Войти
| Реакция Михаэлиса – Арбузова | |
|---|---|
| Названный в честь | Август Михаэлис Александр Арбузов |
| Тип реакции | Реакция сцепления |
| Идентификаторы | |
| Портал органической химии | Арбузов-реакция |
| ID онтологии RSC | RXNO: 0000060 |
Реакй Михаэлис-Арбузова (также называется реакция Арбузова) является химической реакцией, из трехвалентного фосфора эфира с алкилгалогенидом с образованием пятивалентных видов фосфора и другой алкилгалогенид. На рисунке ниже показаны наиболее распространенные типы субстратов, подвергающихся реакции Арбузова; сложные эфиры фосфитов ( 1) реагируют с образованием фосфонатов ( 2), фосфониты ( 3) реагируют с образованием фосфинатов ( 4), а фосфиниты ( 5) реагируют с образованием оксидов фосфина ( 6).
Реакция была обнаружена Августом Михаэлисом в 1898 году и вскоре после этого подробно исследована Александром Арбузовым. Эта реакция широко используется для синтеза различных фосфонатов, фосфинатов и оксидов фосфина. Опубликовано несколько обзоров. Реакция также происходит для координированных фосфитных лигандов, как показано деметилированием {(C 5 H 5) Co [(CH 3 O) 3 P] 3 } 2+ с образованием {(C 5 H 5) Co [(CH 3 O) 2 PO] 3 } -, который называют лигандом Клауи.
Реакция Арбузов инициируются с S N 2 атакой из нуклеофильных видов фосфора ( 1 - фосфит) с электрофильным алкилгалогенидом ( 2) с получением соли фосфони в качестве промежуточного продукта ( 3). Эти промежуточные соединения иногда бывают достаточно стабильными для выделения, например, для триарилфосфитов, которые не вступают в реакцию с образованием фосфоната без термического расщепления промежуточного соединения (200 ° C) или расщепления спиртами или основаниями. Затем замещенный галогенид- анион обычно реагирует посредством другой реакции S N 2 на одном из атомов углерода R 1, замещая атом кислорода с образованием желаемого фосфоната ( 4) и другого алкилгалогенида ( 5). Это подтверждается наблюдением, что хиральные группы R 1 претерпевают инверсию конфигурации в углеродном центре, атакуемом галогенидным анионом. Это то, что ожидается от реакции S N 2. Также существуют доказательства основанного на карбокатионе механизма деалкилирования, аналогичного реакции S N 1, где группа R 1 сначала диссоциирует от соли фосфония с последующей атакой аниона. Сложные эфиры фосфита с третичными алкилгалогенидными группами могут вступать в реакцию, что было бы неожиданно, если бы действовал только механизм S N 2. Дополнительное подтверждение этого механизма типа S N 1 исходит из использования реакции Арбузова в синтезе неопентилгалогенидов, класса соединений, которые, как известно, не реагируют с реакциями S N 2. Основываясь на принципе микроскопической обратимости, инертный характер неопентилгалогенидов по отношению к реакции S N 2 указывает на то, что реакция S N 2 вряд ли может быть механизмом синтеза неопентилгалогенидов в этой реакции. Субстраты, которые не могут реагировать по пути S N 2 или пути S N 1, обычно не реагируют, включая винильные и арильные группы. Например, упомянутые выше триарилфосфиты обычно не вступают в реакцию, поскольку они образуют стабильные соли фосфония. Поскольку арильные группы не подвергаются механизмам типа S N 1 и S N 2, триарилфосфиты лишены низкоэнергетического пути разложения соли фосфония. Аллиловая перегруппировка механизм ( S N 2`) также участвует в аллильных и пропаргили галогениды.
Стереохимические эксперименты с циклическими фосфитами выявили присутствие как пятивалентных фосфоранов, так и промежуточных соединений четырехвалентного фосфония в химическом равновесии, участвующих в стадии деалкилирования реакции, с использованием 31 P ЯМР. Разложение этих промежуточных продуктов в первую очередь обусловлено нуклеофильностью аниона. Существует множество примеров, когда промежуточные соли фосфония достаточно стабильны, чтобы их можно было выделить, когда анион является слабонуклеофильным, например, с анионами тетрафторбората или трифлата.
В качестве общего руководства реакционная способность органического галогенидного компонента может быть указана следующим образом: (от наиболее реакционной до наименее реактивной)
и
Обычно третичные алкилгалогениды, арилгалогениды и винилгалогениды не вступают в реакцию. Есть заметные исключения из этой тенденции, включая 1,2-дихлорэтен и тритилгалогениды. Известно, что некоторые активированные арилгалогениды, часто содержащие гетероциклы, вступают в реакцию. Известно, что йодбензол и замещенные производные вступают в реакцию в условиях фотолиза. Вторичные алкилгалогениды часто плохо реагируют, образуя алкены в качестве побочных продуктов. Аллил и пропаргил галогениды также реактивные, но может протекать через S N 2 или S N 2` механизма. Реакция с первичными алкилгалогенидами и ацилгалогенидами обычно протекает гладко. Достаточно интересно, что четыреххлористый углерод вступает в реакцию только один раз, а хлороформ является инертным по отношению к условиям реакции. Когда атом галогенида находится в сложноэфирной цепи от атома фосфора, изомеризация до соответствующего продукта Арбузова известна без добавления алкилгалогенида.
Реакция Перкова представляет собой конкурирующий путь реакции для α-бром- и α-хлоркетонов. В условиях реакции образуется смесь продукта Perkow и обычного продукта Arbuzov, обычно в значительной степени благоприятствующая продукту Perkow. Использование более высоких температур во время реакции может привести к предпочтению продукта Арбузова. Реакция α-йодокетонов дает только продукт Арбузова. Были разработаны другие способы получения β-кетофосфонатов.
Реакция соединений трехвалентного фосфора с алкилфторидами ненормальна. Один из примеров такой реактивности показан ниже.
Общую форму реагента трехвалентного фосфора можно рассматривать следующим образом: где A и B обычно представляют собой алкильные, алкокси или арилокси группы. Электронно-вывода группы известны, чтобы замедлить скорость реакции, с донором электронов группы, увеличивая скорость реакции. Это согласуется с начальным воздействием фосфорного реагента на алкилгалогенид как на стадии, определяющей скорость реакции. Реакция протекает гладко, когда группа R является алифатической. Когда все A, B и R представляют собой арильные группы, образуется стабильная соль фосфония, и реакция больше не протекает при нормальных условиях. Известно, что нагревание до более высоких температур в присутствии спиртов дает продукт изомеризации. Циклические фосфиты обычно реагируют с выделением нециклической группы OR, хотя для некоторых 5-членных колец требуется дополнительный нагрев для получения конечного циклического продукта.
Соли фосфита (Пример: R = Na) также могут вступать в реакцию с осаждением соответствующей соли галогенида натрия. Амидофосфиты и силилоксифосфиты использовались ранее для получения амидофосфонатов и фосфиновых кислот.
Перегруппировка типа Арбузова также может происходить, когда O из OR-группы действует как уходящая группа в начальной атаке S N 2 фосфора. Известно, что это происходит только тогда, когда A и B представляют собой Cl.
Сложные эфиры фосфита - наименее реакционноспособный класс реагентов, используемых в этой реакции. Они реагируют с образованием фосфонатов. Для прохождения реакции им требуется максимальный нагрев (обычно 120–160 ° C). Эта высокая температура позволяет использовать фракционную перегонку для удаления полученного галогенида алкила, хотя можно также использовать избыток исходного галогенида алкила. Растворители часто не используются для этой реакции, хотя есть прецеденты улучшения селективности с ее использованием.
Фосфониты обычно более реакционноспособны, чем сложные эфиры фосфита. Они реагируют с образованием фосфинатов. Для реакции также требуется нагревание, но пиролиз сложного эфира до кислоты является обычной побочной реакцией. Низкая доступность замещенных фосфонитов ограничивает использование этого класса реагентов в реакции Арбузова. Гидрокси, тиол, функциональные группы карбоновых кислот, первичных и вторичных аминов нельзя использовать с фосфонитами в реакции, поскольку все они реагируют с фосфонитом.
Фосфиниты - наиболее реактивный класс реагентов, используемых в этой реакции. Они реагируют с образованием оксидов фосфина. Они часто требуют очень небольшого нагрева (45 ° C) для протекания реакции и, как известно, самоизомеризуются без присутствия алкилгалогенидов.
