Алкилирование нефтяной экстрагированной тяжелой фракции некоторыми субстратами с целью снижения содержания опасных ПАУ

Аннотация

В работе проводилось исследование химического воздействия на канцерогенно опасные соединения нефтяной экстрагированной тяжелой фракции алкилирующими агентами на различных катализаторах. Нефтяная экстрагированная тяжелая фракция представляет собой концентрат полициклических ароматических углеводородов, представляющих значительный интерес для получения масел-пластификаторов для шин и каучуков. Однако часть полициклических ароматических углеводородов являются канцерогенно опасными благодаря наличию в них«bay»-протонов, активных в реакциях электрофильного замещения и ответственных за мутации ДНК. Процесс алкилирования проводили в аппарате, состоящем из реактора, снабженного верхнеприводной мешалкой, в рубашку которого из термостата подается теплоноситель определенной температуры, варьируя условия процесса и алкилирующие агенты. В качестве алкилирующих агентов использовали известные доступные и хорошо изученные на примере одноядерных ароматических соединений реагенты: алкены в присутствии катализатора – треххлористого алюминия, спирты с использованием катализатора – хлористого цинка, а также сульфатный скипидар (α-пинен) в присутствии ортофосфорной кислоты. Действие алкилирующих агентов направлено на замещение «bay»-протонов в молекулах полициклических ароматических углеводородов. Замещение «bay»-протонов приводит к переводу канцерогенно опасного соединения в безопасное. После выделения продукта алкилирования определяли в нем содержание «bay»-протона и опасных полициклических ароматических углеводородов. Снижение содержания «bay»-протонов характерно для всех образцов. Это свидетельствует об осуществлении реакции алкилирования. При этом наблюдается влияние природы алкилирующего агента на конечный результат. В продуктах реакции при алкилировании цетиловым спиртом с минимальным содержанием «bay»-протона (0,93 %) содержание суммы 8 полицикли­ческих ароматических углеводородов снизилось практически на 70 %. Однако для других алкилирующих агентов содержание «bay»-протона и полициклических ароматических углеводородов изменилось не столь значительно. В целом неглубокое алкилирование «bay»-протона связано, возможно, с одной стороны, с зависимостью реакции алкилирования от использованных реагентов в реакции, а точнее от ее обратимости, влияния устойчивости образующегося s-комплекса (кинетический контроль), стабильности конечных продуктов (термодинамический контроль), а с другой стороны, с влиянием выбранного субстрата – нефтяной экстрагированной тяжелой фракции, очень вязкой жидкости даже в растворе. Последнее обстоятельство также ограничивает возможности реакции алкилирования.