Тритерпеноидные углеводороды. 
Гопаны

Углеводороды ряда гопана — это тритерпеноидные соединения, имеющие 21 атом углерода в циклах и шесть метильных заместителей, 4 из них являются ангулярными. Сочленение циклов AB, BC и CD — транс. В биогопане CD — транс, а в нефтяном гопане — цис (Рис.9). Два основных типа гопанов это нефтяной, с конфигурацие 17б, 21 В и 17 В, 21в — биологический. Как следует из названий нефтяной гопан содержится в нефтях и появляется с процессом катагенеза из биологического гопана [Петров 1984].

Рис. 9. Стереохимия гопанов [Петров, 1984]

Структурно гопаны являются производными циклопентанапергидрохризена.

Название гопан применяется для углеводорода С_30, С₂₉ называется норметилгопаном, а также адиантаном, С₂₇ — триснорметилгопаном, для других углеводородов этого гомологического ряда существуют свои уникальные названия.

Рис. 10. Вероятные биопредшественники гопанов [Петров, 1984]

О биопредшественниках пентациклических терпанов известно не так много. Полагают, что частично они могут наследоваться от компонентов высшей наземной растительности, но главный источник этих компонентов — организмы прокариоты (Рис. 10) [Тисо, 1981].

Также есть мнение, что их появление связано с действием бактерий в верхних частях осадочных толщ.

Несмотря на недостаточное количество информации о биопредшественниках, процесс изменения тритерпеноидных углеводородов в ходе диаи катагенеза изучен относительно хорошо. Петров 1984, считает, что гопаны создаются на ранней стадии диагенеза прокариотическими клетками бактерий и сине-зеленых водорослей.

В процессе деструкции и алкилирования соединений (рис.) возникает биогопан состава С₃₀, который вследствие своей термодинамической неустойчивости, из-за транс-сочленения циклов и заслонения связей 21−22 и 17−16, переходит в нефтяной гопан с цисконфигурацией. Также для алканов С₃₁, С₃₂ и выше характерно появление хирального атома С-22. Таким образом, возможно существование двух изомеров отличающихся Rи S-В исходных биомолекулах биогопаны состава C₃₁ и выше имеет строго R-конфигурацию. При переходе к нефтяным гопанам конфигурация сменяется на S-конфигурацию. Это объясняется большей устойчивостью S-изомера. В условиях равновесия, а также в нефтях соотношение 22S и 22R равно 1,2−1,4.

Геохимическое значение

Наряду со стеранами гопаны также считаются, по мнению большинства исследователей, важнейшими маркирующими углеводородами нефтей. Это обусловлено тем, что они сохранили структуру, но не пространственное строение иходных соединений [Петров 1984].

В геохимии гопанов выделяется два основных направлений. Как и стераны, они могут применяться для определения катагенетических преобразований, а также для корреляций в системах нефть-нефть, нефть-нефтематеринские породы.

В изучение степени зрелости ОВ и нафтидов, главную роль играет структурные изменения в процессе катагенеза. Ранее было сказано, что в нефтях биологический гопан с конфигурацией 17 В, 21 В переходит в новообразованный нефтяной 17б, 21 В. Так для определения степени зрелости используют их соотношение.

Предыдущее соотношение имеет свои недостатки, так как реакция эпимеризации биогопанов в нефтяные имеет довольно большую скорость и протекает быстро. В связи с этим, во многих нефтях слишком низкое содержание биогопанов, вследствие этого на практике чаще используется другое соотношение [Фомин, 2011].

Эпимеризация гопанов С₃₁ и выше приводит к наличию двух изомерных соединений, как и у стеранов 22R и 22S. Эти гопаны используют для соотношения 22S/(22S+22S). Это соотношение увеличивается с ростом катагенеза с 0 до 0.6 (равновесие наступает при 0.57−0.62) [Фомин А.Н. 2011]. Если соотношение равняется 0.50−0.54, то в органическом веществе начинаются процессы нефтегазообразования, а если оно равняется 0.57−0.62, то ОВ находится в ГЗН. Равновесие фиксируется в начале градации МК₁¹ и в дальнейшем не изменяется, поэтому его можно использовать только до этой стадии катагенеза [Петров 1984].

Другим полезным отношением является отношение Ts/(Ts + Tm) или просто Ts/Tm. Tm (17б, 22,29,30 — трисноргопан) менее термодинамически устойчивч, чем Ts (18б, 22,29,30 — триснорнеогопан), поэтому с ростом катагенеза это соотношение постепенно увеличивается [Peters, 1993]. Но на этот параметр влияет тип органического вещества, так в нефтях террагенного происхождения он будет выше, чем в нефтях аквагенного типа. В зрелых нефтях этот показатель будет часто >1. Также на значения будет влиять обстановка осадконакопления ОВ, нефти и битумоиды из глинистых отложений будут характеризоваться повышенными значениями Ts/(Ts + Tm), в отличие от ОВ карбонатных пород. Считается, что этот параметр может быть индикатором уровня зрелости в больших пределах градаций катагенеза [Конторович, 1994]. При значениях от 0.6 до 1 ОВ находится в ГЗН. Если значения от 5 до 10 ОВ и нефти находятся в поздних стадиях катагенеза после градации АК₁¹. При корреляциях нефтей и РОВ нужно чтобы они принадлежали к одному фациально генетическому типу [Фомин, 2011].