[科普中国]-胡萝卜烷

人所熟知的胡萝卜烷由胡萝卜素加氢构成，在转化中需要消耗大量的氢，因而整个过程是非常典型的氧化还原反应。模拟实验揭示：胡萝卜烷的形成需要充足的还原剂； 即使环境并非属于氧化，如果缺乏还原剂，胡萝卜素也不能转化成胡萝卜烷；含有饱和环的甾萜类是良好的还原剂。在有机质成烃过程中自始至终都有氢或氧等杂原子的加入与脱除，因此氧化还原反应贯穿于成烃的全过程。目前常见的有β-胡萝卜烷、γ--胡萝卜烷两种。1

种类胡萝卜烷常与姥鲛烷 (iC19H40)、 植烷 (iC20H42) 和角鲨烷 (iC30H62)等类异戊二烯烷烃共生。 目前常见的胡萝卜烷有种，分别为β-胡萝卜烷、γ-胡萝卜烷，其中β-胡萝卜烷是一种全饱和的C40双环烷。23

形成过程萝卜烷来源于胡萝卜素，胡萝卜素是高度不饱和的烯烃，具有共轭烯键，转化成相应的胡萝卜烷要加入数量很大的氢原子， 如一个β-胡萝卜素分子转化成一个β-胡萝卜烷分子需要加入2个H原子，过程如图所示。这是 一个 氧化还原反应，胡 萝卜素是氧化剂。1

形成机理形成胡萝卜烷，首 先生物沉积物要提供一 数量的胡萝卜素， 据研究，藻类中富含胡萝卜素，尤其是蓝绿藻中更为丰富。此外，植物 的叶、花和果、以及孢粉都含有比较多的胡萝卜素。所以说胡萝卜素的来源很广泛。然 而仅有胡萝卜素是不够的，没有足够的强还原剂就不会生成胡萝卜烷。绿河页岩热解产物的饱和烃中有高含量的胡萝卜烷，同时有极为丰富的甾萜类；许多人曾研究过原油及源岩沥青中的胡萝卜烷，它们产 出的环境中都有高 含量的环状生物标志化合物，这些都表明胡萝卜烷和环状生物标志化合物有着紧密的联系，因此含饱和环的甾萜类等化合物就是胡萝卜烷形成的还原剂。1

还原剂被氧化的主要方式之一就是转化成芳烃，在这个过程中伴随有氢的释放。绿河页岩热解产物与抚顺油页岩热解产物相比， 无论是产率还是相对含量前者芳烃含量都远大于后者，这些芳烃的形成就促成了胡 萝卜烷的产生。胡萝卜素在生物物质中常见， 但并不是所有的石油或源岩沥青中都含有( 能够检测到的) 胡萝卜烷，这表明胡萝卜烷的形成需要非同一般的条件。众所周知，胡 萝卜素在有氧的环境中非常容易被氧化，说明其抗氧化能力 很弱，而它居然还能够在某些环境中作为氧化剂，那么这样的环境中一定含有强还原剂且数量较大。与有机酸、醇和酮等非烃相比，胡萝卜素的氧化能力低得多，要达到使其发生还原反应的条件非常困难，而某些沉积物还是 达到了这样的条件。1

现实意义β-胡萝卜烷是全饱和的 C40双环烷烃，来源于缺氧的含盐湖相环境中的藻类有机质，与伽马蜡烷一样，指示咸水-半咸水环境，是湖相环境的特征标志。β -胡萝卜烷和 γ-胡萝卜烷含量高，指示母源形成环境为湖相还原环境。4

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学