ассмотрены биоорганические соединения, являющиеся исходным материалом для образования нефтяных углеводородов. Будут приведены результаты лабораторных опытов по моделированию природных процессов нефтеобразования и обсуждены возможные механизмы протекающих при этом реакций. Кроме того, будут приведены современные представления о преобразовании органических молекул в условиях диа- и катагенеза, а также рассмотрены реакции и обсуждены важнейшие этапы этих преобразований.

ИСТОЧНИКИ НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Источниками нефтяных углеводородов являются биоорганические молекулы различных соединений, главным образом их липидные (жировые) составляющие.

Источники эти могут рассматриваться в различных аспектах, например в чисто биологическом, как водоросли, фито- и зоопланктон, бактерии, липидная часть высших растений и т. д. Возможно также их изучение с точки зрения особенностей валового состава органической массы: сапропелевое вещество, гумусовое вещество (для нефтей важна его липидная составляющая) и пр. Возможно также рассмотрение исходных веществ по типу содержащихся в них органических молекул кислот, спиртов, эфиров и пр., могущих служить источниками углеводородов нефтей. Этот аспект и будет главным образом рассматриваться далее. Желающих более подробно ознакомиться с условиями образования, аккумуляции и составом органического вещества мы отсылаем к интересной монографии Тиссо и Белые [1].

В настоящее время доказано, что основными природными органическими веществами, играющими важную роль в образовании углеводородов нефтей, являются водоросли, бактерии (особенно липиды их клеточных мембран), фито- и зоопланктон, а также высшие растения [1]. Уже указывалось, что в процессах нефтеобразования основную роль играют липидные составляющие. Хотя в общем липидная часть всего растительного мира по своему составу достаточно однородна, т. е. представлена набором близких по типу строения молекул, все же существуют определенные вариации, позволяющие иногда определять преимущественное участие в образовании данной иефти тех или иных исходных веществ.

179

Фактически вся лшшдная часть растительного мира сводится к веществам двух основных классов: 1) соединения, состоящие из молекул, имеющих в основе неразветвленную (или слаборазветвлен-ную) цепь, и 2) соединения, имеющие в основе изопреноидные звенья алифатического и алициклического типов. Возможны также соединения, составленные из частей, принадлежащих к различным классам, например воска, молекулы которых являются сложными эфи-рами высших жирных кислот и полициклических изопреноидных спиртов — стеролов.

Ранее было показано, что и нефтяные углеводороды могут рассматриваться как производные этих двух важнейших классов органических соединений.

Рассмотрим теперь некоторых типичных представителей липидной части растительного мира. К числу важнейших неразветвленных молекул принадлежат жирные кислоты состава С,2—Cze (иногда и выше). Встречаются как насыщенные, так и непредельные кислоты и оксикислоты. Для жирных кислот (обычно находящихся в виде триглицеридов) характерно главным обраэом четное число атомов углерода в молекуле, так как они синтезируются в живой природе из С2-ацетатных единиц.

Природные воска отличаются от жиров тем, что вместо глицерина содержат стеролы или высшие жирные спирты также с четным числом атомов углерода состава С16—Сзв. Жирные кислоты, входящие в состав восков, имеют четное число атомов углерода и те же пределы молекулярной массы.

Близки к ним по строению и слаборазветвленные кислоты, например изо- и антеизокислоты (или их эфиры), имеющие метальные заместители на противоположном от карбоксила конце алифатической цепи.

Весьма своеобразным исходным материалом являются суберин и кутин (соединения, входящие в различные элементы растений). Образованы эти соединения полимеризованными и перекрестно связанными жирными кислотами и спиртами. Среди компонентов суберина важную роль играют дикарбоновые кислоты и оксикислоты состава С12—С2в. В основе кутина лежат оксикислоты. Важным свойством этих соединений является устойчивость их к микробиаль-ному и ферментативному воздействию, что, видимо, и предохраняет алифатические цепи от биологического окисления на ранних этапах диагенеза- Схематическое изображение элементов строения кутина (1) приведено ниже [1].

Значительно более разнообразен состав молекул, имеющих в основе изопреновые звенья. Здесь можно выделить: 1) монотерпены (С10) как алифатические, так и моноциклические; 2) сесквитерпены (С15) — алифатические, моно- и бициклические; 3) дитерпены (С20) — алифатические (фитол), би-, три- и, вероятно, тетрациклические; циклические дитерпены чаще всего входят в состав высших растений; 4) тритерпены (С30) — как алифатические, так и три-, тетра- и пентациклические. Среди тетра- и пентациклических соединений отметим такие важные для химии нефти соединения, как стеролы

180С—(СН,),—с.

н н

О° J

н он но он :—сн,—с—с—

(CHS)S

о=с— (сн,) s—с—с—Я^с— (сн,) / и он он

о=с— (сн2)7—с—сI и н