Алкилирование парафинов олефинами

Алкилирование парафинов олефинами можно рассматривать как обратный каталитическому крекингу процесс, также проходящий как ионно-цепная реакция. С позиции термодинамики ее выгодно проводить при сравнительно низкой температуре (до 100љњС), когда она практически необратима. Высокая скорость при этом достигается применением катализаторов, в качестве которых используют серную и безводную фтористоводородную кислоты, а также треххлористый алюминий. Исходными веществами служат изобутан и н -бутилены, приводящие к образованию смеси изооктановљ- компонентов высокооктанового моторного топлива. Для получения разветвленных углеводородов, выкипающих в тех же температурных пределах, что и авиационные бензины, изобутан и изопентан алкилируют не только индивидуальными олефинами, но и их смесями.
н -Бутилены легко протонируются кислотой, давая карбокатион:

Вторичный карбокатион вступает в быстрый обмен гидрид-ионом с изобутаном, в результате получается более стабильный третичный катион:

Совокупность этих двух реакций является стадией инициирования цепи, которая приводит к образованию активной частицы, вовлекающей олефин в цепь алкилирования:

Разветвленный карбокатион вступает в реакции изомеризации, приводящие к набору продуктов в результате миграции водорода и метильных групп:
Каждый из них может обмениваться водородом с изобутаном, давая один из изомерных изооктанов, и регенерируя трет -бутилкатион, например:

Таким образом продолжается цепной процесс. В данном случае получен 2,2,4-триметилпентан, называемый собственно изооктаном и служащий эталоном детонационной стойкости моторных топлив.
Изооктильный катион может присоединить следующую молекулу олефина и образовать более высокомолекулярный продукт. Для уменьшения вклада этой побочной реакции, а также возможной катионной полимеризации олефина, применяют четырех- шестикратный избыток парафина по отношению к олефину. При этом из двух возможных параллельных реакций

скорость второй снижается по сравнению с первой, что увеличивает селективность образования первого продукта.
Температуру процесса выбирают так, чтобы подавить реакции деструкции при сохранении высокой скорости алкилирования. Поэтому, применяя достаточно активный катализатор (H₂SO₄), температуру поддерживают на уровне 0-10љњС. При менее активном катализаторе HF для увеличения скорости реакцию алкилирования проводят при 20-30љоС и повышают давление. Повышение давления увеличивает концентрацию газообразных реагентов, снижая вероятность деструктивных процессов.