10. Свойства ионов карбения.

1. Ионы карбения обладают высокой реакционной способностью, являются промежуточными соединениями в реакциях каталитического крекинга, протекающих по цепному механизму.

2. Ионы карбения способны оторвать гидрид-ион от нейтральной молекулы и превратиться в нейтральную молекулу.

Легче отрывается гидрид-ион от третичного атома углерода, труднее - от первичного.

3. Карбений-ион может отдать протон (Н⁺) олефину или катализатору и превратиться в нейтральную молекулу.

4. Высокомолекулярные ионы карбения — нестойкие соединения, легко распадающиеся по β-связи относительно заряженного атома углерода на олефин и ион карбения меньшей молекулярной массы.

Р асщепление иона карбения на поверхности катализатора продолжается до тех пор, пока длина цепочки углеродных атомов не уменьшится настолько, что дальнейшее расщепление связи С-С в β-положении относительно заряженного атома углерода станет невозможным. Более энергетически выгодным является разрыв ионов карбения с образованием крупных осколков.

Таким образом, более выгодным является разрыв связей С-С с образованием симметричных фрагментов. Разрыв других связей С-С приводит к образованию малостойких карбокатионов СН₃⁺ и С₂Н₅⁺. Общим правилом для алкилкарбениевых ионов является преимущественный симметричный разрыв молекулы. Алкилароматические карбокатионы распадаются с отрывом всей алкильной группы с образованием ароматического углеводорода

и алифатического карбений-иона.

5. Наиболее стабильными являются третичные ионы карбения,

у которых положительный заряд несет третичный углеродный атом; наименее стабильны первичные.Первичные ионы

карбения могут легко превращаться во вторичные и далее в третичные. Эти превращения протекают за счет гидридного

или алкильного переносов. Гидридный перенос заключается

в перемещении гидрид-иона от соседнего атома углерода к углеродному атому, несущему положительный заряд.

Алкильный перенос заключается в перемещении алкильной

группы от соседнего атома С к атому углерода, заряженному положительно.

Далее образовавшийся вторичный карбокатион за счет

гидридного переноса преобразуется в более стабильный третичный ион карбения.

11Химия каталитического крекинга.

На основании анализа образующихся продуктов качественно можно выделить следующие реакции. Основные реакции:

• крекинг парафинов (дает парафин и олефин);

• крекинг олефинов (дает олефин + олефин);

• деалкилирование АрУ (отрыв или крекинг алкильных цепей);

• крекинг нафтенов (дает циклогексан + олефин без разрыва кольца).

Вторичные реакции (определяют состав конечных продуктов крекинга):

• перенос водорода (нафтен + олефин дают ароматику + алкан);

• изомеризация (алкан дает изоалкан);

• перенос аклильных групп (бензол + ксилол дают два толуола);

• конденсация бензольных колец;

• диспропорционирование олефинов низкой молекулярной массы.

• В схематическом виде основные направления превращения углеводородов при крекинге можно представить следующим образом:

олефин + парафин

П арафин олефины + Н₂

изопарафин

олефины

Н афтен циклогексан + олефин

ароматические глеводороды

олефины

парафины + диены

Олефин парафины или нафтены +

+ ароматические углеводороды

полимеры, кокс

Нафтен + олефин ароматический углеводород + парафин

Ароматический продукты конденсации, кокс

углеводород + олефин