Реакция Арбузова

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

В случае, если алкильные заместители триалкилфосфита и алкилгалогенида R₁ и R₂ одинаковы, то говорят о перегруппировке Арбузова. Реакция открыта в 1898 г. 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:

RR¹POR² + R³X $\to$ RR¹R³P=O + R²X

Механизм реакции

Реакция Арбузова идет через промежуточное образование фосфониевых солей с их дальнейшей перегруппировкой. На первой стадии происходит алкилирование по механизму S_N2 алкилгалогенидом 1 триалкилфосфита 2 с образованием триалкоксифосфониевой соли 3.

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):

В реакцию Арбузова вступают и тиоаналоги эфиров кислот трехвалентного фосфора:

RR¹PSR² + R³X $\to$ RR¹R³P=S + R²X ,

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

R¹₂PSR + RX $\to$ R¹₂PS⁺R₂ X^-

R¹₂PS⁺R₂ X^- $\to$ R¹₂P + R₂S

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

Применимость и модификации

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

P(OR)₃ + RHal $\to$ RP(O)(OR)₂ + RHal

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

P(OR)₂CH₃ $\to$ CH₃P(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]:

ArCH₂X + P(OEt)₃ $\to$ ArCH₂P(O)(OEt)₂

X = Br, Cl, OH

Синтетическое применение

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

См. также

• Реакция Абрамова
• Реакция Перкова

Примечания

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.