ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы УИТМОР. Теоретические основы современных процессов переработки нефти (алкилирование, изомеризация, димеризация) из "Синтез моторного топлива Сборник 1" Димеризация, кодимеризацкя, молекулярные перегруппировки, изомеризация, каталитическая деполимеризация и алкилирование, как стало очевидно в настоящее время, являются тесно связанными процессами. Все эти процессы по-новому раскрываются с помощью представления об ионе карбония . Концепция иона карбония встретила в свое время ожесточенное сопротивление, но сейчас ее следует считать общепринятой. [c.7] Значение иона карбония в химии углеводородов заслуживает того, чтобы сравнительно подробно разобрать свойства этого интересного и весьма важного химического соединения. [c.7] Чтобы понять, что такое ион карбония и каковы его свойства, рассмотрим сначала основные электронные представления о структуре и химических реакциях некоторых простых атомов. [c.7] Во всех этих случаях имеется состояние насыщения, и электроны образуют полный октет, или четыре пары. Конечно, мы не считаем, что такое расположение является статическим, и не принимаем, что электроны движутся по простым планетарным орбитам. [c.8] Начальной стадией ионизации может быть соединение двух молекул по водородной связи. Затем связь водорода с хлором нарушается, водород удерживается при кислороде с образованием иона гидро-ния НзО , а хлор остается в виде иона-хлора. [c.8] Такой остаток, образовавшийся после удаления хлора в виде иона, имеет только шесть электронов вместо устойчивого октета. Сокращенно такой простейший ион карбония можно изобразить как СНз или Ме (остальные карбониевые ионы являются замещенными производными простейшего иона карбония). В подобных случаях плюс у иона карбония обозначает, что для образования полного октета недостает пары электронов. Следует подчеркнуть, что вследствие такой неустойчивой структуры карбони-евый ион не может существовать подобно другим -ониевым ионам. [c.9] Следует подчеркнуть, что каждый из этих ионов имеет полный и устойчивый октет электронов, в то время как ион карбония имеет только шесть электронов, и в связи с этим он будет неустойчив и в высшей мере реакционноспособен. В обычных условиях Ион карбония не может сущ,ествовать, а немедленно претерпевает стабилизуюш ее его пре-враш,ение. [c.10] Автор полагает, что продолжительность полу-периода суш,ествования обычного иона карбония, возможно, составляет примерно около 10 сек. [c.10] Кислота или катализатор+Н О Н О Н +Н3О. [c.11] Как будет видно далее, исключительную важность имеет обратимость этой реакции. Опять напомним. [c.11] Ион карбония, образовавшийся в присутствии серной кислоты или равноценной кислоты, может претерпевать обратный процесс. Это имеет большое значение при явлениях полимеризации и алкилирования, где эфиры служат как бы резервуаром для ионов карбония. [c.12] Сложные эфиры часто принимаются как промежуточные продукты в различных процессах рассматриваемых здесь типов. Однако следует отметить, что применение чистого нейтрального эфира, естественно, не эффективно, так как эфир сам по себе имеет тенденцию к образованию ионов не больше, чем вода или хлористый водород сами по себе. Но, с другой сторсны, в присутствии соответствующего донора протонов эфиры могут образовать ион карбония. [c.12] Таким образом, можно объяснить окисление олефинов в кислоту с тем же числом атомов углерода без обычного расщепления углеродной цепи. Окончательным продуктом окисления изобутилена будет изомасляная кислота, а пе ацетон. [c.14] Серная кислота ионизуется бензойной кислотой примерно таким же путем, каким достигается ионизация НС1 иН О. [c.15] Реакции иона карбония, как можно заключить на основании его электроннонедостаточной структуры, не похожи на реакции обычных ионов, зависящие от скорости присоединения реагентов. Одновременно с образованием или тотчас же после него ион карбония подвергается превращению (боковая поверхность кучи сухого песка должна осыпаться). Если ион карбония не может дополнить свою электронную недостаточность за счет реакции с другой молекулой, то происходит внутримолекулярное изменение и изомеризация. [c.15] Если действовать на метиламин азотистой кислотой в водной среде, то образуются метанол и диме тиловый эфир образование метанола является результатом координационной связи иона метилкарбония с водой и последующей отдачи протона окружающей среде. Такое представление о координационной свй-зи иона, карбония со средой более правдоподобно, чем обычное представление о присоединении ионом карбония гидроксильных ионов из воды или ионов ме-токсила от метанола. [c.16] Обратимое присоединение иона карбония к серной кислоте с образованием эфира, как было указано выше, является другим важным примером внутримолекулярной стабилизации ионов карбония. [c.16] Во многих случаях ион карбония стабилизуется внутримолекулярно самопроизвольно. Электроннонедостаточный атом углерода берет пару электронов от соседнего атома. Механизм такого, повидимому, простого переноса электронной пары теперь становится предметом математического изучения физико-химйками. В зависимости от структуры молекулы этот перенос электронной пары сопровождается или не сопровождается переносом протона или группы, соединенной с подвижной электронной парой. [c.17] Вернуться к основной статье