2. Циклоалканы

Состав циклоалканов масляных фракций чрезвычайно сложен. В настоящее время результаты их исследований можно обобщить следующим образом:

а) циклоалканы масляных фракций нефтей могут иметь шестичленные и пятичленные кольца;

б) кольца циклоалканов в основном конденсированы, строение циклоалканов по типу (I), (II) и (III) нехарактерно

В масляных фракциях большинства нефтей в наибольшем количестве содер­жатся моноциклические циклоалканы, с ростом цикличности циклоалканов содер­жание их закономерно снижается. В масляных фракциях русской нефти, отли­чающейся высоким содержанием циклоалканов, в наибольших концентрациях содержатся тетрациклические циклоалканы, концентрация циклоалканов возра­стает с увеличением числа колец от одного до четырех.

Соотношение циклоалканов, имеющих шестичленные кольца, пятичленные кольца, и мостикового строения для некоторых нефтей характеризуется данными табл. 1.18.

Для исследованных случаев содержание циклоалканов с циклогексановыми, способными к дегидрированию по Зелинскому кольцами, не превышает трети от циклоалканов. Необходимо иметь в виду, что циклоалканы с шестичленными кольцами могут иметь в молекуле одновременно и пятичленные кольца.

В общем характер строения циклоалканов масляных фракций такой же, как и газойлевых, — циклоалкановое ядро имеет 2—4 заместителя C₁ — С₂, и осталь­ной алифатический углерод содержится в неразветвленной или малоразветвленной алифатической цепи. Различия в свойствах циклоалканов одноименных фрак­ций разных нефтей связаны в первую очередь с распределением циклоалканов по количеству циклов в молекуле, типом колец (пяти- и шестичленные) и харак­тером их конденсации.

1.4.3. Арены

Арены в масляных фракциях нефтей содержат, как правило, наряду с ареновыми циклоалкановые кольца.

С увеличением средней молекулярной массы (температур перегонки) масля­ных фракций число ареновых колец в средней молекуле аренов возрастает, однако рост числа атомов углерода в циклоалкановых кольцах и алкильных цепях приводит к тому, что доля атомов углерода, содержащихся в ареновых кольцах, не возрастает (табл. 1.19).

ТАБЛИЦА 1.19. Эмпирические формулы и соотношение водород:углерод для средних молекул аренов масляных фракций нефтей

С утяжелением фракции содержание углерода в ареновых кольцах снижает­ся, хотя содержание ареновых колец в средней молекуле арена и значение х в формуле С_nH_2n-x и повышается. Это связано как с увеличением общей цикличности средней молекулы, так и с повышением содержания углерода в ал­кильных цепях.

Хотя основная масса аренов масляных фракций нефтей содержит не более трех ареновых колец и значительная часть углеродных атомов молекул входит в циклоалкановые кольца и алкильные цепи, в небольших количествах содер жатся конденсированные полициклические арены,в которых доля циклоалкановых колец и алкильных цепей мала(таблю1.20).

­

Алифатические заместители в аренах представлены одной — тремя метиль­ными и этильными заместителями и одной цепью, имеющей неразветвленное или малоразветвленное строение, в которой содержатся остальные алифатические атомы углерода. Для аренов данной молекулярной массы с увеличением содер­жания углерода в кольцах (с ростом числа колец) длина алкильной цепи сни­жается.

Установлено, что в аренах, имеющих три конденсированных кольца, фенантреновая структура сильно преобладает над антраценовой.

Совокупность имеющихся в настоящее время данных позволяет достаточно уверенно предполагать, что, как правило, все кольца (ареновые и циклоалкано­вые) в молекулах аренов конденсированы в одно ядро; строение, при котором кольца соединены алифатическими цепями или одной С—С-связю по типу (VI) и (VII) для нефтяных углеводородов нехарактерно