Реакция Арбузова

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Реакция Арбузова (реакция Михаэлиса — Арбузова, перегруппировка Арбузова) — в классическом варианте — алкилирование триалкилфосфитов алкилгалогенидами с образованием диалкилфосфонатов:

Michaelis-Arbuzov Reaction Scheme2.png

В случае, если алкильные заместители триалкилфосфита и алкилгалогенида R1 и R2 одинаковы, то говорят о перегруппировке Арбузова. Реакция открыта в 1898 году Августом Михаэлисом[1] и детально исследована Александром Арбузовым[2][3].

В настоящее время реакция Арбузова используется не только для синтеза фосфонатов из фосфитов, но и для получения фосфорильных соединений со связью C-P алкилированием или арилированием полных эфиров кислот трехвалентного фосфора:

\mathsf{RR^1POR^2 + R^3X \rightarrow RR^1R^3P\text{=}O + R^2X}

Механизм реакции[править | править вики-текст]

Реакция Арбузова идет через промежуточное образование фосфониевых солей с их дальнейшей перегруппировкой. На первой стадии происходит алкилирование по механизму SN2 алкилгалогенидом 2 триалкилфосфита 1 с образованием триалкоксифосфониевой соли 3.

Michaelis-Arbuzov Reaction Mechanism.png

На следующей стадии происходит нуклеофильная атака галогенид-иона на электрофильный атом углерода алкоксигруппы с отщеплением алкилгалогенида 5 и образованием диалкилфосфоната 4, эта стадия получила название перегруппировки Арбузова.

По аналогичному механизму протекает и алкилирование фосфинитов (A, B = R) и фосфонитов (A = R, B = OR):

Arbuzov reaction general.svg

В реакцию Арбузова вступают и тиоаналоги эфиров кислот трехвалентного фосфора:

\mathsf{RR^1PSR + R^3X \rightarrow RR^1R^3P\text{=}S + R^2X}

однако в этом случае реакция осложняется конкурирующим алкилированием серы с дальнейшим отщеплением сульфида:

\mathsf{R^1_2PSR + RX \rightarrow R^1_2PS^+R_2X^-}
\mathsf{R^1_2PS^+R_2X^- \rightarrow R^1_2PX + R_2S}

В случае алкилирования фосфитов α-галогенальдегидами и α-галогенкетонами параллельно с реакцией Арбузова, ведущей к фосфонатам, может протекать образование винилфосфатов (реакция Перкова):

Perkow reaction.png

Применимость и модификации[править | править вики-текст]

В классическом синтезе триалкилфосфонатов из триалкилфосфитов используемый в реакции алкилгалогенид идентичен образующемуся, поэтому его берут в каталитических количествах:

\mathsf{P(OR)_3 + RHal \rightarrow RP(O)(OR)_2 + RHal}

Триметилфосфит и другие метилфосфиты в аналогичных условиях под действием кислот Льюиса претерпевают перегруппировку Арбузова в отсутствии метилгалогенидов:

\mathsf{P(OR)_2CH_3 \rightarrow CH_3P(O)(OR)_2}

В случае алкилирования другими алкилгалогенидами их берут в избыточном количестве, реакцию проводят при 100—160 °C, в случае низших алкилфосфитов (триметил-, триэтил- и т. п.) образующиеся в реакции низкокипящие галогениды отгоняют из реакционной смеси для предотвращения образования нецелевого фосфоната[4].

Использование кислот Льюиса позволяет снизить температуру реакции, так, например, в присутствии бромида цинка бензилгалогениды и их гетероциклические аналоги вступают в реакцию с триэтилфосфитом при комнатной температуре, образуя соответствующие фосфонаты с выходами 80—90 %, катализ ZnBr2 также позволяет использовать в качестве алкилирующих вместо бензилгалогенидов соответствующие бензиловые спирты с выходами фосфонатов в 75—85 %[5]:

\mathsf{ArCH_2X + P(OEt)_3 \rightarrow ArCH_2P(O)(OEt)_2, \ X= Br, Cl, OH}

Синтетическое применение[править | править вики-текст]

Фосфонаты с подвижными атомами водорода у метиленовой группы используются как субстрат при синтезе алкенов («олефинировании карбонильной группы») по Хорнеру-Уодсворту-Эммонсу

Horner-Wadsworth-Emmons Reaction Example.png

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Michaelis, A.; R. Kaehne (1898). «Ueber das Verhalten der Jodalkyle gegen die sogen. Phosphorigsäureester oder O-Phosphine». Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 31 (1): 1048–1055. DOI:10.1002/cber.189803101190. ISSN 1099-0682. Проверено 2012-07-03.
  2. Arbuzov, A. E. (1906). «». J. Russ. Phys. Chem. Soc. 38: 687.
  3. Arbuzov, A. E. (1906). «». Chem. Zentr. II: 1639.
  4. Nagata, W.; Wakabayashi, T.; Hayase, Y. Diethyl 2-(cyclohexylamino)vinylphosphonate. Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.448 (1988); Vol. 53, p.44 (1973).
  5. Rajeshwaran, Ganesan Gobi; Meganathan Nandakumar, Radhakrishnan Sureshbabu, Arasambattu K Mohanakrishnan (2011-03-18). «Lewis Acid-Mediated Michaelis−Arbuzov Reaction at Room Temperature: A Facile Preparation of Arylmethyl/Heteroarylmethyl Phosphonates». Organic Letters 13 (6): 1270-1273. DOI:10.1021/ol1029436. ISSN 1523-7052 1523-7060, 1523-7052. Проверено 2012-07-09.