Циклоалканы (нафтены) нефти. Особенности распределения, основные нафтеновые хемофоссилии

Циклоалканы (нафтены) С_nН _2n-z (для моноциклических С_nН _2n)

В нефтях содержатся нафтены с шестичленными циклами (ЦГ) - циклогексаны, пятичленными циклами (ЦП) - циклопентаны и их гомологи. Расстояние между атомами С в цикле одинаковое (1,50 Å) Нафтеновые молекулы не плоские, за счет этого снимается напряжение в кольце.Для нафтенов характерна структурная изомерия положения радикала в цикле, а также конформация (от лат. conformatio — форма, построение, расположение)- пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей. Высшие члены моноциклических нафтенов относятся в основном к полизамещенным рядам с 2-4 боковыми цепями, из которых одна–длинная цепь прямая или разветвленная. Эти УВ образуются при частичной циклизации длинной цепи жирных кислот (ЖК) и эфиров восков в процессе катализа на ранних стадиях диагенеза. Среди полициклических нафтенов больше всего реликтовых УВ или биомаркеров В некоторых нефтях был обнаружен УВ фихтелин (С₁₉Н₃₄) – продукт преобразования абиетиновой кислоты. Линейно конденсиро-ванные - пергидроантрацен. В нефтях его нет, присутствуют только гомологи.Тетрациклические нафтены-Стераны С₂₇-С ₂₉ (Цик-лопентанпергидрофенантрен) При отрыве длинной цепи у стеранов образуются тетрациклические нафтены: С₂₁Н₃₆ - прегнан и С₂₂Н₃₈ – гомопрегнан, УВ с конфигурацией молекул 5a(Н),14b(Н),17b(Н), относят к изопрегнанам (геоструктура). Изопрегнаны характерны для ОВ нефтематеринских пород, накапливавшихся в засоленных лагунах. С₂₂Н₃₈ – гомопрегнан. В нефти содержатся также тетрациклические нафтены с четырьмя циклогексановыми кольцами, например, С₂₄Н₄₂, имеющий метильные (–СН₃) радикалы у 8, 10, 15, 17 углеродных атомов и гемм-замещение у 5 атома, его часто обозначают Т24. Пентациклические нафтены (тритерпаны)1)Все пять колец шестичленные (олеанан, гаммацеран) Отличаются положением гем-замещения: у олеанана – у С-20, у гаммацерана – у С-22 и положением одной (-СН₃) группы 2) четыре кольца шестичленные и одно пятичленное - гопаны, лупаны. В лупане (С₃₀Н₅₂) изопропильный радикал у С-19. Спирты со структурой олеанана и лупана отмечаются в липоидах высшей растительности.гаммацерана – бактерий гиперсоленых водоемов(галофилов) Содержание циклоалканов в нефти составляет от 25 до 75 %.Источником циклоалканов в нефти в незначительной степени могут быть непосредственно некоторые биосинтетические углеводороды живого вещества, такие, как моноциклические лимонен, апинен, камфен, полициклические углеводороды типа каротина. Однако более важным источником циклоалканов в нефти являются широко распространенные в живом веществе организмов кислородсодержащие производные различных циклических терпенов (монотерпенов, сесквитерпен-ов, дитерпенов (С20Н32), тритерпенов и тетратерпенов с функциями спиртов, кетонов и кислот. Образование циклоалканов из них происходило в результате потери функциональных кислородных групп и реакций диспропорционирования водорода при почти полном сохранение основы молекулярной структуры исходных терпеноидов живого вещества. Образующиеся в результате этих процессов различные циклоалканы, например стераны и гопаны, уже упоминались при рассмотрении «хим ископаемых» или «биомаркеров», свидетельствующих об органическом происхождении нефти. Из циклического спирта холестерина образуется, например, углеводород холестан. По такой же схеме образовывались и другие цикланы — стерины и тритерпены (С27 — С30) из стероидов, присутствующих в живом веществе в свободном виде или в виде эфиров жирных кислот. Другой, более значительный по масштабам источник образования циклоалканов связан с дегидратационной циклизацией •непредельных жирных кислот с образованием насыщенных циклических углеводородов.Из образующихся циклоалкенов при дальнейших превращениях получа-ются нафтеновые и нафтеновоаромэтические углеводороды.