Изучен состав ароматических углеводородов вязкого и твердых природных битумов, залегающих в толщах базальтов на севере Хакасии. Во всех битумах идентифицированы би-, три- и тетрациклические конденсированные ароматические структуры.В твердых битумах наряду с ними, -пентациклические, а также полифенилы (до пяти фенильных колец) и фенилзамещенные нафталины, фенантрены и пирены. Моноарены в твердых битумах представлены преимущественно метилалкилбензолами, в вязком битуме - арилизопреноидами. На состав ароматических углеводородов твердых битумов значительное влияние оказали процессы пиролиза при контакте с расплавленной магмой, а вязкого битума - специфические условия накопления исходного органического вещества.

Изучен индивидуальный состав моно-ароматических углеводородов нефтей Западной Сибири, залегающих в меловых и юрских отложениях. Среди моно-ароматических углеводородов идентифицированы н-алкил-, метилалкил- и этилалкилбензолы. Показано, что данные по составу алкилбензолов наряду с насыщенными и ароматическими углеводородами - биомаркерами несут информацию о биологических источниках и условиях формирования нефтей.

Методами ИК- и хроматомасс-спектрометрии исследовано распределение органических соединений в донных отложениях озер Алтая и Хакасии. Состав и содержание отдельных групп углеводородов и кислородсодержащих соединений свидетельствуют не только о природных, но и об антропогенных факторах образования органической составляющей донных отложений.

Представлены результаты структурно-группового анализа асфальтенов, смол и углеводородов жидких продуктов, полученных при термолизе витринитов разной степени метаморфизма. С увеличением степени преобразования витринитов молекулярная масса компонентов уменьшается: среди кольчатых соединений преобладают ароматические структуры, длина алкильных заместителей уменьшается. Молекулы асфальтенов состоят преимущественно из двублочных структур, смолы и масла же имеют в основном одноблочную организацию, во всех случаях алкильные заместители ароматических колец имеют длину С1-С4.

Проведены микробиологические и физико-химические исследования воды и донных отложений щелочных озер Хакасии. Минерализация воды разных озер составляет от 20 до 135 г/дм3. При активном участии бактериального сообщества идут процессы синтеза и деструкции органических веществ, регенерация химических элементов и вовлечения их в биогеохимические циклы. В составе органического вещества, экстрагированного из воды и донных осадков оз. Тус, определены фталаты, алканы, ароматические углеводороды, фенолы и кислородсодержащие соединения природного и антропогенного происхождения.

С использованием комплекса методов выделения, разделения и анализа получены данные о химической природе смол и асфальтенов высоковязкой нефти и природного битума. Установлено, что высокомолекулярные компоненты нетрадиционных источников углеводородного сырья имеют сходные фракционный и качественный составы. Совокупность полученных результатов позволяет полагать, что для переработки исследованных объектов могут быть использованы единые технологические схемы.

Показано, что в структуре смол природного битума Ашальчинского месторождения (Татарстан) присутствуют фрагменты, связанные эфирными и сульфидными мостиками. Состав таких фрагментов изучен с использованием методов химической деструкции, жидкостно-адсорбционной хроматографии и ашальчинского битума связаны нормальные и разветвленные алканы, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, фенилалканы с различным положением фенильного заместителя, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолы, алкилзамещенные нафталины и фенантрены, бензо- и дибензотиофены, алифатические кислоты и эфиры, циклические спирты и бициклические терпеноидные сульфиды. При этом связь насыщенных и ароматических углеводородов, дибензотиофенов, сульфидов и алифатических кислот осуществляется посредством эфирных и сульфидных мостиков. Алифатические эфиры связаны только сульфидными мостиками, а циклические спирты - только эфирными мостиками. Среди идентифицированных соединений преобладают насыщенные углеводороды, в основном нормальные алканы. Присутствие в их составе углеводородов С20 и выше свидетельствует о наличии в структуре смолистых веществ ашальчинского битума длинных алифатических цепей. В ряду ароматических углеводородов доминируют н-алкилбензолы, нафталины и фенанитрены, а в ряду гетероатомных соединений - алкилдибензотиофены.

Изучен состав алканов, циклогексанов, прегнанов, стеранов, диастеранов, би-, три-, тетра- и пентациклических терпанов природных битумов, залегающих в толщах базальтов на севере Хакасии. Показано, что отдельные разновидности битумов различаются составом и содержанием углеводородных структур. В твердых битумах н-алканы доминируют или присутствуют в близкой концентрации со стеранами и терпанами, в вязком битуме основными являются стерановые и терпановые структуры. Основные особенности состава насыщенных углеводородов исследованных битумов обусловлены различным составом исходного органического вещества, термическим воздействием и нивелирующими его, а в случае вязкого битума - определяющими процессами биодеградации.

Показана возможность биохимического окисления смеси полиароматических углеводородов (ПАУ) в отсутствии других источников углерода и энергии ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) видов Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas putida, Bacillus cereus u Arthrobacter globiformis. Численность микроорганизмов в процессе культивирования увеличивалась от 0.25 * 10 в 4 степени до 11 * 10 в 8 степени КОЕ/мл среды, что сопровождалось увеличением их оксигеназной активности. Все идентифицированные ПАУ подвергались окислению; степень деструкции би-, три-, пента-, гексааренов и их метилзамещенных гомологов варьировала от 11.3 до 100 %.

Изучены состав и распределение углеводородов и гетероорганических соединений, окклюдированных макромолекулами асфальтеновых компонентов метанонафтеновой нефти Крапивинского месторождения. В их составе установлены нормальные и разветвленные алканы, алкены, алкилциклопентаны и алкилциклогексаны, прегнаны и холестаны, хейлантаны и гопаны, моно-, би- и тризамещенные алкилбензолы, нафталины, фенантрены, дибензофураны, бензо- и дибензотиофены, бензо- и дибензокарбазолы.

Приведены результаты исследования состава ароматических полициклических углеводородов (ПАУ) и других органических примесей в пробах подземных вод в районе Обь-Томского междуречья - в зоне подземного водозабора Томска. Произведено сопоставление состава ПАУ в водах, почве и породе водоносного горизонта. Оценены скорости фильтрации органических загрязняющих веществ с поверхности почвы в подземные водоносные горизонты. Показана незащищенность продуктивных горизонтов от поверхностного влияния и повсеместная загрязненность подземных вод ПАУ. Отмечена тенденция ухудшения качества подземных вод под действием техногенной нагрузки на зону питания водозабора.

Представлены результаты анализа компонентного состава органических соединений в донных отложениях озер Республики Хакасия. Отмечено, что основными компонентами озерных осадков являются алканы, полициклоароматические углеводороды, кислородсодержащие соединения. Молекулярно-массовое распределение и содержание органических соединений в донных отложениях свидетельствуют как о природных, так и антропогенных источниках их происхождения.

С использованием метода хромато-масс-спектрометрии проанализирован молекулярный состав алкилзамещенных моноциклических ароматических углеводородов асфальтита Ивановского месторождения. В отличие от большинства нефтей и природных битумов, асфальтит характеризуется необычным составом соединений практически всех изобарно-гомологических рядов этого класса углеводородов. К числу особенностей их состава относится явное преобладание 1-алкил-2,3,6-триметилбензолов состава С12-С23 с изопреноидной цепью нерегулярного строения. Такие соединения являются производными изорениератина - каротиноида, который содержтся в аноксигенных фотосинтезирующих зеленых серных бактериях семейства Chlorobiaceae (род Сhlorobium). Среди алкилтолуолов состава С13-С25 явно преобладают орто-изомеры, что указывает на невысокий уровень катагенной преобразованности объекта. н-Алкилбензолы практически отсутствуют в ряду моноалкилбензолов: последние представлены полным набором изомеров фенилалканов состава С17-С19. Такие сорединения в составе природным битумов идентифицированы впервые.

Методом микрокалориметрии определены интегральные теплоты межфазного взаимодействия жидких алифатических и ароматических углеводородов с волокнами и порошками полиакроилонитрила, полипропилена, глиной и песчаником при 293 и 303 К. Получены зависимости теплоты адсорбции углеводородов от массового соотношения сорбат:адсорбент. Теплота и продолжительность установления равновесия процесса взаимодействия углеводородов с твердыми поверхностями зависят в основном от структуры адсорбента.

Исследована конверсия этана в ароматические углеводороды на высококремнеземном цеолите ZSM-5 структурного типа, модифицированном цинком с использованием метода пропитки. Методами термопрограммированной десорбции аммиака, дифференциального термического анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии характеристического рентгеновского излучения изучен процесс дезактивации Zn-содержащего цеолитного катализатора на различных стадиях конверсии этана и установлены природа и распределение активных фаз и коксовых отложений на его поверхности. Показано, что катализатор Zn/ZSM-5 характеризуется относительно высокой активностью и стабильностью в процессе превращения этана в ароматические углеводороды.

В работе приведены данные о составе фрагментов в молекулах смол нефти Усинского месторождения, содержащих сульфидные и эфирные группы. Установлено, что смолы являются одним из источников нормальных и разветвленных алканов, алкилциклопентанов и алкилциклогексанов, фенилалканов, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолов, алкилнафталинов, алкилфенантиренов, адкилбензо- и дибензотиофенов, алифатических эфиров и спиртов, которые образуются за счет деструкции алифатических фрагментов, связанных в молекулах смол через эфирные и сульфидные мостики.

Определено влияние ингибирующих присадок различной химической природы на состав парафиновых отложений газоконденсата Уренгойского месторождения. Установлено, что наиболее эффективны присадки на основе полиалкилметакрилатов. Применение высокоэффективных присадок приводит к концентрированию высокомолекулярных парафиновых углеводородов и к снижению доли нафтено-ароматических углеводородов в составе осадков.

Проведен хемолиз эфирных и сульфидных связей в молекулах высоко- и низкомолекулярных асфальтенов тяжелой нефти месторождения Усинское и изучен состав жидких продуктов деструкции. Установлено, что с ядром молекул обеих фракций асфальтенов сульфидными и эферными мостиками связаны алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды и гетероорганические соединения. Высокомолекулярные асфальтены усинской нефти характеризуются более высокой долей "серосвязанных" структурных элементов. Соединения, связанные эфирными группами, вносят существенный вклад в структуру низкомолекулярных асфальтенов.

Рассматриваются актуальные проблемы синтеза полифункциональных ароматических соединений многоцелевого назначения. Описаны методы получения широкой гаммы сложных органических веществ, базирующиеся на использовании нефтехимического сырья и представляющие значительный практический и теоретический интерес. Книга предназначена для студентов, аспирантов, преподавателей химических и химико-технологических факультетов высших учебных заведений, а также для широкого круга химиков-органиков, работающих в области органического синтеза и химии природных соединений.

Изучены состав и распределение насыщенных и ароматических углеводородов в нефтях Нижнесаксонского и Модасс бассйнов (Германия) и Балтийской синеклизы. Показано, что в нефтях Северной Германии концентрации Pr и Ph выше, чем концентрации С17 и С18, среди алкилбензолов преобладают ортоалкилтолуолы, среди алкилнафталинов и алкилфенантренов - диметилзамещенные изомеры. Нефти Прибалтики отличаются высоким содержанием н-алкилбензолов, равными концентрациями ди- и триметилнафталинов, повышенным содержанием триметилфенантренов. Показано, что по геохимическим параметрам зрелости, рассчитанным по составу насыщенных и биароматических углеводородов, наиболее преобразованными являются нефти Прибалтики и юга Германии.

Исследован процесс неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды на цеолите, модифицированном наноразмерным порошком вольфрама. Установлено, что наибольшая конверсия метана и максимальный выход ароматических углеводородов достигаются на катализаторе, содержащем 8.0 мас.% W. Методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии рентгеновского характеристического излучения изучена природа и распределение активных фаз в W-содержащем цеолите. Исследован процесс дезактивации катализатора W-HZSM-5 на различных стадиях конверсии метана и установлено распределение коксовых отложений на его поверхности.

Установлены молекулярно-массовые распределения (ММР) членов 24 изобарно-гомологических рядов ароматических углеводородов (УВ) в нефтях из нижнемелового горизонта на Дзунбаянском и из юрского — на Тамсагбулагском месторождениях. Определены концентрации индивидуальных биаренов С10-С14 и триаренов С14—C17 в тех же нефтях, вскрыты основные закономерности в изомерном составе этих УВ, показана его связь с термодинамической устойчивостью соединений.

Исследована неокислительная конверсия метана в ароматические углеводороды на высоких кремнеземных цеолитах ZSM-5, модифицированных наноразмерными порошками молибдена (4,0 мас.%) и серебра (0.1-0.5 мас.%). С помощью метода термопрограммированной десорбции аммиака получены данные о кислотных характеристиках катализаторов. Методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии рентгеновского характеристического излучения исследована микроструктура и состав каталитических систем Ag-Mo/ZSM-5. Показано, что модифицирование Мо-содержащего цеолита серебром приводит к повышению его активности и стабильности в процессе неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды.

Изучен состав полициклических ароматических углеводородов, образующихся в процессе термолиза (160-650 оС) смолисто-асфальтеновых компонентов тяжелой нефти из пермокарбоновой залежи месторождения Усинское (Республика Коми). Показано, что молекулы смол и асфальтенов нефти содержат одинаковый набор ароматических фрагментов. В их составе идентифицированы би- и трициклические конденсированные углеводороды и их (С1-С3)-алкилпроизводные, тетра-, пента-, гексациклические и фенилзамещенные (дифенил-, фенилнафталины, терфенилы, фенилфенантрены) соединения. Преобладают три- и тетрациклические ароматические углеводороды, которые станут основой состава масляных фракций, получаемых при термической переработке тяжелого углеводородного сырья.

Исследованы образцы нефти из двух скважин Верхне-Салатского месторождения (скв. № 118 и 122). Установлено, что они существенно различаются как по содержанию смолистых и ароматических компонентов, так и по составу парафино-нафтеновых углеводородов, что определяет особенности образования в них осадка. Так, для образца нефти из скв. № 122, характеризующейся повышенным содержанием смолистых компонентов, процесс осадкообразования начинается при температуре 50 оС. Для образца нефти из скв. № 118 процесс формирования осадка происходит при 70 оС. Снижение температуры потока нефти приводит к кристаллизации парафиновых углеводородов преимущественно по дендритному типу и увеличению аморфности структуры нефтяного осадка.

Исследовано влияние концентрации W и способа его введения в пентасилы ZSM-5 с различным мольным отношением SiO2/Al2O3 на кислотность и активность в неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды. Показано, что наиболее активны и стабильны катализаторы, полученные с использование пентасила с SiO2/Al2O2=40 и наноразмерного порошка вольфрама. Установлено, что максимальная конверсия метана и наибольший выход ароматических углеводородов достигаются на цеолите, содержащем 8.0 мас. % нанопорошка W.