等人，2008年；Singh等人，2024年；Singh等人，2022年；Solomon等人，2019年；Yadav等人，2016年）。例如，Priya等人（2008年）报道，基于硫脲的化合物1-肉桂基二氮丙啶-3-硫脲（CTCH）和1,1-二肉桂基二氮丙啶-3-硫脲（DCTCH）在2000 ppm浓度和30°C下浸泡6小时后分别达到了98.5%和99.2%的优异抑制效率。在另一项研究中，Yadav等人（2016年）评估了两种咪唑啉类抑制剂2-氨基乙基-2-烯基咪唑啉（AEOI）和1-(2-烯基氨基乙基)-2-烯基咪唑啉（OAEOI）对N80钢的抑制效果，分别在15% HCl和298 K下150 ppm浓度下达到了90.26%和96.23%的最大效率。同样，Ansari等人（2017年）合成了两种色烯并吡啶衍生物PPC-1和PPC-2，在15% HCl中200 mg/L浓度下对N80钢的抑制效率分别为92.4%和82.1%。此外，Solomon等人（2019年）引入了一种新型咪唑啉衍生物N-(2-(2-十三烷基-4,5-二氢-1H-咪唑-1基)乙基)十四酰胺（NTETD），将低碳钢的腐蚀速率从20.78 mm/year显著降低到0.72 mm/year，抑制效率达到96.51%。在最近的研究中，Paul等人（2021年）研究了18-冠-6-醚衍生物（BOH和OHB）的性能，发现BOH在150 ppm和303 K下表现出98.57%的优异效率。另外，吡啶衍生物如WL4-(3-甲氧基-4-羟基苯基)-2-苯基-1,4-二氢-苯并[4,5]咪唑[1,2-a]吡啶-3-羧酸乙酯（PD）在酸性介质中对Q235钢也显示出良好的效果，进一步强调了环保有机化合物在腐蚀抑制策略中的潜力（Singh等人，2022年）。这些发现支持继续探索有机抑制剂，特别是那些通过可持续方法合成的抑制剂。然而，尽管取得了显著进展，仍需要开发兼具高效率、环境兼容性和可扩展合成途径的抑制剂。
在这种背景下，吲哚衍生物作为高效的腐蚀抑制剂受到了广泛关注，尤其是在与油田作业相关的酸性环境中。它们的双环结构——由一个苯环与含有氮的吡咯环融合而成——提供了丰富的吸附位点，包括π电子和孤对电子，这些位点有助于与金属表面形成强相互作用。这些相互作用导致形成稳定的、附着力强的膜，抑制了金属的阳极溶解和阴极氢气释放。吲哚基化合物的高抑制效率归因于它们能够同时进行物理吸附和化学吸附，这一点得到了电化学和表面分析的支持（Mohsen等人，2024年；Salama等人，2025年；Sunil等人，2022年）。此外，吲哚分子的结构可调性使得可以引入各种电子给体或受体基团，从而增强其表面覆盖率和抑制性能。由于其合成可行性、生物降解性和相对较低的毒性，吲哚衍生物在腐蚀抑制应用中表现出良好的环境特性（Verma等人，2021年；Verma等人，2019年）。这些特性使它们特别适合用于开发油田酸化作业中的可持续腐蚀缓解系统。
尽管最近的研究报告了有机腐蚀抑制剂（包括基于吲哚的化合物）在保护浸入15% HCl酸溶液中的碳钢表面方面的显著效果（Ahmed等人，2024年；Mohsen等人，2024年；Salama等人，2025年；Solmaz等人，2024b），但仍存在一些重要差距。大多数先前的研究依赖于传统的合成方法，这些方法需要较长的反应时间、较高的能量消耗或使用对环境不友好的溶剂。迄今为止，尚未有研究报道使用快速的Q-Tube辅助策略来合成吲哚或其他有机腐蚀抑制剂，以应用于高腐蚀性的HCl环境。此外，尽管吲哚基系统成本低廉、商业上易于获取且毒性一般较低，但对其经济实用性和材料可用性的评估仍然有限。因此，开发一种快速、节能且环保的合成方法——同时实现高抑制效率——代表了向实用和可持续腐蚀缓解技术迈出的重要一步。
因此，本研究首次通过节能的Q-Tube高压反应器系统合成了新型的基于吲哚的腐蚀抑制剂（E）-2-(1H-吲哚-3-羰基)-3-((4-硝基苯)氨基)丙烯腈（ICNA）。该化合物旨在结合吲哚衍生物的吸附效率与Q-Tube合成方法的溶剂减少和节能优势。其抑制15% HCl（油田作业中常用的酸化介质）中碳钢腐蚀的性能通过包括重量损失测量、电化学技术和表面形貌分析在内的综合方法进行了评估。此外，实验结果得到了理论研究的支持，以更深入地了解抑制剂在钢表面的吸附行为。这项工作不仅介绍了Q-Tube技术在腐蚀科学中的新应用，还强调了将实际可扩展和资源高效的合成方法与杂环化学相结合以开发高性能腐蚀抑制剂的潜力。
