Перенос Алкильной группы может быть проведен в виде алкильного карбокатиона, свободного радикала, карбаниона или карбена (или их эквивалентов).
Алкилирующие агенты - это реагенты для осуществления алкилирования.
Алкильные группы также могут быть удалены в процессе, известном как деалкилирование.
Алкилирующие агенты часто классифицируют в соответствии с их нуклеофильным или электрофильным свойством. В контексте нефтепереработки, алкилирование относится к конкретному алкилированию изобутана олефинами.
Алкилирование позволяет:
- улучшить качество нефти;
- получить высокооктановые компоненты автомобильного бензина из непредельных углеводородных газов.
- алкилирование ДНК используется в химиотерапии для повреждения ДНК раковых клеток;
- алкилирование осуществляется с помощью класса лекарств, называемых алкилирующими противоопухолевыми средствами
На НПЗ изобутан алкилируют низкомолекулярными алкенами (в основном смесью пропена и бутена) в присутствии кислотного катализатора, который может включать твердые кислоты (цеолиты).
Катализатор протонирует алкены (пропен, бутен) с образованием карбокатионов, которые алкилируют изобутан. Получаемый продукт, называемый алкилат:
- состоит из смеси углеводородов с высокой разветвленной цепью (в основном изогептана и изооктана);
- алкилат - это высококачественная смесь для смешивания бензина, поскольку он обладает исключительными антидетонационными свойствами и обеспечивает чистое горение.
Поскольку наибольшим октановым числом обладают молекулы алканов с изо-строением, то молекулы исходного сырья тоже должны иметь изостроение.
В нефтепереработке наибольшее распространение получило сырье алкилирования бутан-бутиленовая фракция (ББФ), которая получается в процессе каталитического крекинга.
Основной компонент ББФ изобутан и бутилен.
Первая промышленная установка сернокислотного С-алкилирования была введена в эксплуатацию в США в 1938 г.
Целевым продуктом вначале был исключительно компонент авиабензина.
Лишь после 1945 г. на базе газов каталитического крекинга алкилирование стали использовать для улучшения моторных качеств товарного автобензина.
С-алкилирование протекает, как и каталитический крекинг, по карбений - ионному цепному механизму.
Наряду с основными реакциями С-алкилирования изобутана бутиленами, при которых на 1 моль изобутана расходуется 1 моль олефина, в процессе протекают и побочные реакции, приводящие к образованию продуктов, более легких или более тяжелых, чем целевой продукт, или к потере активности и увеличению расхода катблизаторов.
К таковым относятся реакции деструктивного ал - килнрования, самоалкилирование изобутана, С-алкилирование с участием С3 и С5 алканов и алкенов, полимеризация алкенов, сульфирование олефинов с образованием сложных эфиров, кислого шлама и др.
Деструктивное алкилирование происходит в результате распада промежуточных карбениевых ионов и приводит к образованию углеводородов.
Из всех возможных кислотных катализаторов в промышленных процессах алкилирования применение получили только серная и фтористоводородная кислоты:
Однако большая летучесть и высокая токсичность фтороводорода ограничивают его более широкое применение в процессах С-алкилирования.
В отечественной нефтепереработке применяются только процессы сернокислотного С-алкилирования.
На НПЗ США около половины от суммарной мощности установок приходится на долю фтористоводородного С-алкилирования.
С-алкилированию в нефтепереработке чаще всего подвергают изобутан и значительно реже изопентан (последний является ценным компонентом автобензина.
Пропилен легко вступает в реакцию с изобутаном, но октановое число меньше, чем при алкилировании бутиленами Высшие алкены (С5 и выше) более склонны к реакциям деструктивного алкилирования с образованием низко - молекулярных и низкооктановых продуктов.
