Реакции олигомеризации олефинов под действием кислотных катализаторов, в частности фосфорнокислотных, известны уже более 100 лет. Первоначально каталитическое действие этих кислот объяснялось промежуточным образованием из них и олефинов - эфиров в соответствии со схемой:
Позднее было показано, что эта реакция хорошо описывается на основе карбкатионного механизма [189]. Этот механизм объясняет одновременное протекание широкой группы каталитических реакций — олигомеризации, изомеризации, деструкции, гидрополимеризации и т. д. на основе весьма небольшого числа сравнительно простых элементарных стадий.
На первой стадии предполагается образование карбкатиона в результате обратимого присоединения протона кислотного катализатора к олефину (например, изобутилену) по месту кратной связи:
При описании механизма протекания реакции положение аниона, как правило, не рассматривалось, хотя не исключалась возможность, что он находится в сравнительной близости от положительного заряда [186].
При взаимодействии карбкатиона со второй молекулой олефина образуется ион димера:
При передаче протона олефину или другому акцептору протонов образуется молекула димера:
При взаимодействии димеров с изобутильным карбкатионом аналогично образуются тримеры и т. д.
Известно, что третичные карбкатионы стабильнее вторичных, которые, в свою очередь, стабильнее первичных. Исходя из этого, из пропилена должен образовываться преимущественно изопропильный карбкатион:
При взаимодействии со второй молекулой пропилена он образует димерный карбкатион, который может отдавать протон одним из следующих способов:
Однако образующийся изогексенильный ион является вторичным, что обуславливает его низкую стабильность и склонность к быстрой изомеризации, как с миграцией протона
так и с изменением углеродного скелета:
Именно быстрой изомеризацией изогексенильных карбкатионов перед депротонизацией объясняется преобладающее содержание 2-метил-пентенов и 2,3-диметилбутенов в димерной фракции олигомеров пропилена.