Словарь научных терминов
Фосфорорганические соединения

ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, содержат в молекулах атом P, связанный с орг. радикалами непосредственно или через гетероатом (О, S, N и др.). Первые Ф. с. (смесь метилфосфинов) получены в 1846 Л. Тенаром и И. Берцелиусом при метилировании фосфида Ca.

Классификация. Ф. с. можно классифицировать по кол-ву заместителей у атома P (координационному числу), к-рых м. б. от 1 до 6. Примеры соед. с разл. координационным числом атома P приведены в табл. 1.

Табл.1.- ПРИМЕРЫ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С РАЗЛИЧНЫМИ КООРДИНАЦИОННЫМИ ЧИСЛАМИ АТОМА P

Координационное число

Соединение

1

(CH3)3CChttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/1/7/15717.jpegP

2

[(СНз)2]N]2С = РН

3

P(OCНз)3; http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/1/8/15718.jpeg

4

(C4H9)3PO; http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/1/9/15719.jpeg

5

C6H5(CH3)2P(OC2H5)2

6

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/0/15720.jpeg

По др. классификации, охватывающей наиб. распространенные Ф. с., выделяют фосфорсодержащие к-ты (см. также Фосфора кислоты)и их производные (табл. 2), а также фосфины и родств. соединения.

Табл.2.- НАЗВАНИЕ НЕКОТОРЫХ КИСЛОТ ФОСФОРА, ИХ ЭФИРОВ И СОЛЕЙ

Формула

Кислоты

Эфиры и соли

Производные пятивалентного P

(HO)3PO

Ортофосфорная к-та (фосфорная к-та)

Фосфаты

RP(O)(OH)2

Фосфоновые к-ты

Фосфонаты

R2P(O)OH

Фосфиновые к-ты

Фосфинаты

Производные трехвалентного P

HP(OH)2*

Гипофосфористая к-та (фосфорноватистая к-та)

Гипофосфиты

P(OH)3

Фосфористая к-та

Фосфиты

RP(OH)2*

Фосфонистые к-ты

Фосфониты

R2POH*

Фосфинистые к-ты

Фосфиниты

* Используются ф-лы таутомерных форм к-т с трехвалентным атомом P.

К Ф. с. второго типа относятся первичные RPH2, вторичные R2PH и третичные R3P фосфины, а также окисленные формы последних: фосфиноксиды R3PO, фосфинсульфиды R3PS (см. Фосфиноксиды и фосфинсульфиды), фосфинселениды R3PSe, фосфазосоединения R3P = NR и фосфинал-килены R3P = CR2. Ко второму типу принадлежат также фосфониевые соединения http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/1/15721.jpeg и фосфораны R5P.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/2/15722.jpeg

Известны также полифосфины и их производные [напр., дифосфины R2P — PR2, цик- лопентафосфины (ф-ла I)] и металлокомплексы [напр., (RO)3P· CuBr, (R3P)3RhCl, R3PO· SnR4]. Во всех приведенных ф-лах радикалы R м. б. одинаковыми или различными.

Распространение в природе. Разнообразные Ф. с. содержатся в живых организмах, где выполняют ответственные биол. ф-ции. К ним, напр., относятся нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, фосфаты моносахари-дов (напр., глюкозо-1- и глюко-зо-6-фосфаты), нуклеозидмоноцик-лофосфаты (напр., аденозинмоно-фосфат циклический), разл. типы фосфолипидов и др. К прир. Ф. с. также относят производные фосфоновых к-т - антибиотик фосфомицетин (II), фосфорные аналоги http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/3/15723.jpegи b-аминокарбоновых кислот и пептиды на их основе.

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/4/15724.jpeg

Физические свойства. Ф. с. могут быть газами, жидкостями или твердыми в-вами. Для идентификации и изучения их св-в используют все осн. физ.-хим. методы, но в первую очередь -спектроскопию ЯMP31P. Величины хим. сдвигов определяются гл. обр. электроотрицательностями атомов, связанных с атомом P, и степенью обратного p-дативного взаимод. с ним. Сигналы ЯМР31Р располагаются в очень широкой области значений (неск. сотен м. д.) и проявляют при этом выраженную специфичность (рис.).

Химические свойства. 1. Таутомерия. Для гидрофос-форильных соединений и тиогидрофосфорильных соед. известен такой вид прототропии:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/5/15725.jpeg

Как правило, равновесие сдвинуто в сторону формы А, однако при наличии сильных электроноакцепторных заместителей X и Y [напр., (CF3)2POH] - в сторону Б.

Циклич. средние фосфиты и амидофосфиты с протонодо-норной группой в боковой цепи могут частично или полностью превращаться в гидроспирофосфорановые формы:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/6/15726.jpeg

Тиокислоты фосфора характеризуются особым видом прототропии:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/7/15727.jpeg

Увеличение электроноакцепторных св-в заместителей X и Y приводит к накоплению формы Б. В химии Ф. с. известны и фосфотропные процессы, напр.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/8/15728.jpeg

Если радикалы R и R' одинаковые, то процесс является вырожденным.

Особый вид таутомерии (псевдовращение)характерен для фосфоранов, к-рые способны обменивать у атома P заместители, занимающие аксиальные и экваториальные положения:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/2/9/15729.jpeg

Принцип псевдовращения широко используют для объяснения механизмов реакций Ф. с.

Области хим. сдвигов 31P фосфорорг. соед. относительно 85%-ной H3PO4; производные двухкоординационного P характеризуются хим. сдвигами в очень сильных полях (до 450 мд.).

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/0/15730.jpeg

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/1/15731.jpeg

2. Диспропорционирование. Производные пяти-и особенно трехвалентного P, в молекулах к-рых атомы P связаны с разл. электроноакцепторными группами, склонны к межмол. обмену этими группами, напр.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/2/15732.jpeg

Диспропорционирование обычно катализируется к-тами. Наличие циклич. фрагментов в молекуле препятствует диспро-порционированию.

3. Фосфорилирование. С помощью Ф.с., в молекулах к-рых атом P связан с электроноакцепторной (уходящей) группой, можно вводить фосфорный остаток в состав нукле-офилов (осуществлять (расформирование). В качестве уходящих групп обычно выступают галогениды, алкокси-, тиоал-коксигруппы и др., напр.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/3/15733.jpeg

К-ты также используют в качестве фосфорилирующих ср-в, однако, как правило, после предварит, активации, т. е. после превращения кислотного гидроксила в легкоуходящую группу, напр.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/4/15734.jpeg

Производные к-т с трехвалентным атомом P проявляют более высокую фосфорилирующую активность, чем производные к-т с пятивалентным атомом P.

4. Важнейшие р-ции производных трехвалентного P. Эти соед. легко окисляются, присоединяют атомы S, Se, Те, Hal, иминируются, алкилируются:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/5/15735.jpeg

Если X = OAlk, SAlk, то первичный продукт взаимод. PX3 с RHal далее распадается с образованием фосфорильного (тиофосфорильного) соед. (Арбузова реакция):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/6/15736.jpeg

При взаимод. средних фосфитов с a-галогенкарбонильны-ми соед. может происходить как р-ция Арбузова, так и иной процесс, приводящий к фосфовиниловым эфирам (Перкова реакция):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/7/15737.jpeg

Многие производные трехвалентного P присоединяются к сопряженным диенам и другим http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/8/15738.jpeg-сопряженным системам; образующиеся продукты могут выделяться как целевые в-ва либо без выделения вступать в дальнейшие превращения, напр.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/3/9/15739.jpeg

Соед. с трехвалентным атомом P легко образуют комплексы с производными переходных металлов, напр.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/0/15740.jpeg

5. Важнейшие р-ции производных пятивалентного P. Кислород фосфорильной группы в таких Ф. с. заменяется на серу под действием P2S5. В молекулах третичных фосфиноксидов он элиминируется при восстановлении трихлорсиланом:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/1/15741.jpeg

Сложные эфиры тионовых к-т при действии алкилгалоге-нидов или при нагр. претерпевают muoн-тиольную перегруппировку:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/2/15742.jpeg

В большинстве фосфорильных соед. со связью С — P http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/3/15743.jpeg-ме-тиленовые протоны фосфорильной группы подвижны, что приводит к их депротонированию при действии сильных оснований. Образующиеся карбанионы при взаимод. с альдегидами и кетонами образуют олефины (Корнера реакция):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/4/15744.jpeg

Подобная р-ция происходит под действием фосфиналкиле-нов (Виттига реакция):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/5/15745.jpeg

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/6/15746.jpeg -Гидроксифосфонаты при нагр. в присут. оснований могут превращаться в фосфаты (фосфонатфосфатная перегруппировка):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/7/15747.jpeg

Фосфорильные соед. образуют комплексы с разл. переходными и непереходными металлами с участием кислорода фосфорильной группы. Устойчивость комплексов обычно сильно возрастает при хелатировании металла.

Получение Ф. с. Общий путь синтеза Ф. с. включает три последоват. стадии: 1) получение элементарного фосфора из минер. сырья; 2) превращение фосфора в неорг. производные (P4O10, PCl3, PCl5, POCl3); 3) получение Ф. с. взаимод. этих производных со спиртами, аминами, альдегидами, олефинами и др. Возможно также превращение фосфора в Ф. с., минуя неорг. производные (напр., путем взаимод. элементарного P с алкилгалогенидами или спиртами).

Среди многочисленных способов синтеза конкретных Ф. с. (они приведены в статьях о группах соед.) выделяют методы, позволяющие получать соед. со связью С — P. Эти методы приведены ниже.

Фосфины и гидрофосфорильные (тиогидрофосфорильные) соед. в условиях гомолитич. р-ций легко присоединяются к олефинам с образованием связи C-P:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/8/15748.jpeg

Эти же соед. в условиях гетеролитич. р-ций присоединяются по связям C = O, C = N, C = S, C = C с образованием разнообразных функционализир. Ф. с.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/4/9/15749.jpeg

При алкилировании и арилировании средних эфиров к-т трехвалентного P образуется новая связь C-P (р-ция Арбузова). Аналогично осуществляется р-ция с использованием металлич. солей гидрофосфорильных соед. (Михаэлиса - Бек-кера реакция):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/5/0/15750.jpeg

Этот синтез целесообразно проводить в условиях межфазного катализа. Галогенангидриды орг. к-т фосфора образуются при присоединении PCl5 и родственных в-в к непредельным соед.:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/5/1/15751.jpeg

Эта р-ция хорошо идет в случае использования виниловых эфиров.

При взаимод. алканов или алкенов с PCl3 и кислородом образуются сложные смеси в-в, осн. компонентами к-рых являются дихлорангидриды фосфоновых к-т (см. также Окисли-лительное хлорфосфонирование):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/5/2/15752.jpeg

Ароматич. соед. легко фосфорилируются PCl3, P2S5 и др. электрофилами в условиях р-ции Фриделя - Крафтса:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/5/3/15753.jpeg

Алкилгалогениды в присуг. к-т Льюиса алкилируют PCl3 с образованием связи C-P (Клея - Киннера - Перрена реакция):

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/5/4/15754.jpeg

При нагр. белого или красного P с арил- или алкилгалогенидами образуется смесь хлорфосфинов. Вариант этой р-ции, представляющий практич. значение,- алкилирование P в присут. иода.

Связь C-P образуется также при взаимод. галогенангид-ридов к-т фосфора с металлоорг. соед.; при этом один или неск. атомов галогена обмениваются на углеводородные радикалы:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/7/5/5/15755.jpeg

В нек-рых случаях в эти р-ции нуклеоф. замещения по атому P вступают и эфиры к-т фосфора.

Применение. Ф. с. широко используют в технике, с. х-ве и медицине. Многие из них в качестве комплексонов и экстрагентов применяются при получении цветных и редких металлов; для борьбы с коррозией и отложением солей в техн. водах; в качестве стабилизаторов и пластификаторов полимеров; в качестве мономеров для ионообменных и термостабильных полимеров, присадок для смазочных масел и гидравлич. жидкостей. Многие Ф. с.- лек. ср-ва, пестициды, фпотореагенты, ПАВ; нек-рые фосфаты и фосфины, в т.ч. обладающие оптич. активностью, применяют для получения металлокомплексных катализаторов. Среди Ф. с. имеются отравляющие вещества. См. также Фосфорсодержащие гете-роциклы.

Лит.: Кабачник М.И., Фосфорорганические вещества, M., 1967; Ни-фантьев Э.Е., Химия фосфорорганических соединений, M., 1971; Пурдела Д., Вылчану Р., Химия органических соединений фосфора, пер. с рум., M., 1972; Арбузов А.Е., Избранные труды по химии фосфорорганических соединений, M., 1976; Корбридж Д., Фосфор. Основы химии, биохимии, технологии, пер.с англ., M., 1982; Нифантьев Э.Е., Kухарева Т.С., Обзор монографий и обзоров по химии фосфорорганических соединений, M., 1989; S a s s е К., в кн.: Houben-Weyl, Methoden der organischen Cheniie, 4 Aufl., Bd 12/1, Bd 12/2, Stuttg., 1963-64; Organic phosphorus compounds, eds, G.M. Kosolapoff, L. Maier, v. 1-7, N.Y.- [a.o.], 1972-76; Dictionary of organo-phosphorus compounds, ed. R.S. Edmundson, L., 1988. Э.Е. Нифантьев.



1,10-фенантролин 3-фосфоглицераткиназа N-фенилнафтиламины Фаз правило Фазовое равновесие Фазовые переходы Фазовый анализ Фарадея законы Фарадея постоянная Фарадея эффект Фармакокинетика Фармацевтическая химия Фарнезол Фарфор Фаянс Фаянса - пакета правило Фелинга реактив Фелландрены Феназепам Феназин Фенамин Фенантрен Фенетидины Фенетол Фенилаланин Фенилацетальдегид Фенилацетилен Фенилгидразин Фенилендиамины Фенилизоцианат Фенилин Фенилуксусная кислота Фенилфенолы Фенилфлуорон Фенилхлорсиланы Фенилэтиламины Фенилэтиловый спирт Фенкарол Феноксазин Фенол Феноло-альдегидные смолы Феноло-формальдегидные смолы Фенолсульфокислоты Фенолфталеин Фенолы Фенольные смолы Фенопласты Фенотиазин Фентоламин Фенхены Фенхол Фенхон Ферментативный катализ Ферментсодержащие волокна Ферменты Фермий Феромоны Ферредоксин Ферримагнетики Ферриты Ферромагнетики Ферросплавы Ферроцен Фертильные материалы Фибриллированные нити Фибрин Физико-химическая гидродинамика Физико-химическая механика Физико-химический анализ Физическая химия Физические методы анализа Физостигмин Фиксаналы Фиксирование фотографического изображения Фильтрование Финкельштайна реакция Фитогормоны Фиттига реакция Фишера - тропша синтез Фишера - хеппа перегруппировка Фишера реактив Фишера реакция Фишера формулы Флавиновые коферменты Флавон Флавоноиды Флокулянты Флокуляция Флори-q-температура Флорион Флороглюцин Флотация Флуорантен Флуорен Флуоресцентные красители Флуоресцентные отбеливатели Флуоресцентный анализ Флуоресценция Флуоресцирующие красители Флюорит Фолацин Фолиевая кислота Фолина реакция Фолион Фопурин Формазаны Формалин Формальдегид Формамид Форманилид Форматирование Формиаты Форполимеры Фосген Фосгенирование Фосфазосоединения Фосфакол Фосфат-ацетилтрансфераза Фосфатазы Фосфатидилглицерины Фосфатидилинозит Фосфатидилсерины Фосфатидилхолины Фосфатидилэтаноламины Фосфатидовые кислоты Фосфаты конденсированные Фосфаты неорганические Фосфаты органические Фосфиды Фосфиналкилены Фосфинаты Фосфинистые кислоты Фосфиниты Фосфиновые кислоты Фосфиноксиды и фосфинсульфиды Фосфины Фосфиты неорганические Фосфиты органические Фосфоглицериды Фосфодиэстеразы Фосфоенолпируват-карбоксикиназа Фосфоинозитиды Фосфолипазы Фосфолипиды Фосфоназо Фосфонат-фосфатная перегруппировка Фосфонаты Фосфониевые соединения Фосфонистые кислоты Фосфониты Фосфоновые кислоты Фосфор Фосфора галогениды Фосфора кислоты Фосфора оксиды Фосфора тиохлорид Фосфора хлориды Фосфораны Фосфоресцентный анализ Фосфоресценция Фосфорилирование Фосфористая кислота Фосфористой кислоты амиды Фосфоритная мука Фосфориты Фосфорная кислота Фосфорноватая кислота Фосфорноватистая кислота Фосфорной кислоты гексаметилтриамид Фосфорные удобрения Фосфорорганические полимеры Фосфорорганические соединения Фосфорсодержащие гетероциклы Фосфосфинголипиды Фотобумага Фотографическая Фотографические материалы Фотографические эмульсии Фотография цветная Фотография чёрно-белая Фотоионизация Фотокатализ Фотолиз Фотолитография Фотометрический анализ Фотонно-нейтронный анализ Фотоокисление Фотоперенос протона Фотоперенос электрона Фотопластинки Фотоплёнки Фотополимеризация Фоторезисты Фотосинтез Фотохимические реакции Фотохимия Фотохромизм Фотоэлектронная спектроскопия Фотоэлектрохимия Фотоэмульсионные микрокристаллы Фрагментации реакции Франций Фреоны Фреттинг-коррозия Фриделя - крафтса реакция Фридлендера синтез Фрикционные материалы Фриса перегруппировка Фруктаны Фруктоза Фталазин Фталевая кислота Фталевые кислоты Фталевый ангидрид Фталексоны Фталид Фталимид Фталогены Фталодинитрилы Фталоцианиновые красители Фталоцианины Фталоцианогены Фтивазид Фтор Фторакрилатные каучуки Фторволокна Фториды Фторирование Фтористоводородная кислота Фторкаучуки Фторлоны Фторобораты Фторолефины Фторопластовые лаки Фторопласты Фторорганические соединения Фторосиликаты Фторофосфаты Фторсилоксановые каучуки Фтортензиды Фторуглepoды Фторуксусная кислота Фторурацил Фугитивность Фузидиевая кислота Фукоза Фуксины Фуллерены Фульвены Фумарат-гидратаза Фумаровая кислота Фумиганты Фунгициды Функции кислотности Функциональная группа Функциональность полимеров Функциональный анализ Фурадонин Фуразан Фуран Фурановые смолы Фурилдиоксим Фуриловые смолы Фуроксан Фуросемид Фурфуриловый спирт Фурфурол Фурье-спектроскопия