Изомеризация – внутримолекулярная химическая реакция, которая приводит к возникновению новых структурных групп или к перемещению связей в молекуле без изменения числа атомов. Эта реакция лежит в основе всех наиболее важных процессов переработки нефти, с ней мы сталкиваемся в большей или меньшей мере в практике всех преобразований, претерпеваемых нефтью.

Так, изомеризация жидких и газообразных парафинов и непредельных углеводородов с нормальной цепью углеродных атомов способствует улучшению детонационной стойкости моторных топлив. При изомеризации циклопарафинов увеличиваются ресурсы ароматических углеводородов. Изомеризация является одной из основных реакций платформинга и крекинга.

Реакция изомеризации идет при любых температурах, но при высоких температурах она сопровождается массой побочных нежелательных превращений. В тех случаях, когда реакция изомеризации является основной, ее осуществляют в присутствии специально подобранных катализаторов, так как без них она протекает медленно.

Для объяснения механизма изомеризации углеводородов предложено несколько схем:

1. Углеводороды нормального строения вначале диспропорционируют, а затем рекомбинируются в изомеры:

2. Углеводороды нормального строения в качестве промежуточного продукта трансформируются в циклическую структуру, после чего превращаются в изомер:

Более тонкий механизм превращения парафинов в изоструктуры часто рассматривается на основе карбоний-ионного механизма. Так, протон кислотного катализатора (или кислотного центра оксидного катализатора) образует с непредельным углеводородом, который присутствует в реакционной смеси, карбоний-ион. Он и порождает свою цепочку преобразований, приводящих к новой структуре углеводорода.

Циклические углеводороды в условиях каталитического крекинга подвергаются реакциям изомеризации со сжатием и расширением кольца. Так, из шестичленных циклопарафинов образуется циклогексильный ион карбония, который распадается по сигма-связи с циклизацией в пятичленный циклический углеводород:

Расширение кольца идет по сходной схеме: