Контрольная работа по "Химия нефти и газа"

1 – алкилиндол,  2- алкилкарбазол, 3- бензоалкилкарбазол.

Вопрос 26. Содержание циклоалканов в нефтях. Моно- и полициклические циклоалканы.

Циклоалканы (нафтеновые углееводороды) - насыщенные алициклические углеводороды. К ним относятся моноциклические с общей формулой C_nH_2n, бициклические – C_nH_2n-2, трициклические – C_nH_2n-4, тетрациклические – C_nH_2n-6.

Массовое содержание циклоалканов в нефтях колеблется от 25 до 75%. Их содержание обычно растет по мере утяжеления фракций, в высококипящих масляных фракциях оно падает за счет увеличения содержания ароматических структур. Содержание циклоалканов и их распределение по фракциям зависят от типа нефти. Источником циклоалканов в нефти могут быть некоторые биосинтетические углеводороды живого вещества, такие, как моноциклические лимонен, а-пинен, камфен, полициклические углеводороды типа β-каротина.  Однако более важным источником циклоалканов в нефти являются широко распространенные в живом веществе организмов кислородсодержащие производные различных циклических терпенов (монотерпенов (C₁₀H₁₆), сесквитерпенов (C₁₅H₂₄), дитерпенов (С₂₀Н₃₂), тритерпенов (С₃₀Н₄₈) и тетратерпенов (С₄₀Н₆₄)) с функциями спиртов, кетонов и кислот.

Из моноциклических углеводородов  в нефти присутствуют в основном пяти- и шестичленные ряды нафтеновых углеводородов. В низкокипящих бензиновых фракциях нефтей содержатся преимущественно алкилпроизводные циклопентана и циклогексан, а в высококипящих фракциях - полициклоалканы и моноциклоалканы с алкильными заместителями изопреноидного строения (гибридные углеводороды).

Из полициклических  нафтенов в нефтях идентифицировано 25 индивидуальных бициклических, пять трициклических и четыре тетра- и пентациклических нафтена. Если в молекуле несколько нафтеновых колец, то последние, как правило, сконденсированы в единый полициклический блок.

Бицикланы С₇-С₉ чаще всего присутствуют в нефтях ярко выраженного нафтенового типа, в которых их содержание достаточно высоко. Среди этих углеводородов обнаружены (в порядке убывания содержания): бицикле[3,3,0]октан (пенталан), бицикло[3,2,1]октан, бицикло[2,2,2]октан, бицикло[4,3,0]нонан (гидриндан), бицикло[2,2,1]гептан (норборнан) и их ближайшие гомологи. Из трицикланов в нефтях чаще всего встречаются алкилпергидрофенантрены (1-4):

Тетрацикланы нефти представлены главным образом производными циклопентанопергидрофенантрена - стеранами С₂₇-С₃₀  (5-7):

К пентацикланам нефтей относятся углеводороды ряда гопана (8), лупана (9), фриделана (10) и др.

Достоверных сведений об идентификации  полициклоалканов с большим количеством циклов нет, хотя на основе структурно-группового и масс-спектрального анализа можно высказать предположения о присутствии нафтенов с числом циклов, большим пяти. По некоторым данным, высококипящие нафтены содержат в молекулах до 7-8 циклов.

Различия в  химическом поведении циклоалканов обусловлены наличием избыточной энергии напряжения. В зависимости от размеров цикла циклоалканы подразделяют на малые (С₃, С₄,), нормальные (С₅-С₇), средние (C₈-С₁₁) и макроциклы (от C₁₂ и более). В основе этой классификации лежит зависимость между размером цикла и возникающими в нем напряжениями, влияющими на стабильность. Для циклоалканов и, прежде всего, для их различных производных, характерны перегруппировки с изменением размеров цикла. Так, при нагревании циклогептана с хлоридом алюминия образуется метилциклогексан, а циклогексан при 30-80°С превращается в метилциклопентан. Пяти- и шестичленные углеродные циклы образуются гораздо легче, чем меньшие и большие циклы. Поэтому в нефтях встречается гораздо больше производных циклогексана и циклопентана, чем производных других циклоалканов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бойко Е.В. Химия нефти и топлив: учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2007.– 60 с.
2. Богомолов А.И., Гайле А.А., Громова В.В., Драбакин А.Е. и др. Химия нефти и газа : учебное пособие. 3-е изд., СПб: Химия, 1995.– 448 с.
3. Вержинская С. В.,  Дигуров Н. Г., Синицин С. А. Химия и технология нефти и газа. : учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. – М.: Форум, 2009.- 400 с.
4. Рябов В.Д. Химия нефти и газа: Учебник/РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.-2-е изд., испр. и доп. - М.:Техника, 2004. - 288с.