ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛ ВЫСОКООКТАНОВЫХ КОМПОНЕНТОВ БЕНЗИНОВ И АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРИСАДОК К ТОПЛИВАМ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ДЕЙСТВИЯ

Аннотация

С использованием квантово-химических расчетов высокого уровня теории методом B3LYP/6-31+G(d,p) в растворителе изучено геометрическое, электронное строение высокооктановых компонентов (изопарафинов и эфиров) и антиокислительных присадок. Проведена оценка их реакционной способности на основе анализа длин связей, валентных и диэдральных углов, зарядов, энергии граничных молекулярных орбиталей. Проведено сопоставление структурных параметров и эффективности действия исследуемых соединений в топливах. Для расчетов были выбраны в качестве высокооктановых компонентов бензинов изопарафины (неогексан, изооктан, триптан) и эфиры (метил-трет-бутиловый эфир, этил-трет-бутиловый эфир, метил-трет-амиловый эфир, этил-трет-амиловый эфир). Показано, что изменения геометрического и электронного строения изопарафинов и эфиров: уменьшение некоторых валентных углов и увеличение длины связей для изопарфинов (при увеличении детонационной стойкости соединения), а также уменьшение длины связи, увеличение заряда для эфиров (при увеличении детонационной стойкости соединения) свидетельствуют о снижении реакционной способности соединения. При этом у соединений с пониженными показателями реакционной способности наблюдается повышение детонационной стойкости. Интенсификация процесса окисления углеводородов кислородом происходит с увеличением температуры и давления в камере сгорания, детонация происходит до предпламенного сгорания топлива.  Рассмотренные изопарафины и эфиры являются высокооктановыми компонентами топлива, а при снижении реакционной способности необходима более высокая температура для интенсификации процесса окисления. Показано, что данный метод исследования молекул изопарафинов и эфиров для оценки эффективности действия в качестве высокооктановых компонентов не дает однозначного ответа, хотя большинство параметров указывает, что с уменьшением реакционной способности молекулы возрастает октановое число соединения. Для расчетов в качестве антиокислительных присадок были выбраны: 2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол (ионол), 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-третбутилфенол) (НГ-2246), 4-(N,N-диметиламинометилен)-2,6-дитретбутилфенол (ОМИ), N-(2-этилгексил)-N’-фенил-1,4-фенилендиамина (С-789). При рассмотрении параметров геометрического и электронного строения антиокислительных присадок выявлено, что для ионола, НГ-2246, ОМИ возможен разрыв связей С-Н в третбутильных фрагментах, кроме того для НГ-2246 возможен разрыв еще и одной О-Н связи, вероятно это и определяет, что данное соединение более эффективно как антиокислитель, так как возможно большее число обрывов цепей окисления. Для соединения С-789 пространственная структура молекулы более открыта: увеличены углы и длины связей в алкильной цепи, уменьшены заряды на атомах водорода. В статье показано, что об эффективности действия соединения в соответствии с механизмом реакции в качестве статических свойств лишь исходных веществ более информативно сопоставление параметров геометрического и электронного строения молекул, таких как длины связи, валентные и диэдральные углы, заряды атомов.