Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Метатез алканов — это класс химических реакций, в которых происходит перегруппировка алкана с образованием алканового продукта большей или меньшей длины. Он аналогичен метатезису олефинов, однако в отличие от метатезиса олефинов, который разрывает и восстанавливает углерод-углеродную двойную связь, метатез алканов происходит с углерод-углеродной одинарной связью.
Alkane metathesis is a class of chemical reaction in which an alkane is rearranged to give a longer or shorter alkane product. It is similar to olefin metathesis, except that olefin metathesis cleaves and recreates a carbon carbon double bond, but alkane metathesis operates on a carbon carbon single bond.
Примеры и катализаторы
Метатез алканов катализируется соединениями или комплексами, содержащими металлы. Один из таких классов каталитических систем, открытый и разработанный группой Жана-Мари Бассе, включает гидрид тантала, нанесенный на диоксид кремния (SiO2)TaH при температурах от 25 °C до 200 °C. Эти системы катализируют превращение этана в метан, пропан и следовые количества бутана. Также может происходить перекрестный метатез, например, метан и пропан могут реагировать с образованием двух молекул этана. Этан реагирует с толуолом, образуя этилбензол и ксилол. В реакции участвуют металоциклобутановые интермедиаты, как и в метатезе олефинов. Разработаны также системы с двойным катализатором, эффективные для метатеза высших алканов. Эти системы основаны на совместной работе двух катализаторов: одного для переноса дегидрирования и одного для метатеза олефинов. Бернетт и Хьюз сообщили о гетерогенной системе, состоящей из Pt на оксиде алюминия, смешанного с оксидом W на диоксиде кремния. Brookhart и Goldman сообщили о системах, основанных на катализаторах дегидрирования иридия типа "pincer" и катализаторах метатеза олефинов на основе Mo "типа Шрока". Поскольку катализаторы на основе иридия проявляют селективность к терминальным атомам углерода n-алканов, эти системы обладают уникальной способностью осуществлять метатез алканов с определенной селективностью по молекулярной массе продукта. Например, n-гексан может быть превращен в этан и n-декан в качестве основных продуктов. Можно представить множество применений метатеза алканов в нефтехимии и топливной промышленности. Например, превращение n-гексана в n-декан и этан было предложено для повышения общего выхода n-алканов дизельного диапазона (C9H20 – C19H40) из реакторов Фишера-Тропша, которые преобразуют синтез-газ в широкий спектр n-алканов. Скотт, Голдман и Брукхарт сообщили о метатезе циклоалканов с использованием системы Ir/Mo. Например, циклооктан (цикло C8H16) превращается в смесь циклогексадекана (цикло C16H32) и циклических соединений с большим числом атомов углерода, а также полимеров.
Alkane metathesis is catalyzed by metal containing compounds or complexes. One such class of catalyst systems, discovered and developed by the group of Jean Marie Basset, comprises tantalum hydride supported on silica (SiO2)TaH at temperatures of 25°C to 200°C. These systems catalyze the conversion of ethane to give methane, propane and traces of butane. Cross metathesis can also take place, for example methane and propane can react to give two molecules of ethane. Ethane reacts with toluene to give ethylbenzene and xylene. The reaction involves metallocyclobutane intermediates just as in olefin metathesis. Dual catalyst systems have also been developed which are effective for the metathesis of higher alkanes. These systems are based on the tandem operation of two catalysts, one for transfer dehydrogenation and one for olefin metathesis. A heterogeneous system consisting of Pt on alumina mixed with W oxide on silica was reported by Burnett and Hughes. Systems based on pincer iridium dehydrogenation catalysts and either "Schrock type" Mo based olefin metathesis catalysts have been reported by Brookhart and Goldman. Because the iridium based catalysts show selectivity for the termini of n alkanes, these systems have the unique ability to effect alkane metathesis with some selectivity for product molecular weight. Thus for example n hexane can be converted to ethane and n decane as the major products. Numerous applications for alkane metathesis involving petrochemicals and fuels can be envisaged. For example, the conversion of n hexane to n decane and ethane has been proposed for the purpose of improving the overall yield of diesel grade n alkane (C9H20 to C19H40) from Fischer–Tropsch reactors, which convert syngas to a broad range of n alkanes. Scott, Goldman and Brookhart have reported the metathesis of cycloalkanes with the pincer Ir/Mo system. Cyclooctane (cyclo C8H16), for example is converted to a mixture of cyclohexadecane (cyclo C16H32) and higher rings as well as polymers.