煤沥青中16种多环芳烃烷基化反应的量子化学研究

作     者：代金波 刘刚 申峻 王玉高 李瑞丰 杜建奎 徐青柏 DAI Jinbo LIU Gang SHEN Jun WANG Yugao LI Ruifeng DU Jiankui XU Qingbai

作者机构：太原理工大学化学化工学院太原030024 山西路路佳科技有限公司太原030024 中国石化抚顺石油化工研究院辽宁抚顺113001 

出 版 物：《太原理工大学学报》 (Journal of Taiyuan University of Technology)

年 卷 期：2017年第48卷第4期

页      面：530-538页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：交通运输部公路科学研究院道路结构与材料交通行业重点实验室(北京)开放基金资助项目(KF201401) 山西省科技攻关项目(20150313014-4) 山西煤基低碳联合基金资助项目(U1610223) 

主　　题：煤沥青 多环芳烃 烷基化反应机理 活化能 

摘      要：采用第一性原理研究煤沥青中16种多环芳烃在HF催化作用下和乙烯的烷基化反应历程。从吸附焓变及活化能角度探讨16种多环芳烃和乙烯烷基化的反应机理:反应物可以经过三种历程,形成六元环的过渡态。在任何一种历程中,HF都活化乙烯分子,氟原子帮助脱掉芳环上的氢。从16种多环芳烃中选取苊、、苯并[a]芘和苯并[g,h,i]芘作为研究对象,计算上述4种物质所有可能位点的烷基化反应活化能,数据显示所有活化能位于两个不连续区间,活泼位点位于146~171kJ/mol,不活泼位点位于242~247kJ/mol.不活泼位点有一个明显的特征是与之相连的两个碳原子均含有一个碳氢键。运用上述规律计算其余12种PAHs活泼位点烷基化反应活化能,综合16种PAHs和乙烯烷基化反应的活化能数据,得到了煤沥青中16种多环芳烃和乙烯烷基化的难易顺序,最容易的是苯并[a]蒽,最难的是芴。