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模擬實驗表明 ,聯苯是硫芴和氧芴的前身物質之一。聯苯具備了硫芴和氧芴的基本碳骨架 ,它的兩個苯環做為吸電子基團相互影響對方使α位氫活化,電負性很強的硫或氧進攻這 兩個位 ,奪去氫變成 H2S 和 H2O, 其他的硫原子或氧原子再進攻失去氫的 α位就可以搭成一 個橋從而把能夠自由扭動的聯苯分子變成一個穩定的硫芴或氧芴分子。所以說硫芴和氧芴與芴之間沒有確定的相關性。
芴、硫芴(二苯并噻吩)和氧芴(二苯并呋喃)并稱為“三芴”(TF),是有機地球化學家十分 重視的芳烴化合物.“三芴”作為假同系物,以各自所占“三芴”總量比例來推斷有機質沉積環境—正常還原環境下有機質中, “三芴”系列組成以芴和硫芴為主 ,強還原條件下以硫芴為 主,而弱氧化弱還原條件下則以氧芴為主, 這是常用的地球化學指標.然而 ,這項指標的基礎 是一個理論推測 —“三芴”來自共同的前身(生物)物質。
圖 1 聯苯、硫芴和氧芴結構圖
在研究硫對有機質的作用時發現, 硫與正構烷烴共熱(溫度高于 200 ℃)可生成聯苯系列和硫芴系列化合物 ,而這是在沒有芴和近似結構化合物參與的條件下進行的 ,因此推測硫芴可能與聯苯有成因聯系 .聯苯具備了硫芴的基本框架(圖 1),兩個苯環作為吸電子基團 ,相互影響對方使α位 氫活化,電負性很強的元素硫進攻兩個環上的α位 ,奪取氫形成硫化氫(H2S)。另一個硫原子再進攻失去氫的 α位 ,就可以搭成一個橋, 把可以自 由扭動的聯苯分子變成一個穩固的硫芴分子 。進一步推斷 :氧與硫屬同族元素 ,而且電負性更 強,也應可與聯苯反應生成氧芴(圖 1).為此進行了專項針對性實驗 ,結果證明這些推斷是正確的。
1 實驗
為了證明硫芴和氧芴源于聯苯 ,把分析純聯苯分別和自己制備的元素硫、高純氧氣混合后 封于安瓿瓶中 ,在 300 ℃溫度下加熱24 h .之后擊碎安瓿瓶, 在索氏抽提器中用氯仿抽提 48h。 有大量氯仿不溶解物 ,氯仿抽提物經石油醚沉淀出不可溶物(瀝青質?)后, 在硅膠/氧化鋁(4∶ 1)色層柱上進一步分離, 用二氯甲烷沖洗出芳烴餾份, 用無水乙醇沖洗出非烴餾份.芳烴餾份 樣品進行色譜_質譜分析 ,本文僅對此進行報道。
2 結果與討論
在兩個樣品的芳烴餾份中分別有硫芴和氧芴而均沒有芴(圖 2 , 3).這表明, 硫芴和氧芴 各自的一個重要前身物質是聯苯, 與芴沒有確定的相關性.這就提出了一個警示:如果原油賦 存在高硫環境(如蒸發巖沉積儲層)中或有游離氧存在的環境中(如地層水不斷流經油藏),那么就會受到硫或氧的作用而大量生成硫芴或氧芴 ,這將從根本上改變“三芴”原始比例構成,顯然不能指示沉積環境性質 .所以在利用“三芴”指標判識沉積環境時應慎重, 多考慮一些影響因素。