Изучение состава низкомолекулярных продуктов, побочно образующихся при синтезе полиметиленов, весьма важно для выяснения механизма реакции, ибо эти продукты можно разделять на индивидуальные соединения.
Для более глубокого изучения состава низкомолекулярных продуктов используют газовую хроматографию. Уже в 1940 г. было установлено [38], что при непрерывном синтезе на стационарном слое рутениевого катализатора в низкомолекулярных жидких продуктах присутствуют относительно большие количества кислородсодержащих соединений (преимущественно альдегиды) [18, 17].
На рис. 174—176 приведены хроматограммы газообразных продуктов состава C1—C7, кислородсодержащих соединений до С6, растворенных в воде, и жидких продуктов, растворенных в масляном слое. Среди газообразных углеводородов н-парафины преобладают над олефинами и разветвленными соединениями. В водном слое имеются низшие спирты и альдегиды, а масляный слой помимо углеводородов содержит альдегиды. Идентификация и количественное определение альдегидов в органическом слое продукта были проведены на колонке с тетрагидридборатом натрия, причем альдегиды полностью и селективно были переведены в соответствующие спирты.
Капиллярному газохроматографическому анализу высокомолекулярных полиметиленовых углеводородов посвящены поисковые работы [28, 40].
Если зависимость суммы низкомолекулярных продуктов (в виде содержания углерода) отнести к С-числу, получаются приведенные на рис. 177 кривые для трех температур синтеза. Видно, что с ростом температуры доля низкомолекулярных продуктов, особенно метана, возрастает. Кривые показывают такой ход, который уже известен для синтеза Фишера — Тропша на кобальтовых или железных катализаторах: после относительно высокого содержания C1 следует очень низкое содержание С2. Кривые растут затем до максимума в области С4;
Рис. 177. Количественное распределение по углероду ннзкомолекулярных продуктов (C1—С14) синтеза полиметиленов. Периодический опыт прн 100 МПа; растворитель—гексадекан [17, 18].
Рис. 174. Хроматограмма углеводородов С1—С7, получаемых при синтезе полиметиленов.
Колонка длиной 2 м; носитель— реоплекс на Аl2О3 (15:85); 60—180 °С; коэффициенты распределения например, при 1/16 1/16 от максимальной чувствительности; при 2/16 - 1/160 от максимальной чувствительности.
спад кривых к продуктам более высокой молекулярной массы тем слабее, чем ниже температура.
Это сходство распределения продуктов синтеза полнметиленов с синтезом Фишера —Тропша позволяет (вместе с рядом других аналогий) придти к выводу, что в основе обоих синтезов лежит общий механизм.
Рис. 175. Хроматограмма кислородсодержащих соединений до С6, полученных при синтезе полиметнленов и растворенных в реакционной и промывной воде. Колонка длиной 5 м; LAC; 60 С
Рис. 176. Хроматограмма жидких продуктов, полученных при синтезе полиметиленов и растворенных в масляном слое.
Маркированные пики соответствуют альдегидам (капиллярная колонка диаметром 0,25 мм и длинной 100 м; полипропиленгликоль; 30-160°С; скорость нагревания 2 °С/мин.
Относительные скорости отдельных реакций в сложной реакционной схеме, вообще-то говоря, неодинаковы, так что массовая доля отдельных продуктов может быть весьма различной.