В-78. Изомеризация парафинов. Химизм и механизм реакций.

Реакции изомеризации парафинов являются дополнительным источником получения изобутана и изопентана. Они предназначены для получения разветвленных углеводородов (изомеров) в различных процессах нефтепереработки (каталитический крекинг и риформинг).

Реакции являются обратимыми процессами, при которых устанавливается термодинамическое равновесие между парафинами нормального и изостроения:

СН3 – СН2 – СН2 – СН3 - СН3 – СН – СН3

¦

СН3

СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – СН3 -

- СН3 – СН – СН2 – СН3 -

¦

СН3

СН3

¦

- СН3 – С – СН3

¦

СН3

Катализаторы: Изомеризация парафинов может осуществляться в присутствии хлорида алюминия или бифункциональных контактов, со-стоящих из металлов платиновой группы на носителе кислотного типа (оксид алюминия, алюмосиликат, цеолиты).

Механизм: Реакция изомеризации протекает по ионному механизму через промежуточное образование карбокатионов. Сначала вследствие крекинга парафина или в результате его дегидрирования получаются олефины. Из них на гетерогенном контакте за счет его активных центров, играющих роль доноров протона, обра-зуются карбокатионы:RCH=CH2+HCl+H–O–M-RC+H–CH3+MO -

Для успешного протекания изомеризации в присутствии хлорида алюминия необходим сокатализатор — хлорид водорода, так как карбокатионы образуются только при совместном действии на олефин А1С13 и НСl:

RCH=CH2+HCl+AlCl3>RC+H–CH3+AlCl–4

Карбокатионы способны отрывать атомы водорода (в виде гидрид-ионов) от других молекул углеводорода и изомеризоваться с перемещением атомов водорода или алкильных групп внутри молекулы. В результате идет ионно-цепной процесс изомеризации:

СН3–СН2–СН2–СН2–СН3+RC+HCH3 -

- СН3–С+Н–СН2–СН2–СН3+RCH2CH3

СН3–С+Н–СН2–СН2–СН3-

СН3–СН2–С+Н–СН2–СН3

-СН3–СН2–СН–С+Н2

¦

СН3

СН3–СН2–С+–СН3 +

¦

СН3

СН3–СН2–СН2–СН2–СН3-

- СН3–СН2–СH–СН3 +

¦

СН3

СН3–СН2–СН2–С+Н–СН3 и т.д.