Азотсодержащие соединения нефтей

Содержание азота в нефтях составляет десятые доли процента (обычно до 0,3), но в отдельных случаях может доходить до 1,5%. Азот входит, в основном, в состав смолисто-асфальтеновых веществ нефти. При перегонке эти вещества могут разлагаться с образованием азотистых соединений, которые таким путём попадают в нефтяные фракции. Интересно отметить, что, видимо, этим и объясняется повышение содержания азота в нефтяных фракциях по мере увеличения их температуры кипения. Азотистые соединения нефтей подразделяются на две основные группы: азотистые основания и "нейтральные" (слабоосновные) соединения. Азотистые основания, находящиеся в низших и средних фракциях нефтей, являются, в основном, алкильными или циклоалкильными производными пиридина и хинолина:

В высших фракциях идентифицированы бензохинолины и бензоакридины, молекулы которых содержат несколько конденсированных бензольных или нафтеновых циклов. Например:

Нейтральные (слабоосновные) азотистые соединения, идентифицированные в нефтях, подразделяются на а) производные индола и карбазола,

содержащие алкильные заместители в бензольных ядрах и у атома азота, а также конденсированные с бензольными или нафтеновыми циклами. Например:

б) циклические амиды (лактамы) ароматических о -аминокислот;

в) порфирины – соединения, содержащие пиррольные фрагменты. Порфирины имеют структуру, аналогичную структуре гемина (красящее вещество крови) и хлорофилла (формула 1), но их молекулы не содержат комплексно-связанного железа (в случае гемина) и магния (в случае хлорофилла). Вместо этих металлов в структуре порфиринов содержатся комплексно-связанные никель и ванадий (последний в виде ванадила VO²⁺) (см. формулу 2). Наличие порфиринов свидетельствует в пользу теории органического происхождения нефти. Такие сложные соединения, как порфирины, не могли образоваться в результате минерального синтеза. Очевидно, они попали в нефть из органического вещества живых организмов.

г) полипентидные фрагменты белковых молекул, содержащиеся в асфальтеновых и порфириновых концентратах. В результате кислотного гидролиза этих концентратов в продуктах гидролиза обнаружен ряд аминокислот.

В нефтях обнаружены также гетероциклические соединения, содержащие кроме азота серу (тиазолы).

Азотистые основания извлекают из нефтей или нефтяных фракций с помощью разбавленной хлороводородной или серной кислот в виде водных растворов солей; растворы обрабатывают щелочами, при этом азотистые основания выделяются в свободном виде.

Нейтральные азотистые соединения извлекают хлорным железом, которое образует комплексные соединения с нейтральными азотистыми веществами. Выделенные комплексы разлагают щелочами. При этом азотистые соединения выделяются в свободном виде.