Кіріспе

Михаэлис-Арбузов реакциясы (сондай-ақ Арбузов реакциясы деп аталады) – үш валентті фосфор эфирінің алкил галогенидімен химиялық реакциясы, нәтижесінде бес валентті фосфор қосылысы және тағы бір алкил галогенид түзіледі. Төмендегі сурет Арбузов реакциясына түсетін ең көп таралған субстраттардың түрлерін көрсетеді; фосфит эфирлері (1) фосфонаттарды (2) түзсе, фосфониттер (3) фосфинаттарды (4), ал фосфиниттер (5) фосфин оксидтерін (6) түзетін болады. Реакцияны 1898 жылы Август Михаэлис ашқан, ал одан кейін Александр Арбузов оны жан-жақты зерттеген. Бұл реакция әртүрлі фосфонаттар, фосфинаттар және фосфин оксидтерін синтездеу үшін кеңінен қолданылады. Бірнеше шолулар жарияланған. Реакция координацияланған фосфит лигандтары үшін де жүреді, мысалы, {(C5H5)Co[(CH3O)3P]3}2+ деметилденуі нәтижесінде {(C5H5)Co[(CH3O)2PO]3}− қосылысы түзіледі, бұл Клауи лиганды деп аталады.

Реакция механизмі

Михаэлис-Арбузов реакциясы нуклеофилді фосфор қосылысының (1 – фосфит) электрофилді алкил галоидқа (2) SN2 шабуылымен басталады, нәтижесінде фосфоний тұзы аралық өнім ретінде түзіледі (3). Бұл аралық өнімдер кейде оқшаулануға жеткілікті тұрақты болады, мысалы, триарил фосфиттері, олар аралық өнімнің (200 °C) температурасында ыдырауысыз немесе спирттермен немесе сілтілермен әрекеттеспей фосфонат түзбейді. Содан кейін ығыстырылған галоид анионы R1 көміртектерінің бірінде тағы бір SN2 реакциясы арқылы реакцияға түсіп, оттегі атомын ығыстырып, қажетті фосфонатты (4) және тағы бір алкил галоидты (5) береді. Бұл гиральды R1 топтарының галоид анионы шабуылдаған көміртек орталығында конфигурациясының инверсияланатыны байқау арқылы расталды. Бұл SN2 реакциясынан күтілетін нәтиже. SN1 реакциясына ұқсас карбокатиондық деалкилдеу механизміне де дәлелдер бар, онда R1 тобы бастапқыда фосфоний тұзынан ажыратылып, содан кейін анион шабуыл жасайды. β-кетофосфонаттарды алудың басқа да әдістері әзірленген. Тrivalent фосфор қосылыстарының алкил фторидтерімен реакциясы ерекше. Осы реактивтіліктің бір мысалы төменде көрсетілген.

Фосфор реакциясына әсер ететін зат

Үш валентті фосфор реагентінің жалпы түрін былай қарастыруға болады: АБП ОР, мұнда А және В әдетте алкил, алкокси немесе арилокси топтары болып табылады. Электронды қабылдағыш топтар реакция жылдамдығын төмендетсе, электронды донорлық топтар жылдамдықты арттырады. Бұл, фосфор реагентінің алкил галогенидіне бастапқы шабуылы реакцияның жылдамдығын шектейтін қадам екендігімен сәйкес келеді. R тобы алифалық болғанда реакция тегіс жүреді. Егер А, В және R-дің барлығы арил топтары болса, тұрақты фосфоний тұзы түзіледі және реакция қалыпты жағдайда тоқтатылады. Алкогольдердің қатысуымен жоғары температураға қыздырғанда изомерлену өнімі алынады. Циклдік фосфиттер көбінесе циклдік емес ОР тобын шығарып тастайды, бірақ соңғы циклдік өнімді алу үшін 5 мүшелі цикл үшін қосымша қыздыру қажет болуы мүмкін. Фосфит тұздары (мысалы: R = Na) тиісті Na галогениді тұзының түзілуімен реакцияға түседі. Амидофосфиттер және силилоксифосфиттер бұрын амидофосфонаттар мен фосфин қышқылдарын алу үшін қолданылған. Арбузов типіндегі қайта құрылымдану ОР тобындағы О атомы, фосфордың алғашқы SN2 шабуылында шығатын топ ретінде әрекет ете алады. Бұл тек А және В Cl болғанда ғана мүмкін. Фосфит эфирлері – бұл реакцияда қолданылатын ең аз реактивті класс. Олар фосфонаттарды түзу үшін реакцияға түседі. Реакция жүруі үшін оларға ең көп қыздыру қажет (120 °C – 160 °C жиі кездеседі). Бұл жоғары температурада түзілген алкил галогенидіні фракциялық дистилляция арқылы бөліп алуға мүмкіндік береді, бірақ бастапқы алкил галогенидінің артық мөлшерін де қолдануға болады. Бұл реакция үшін көбінесе еріткіштер қолданылмайды, бірақ оларды қолдану селективтілікті арттыруға мүмкіндік беретін жағдайлар бар. Фосфониттер фосфит эфирлеріне қарағанда көбінесе реактивтірек. Олар фосфинаттарды түзу үшін реакцияға түседі. Реакция үшін қыздыру қажет, бірақ эфирдің қышқылға пиролизі жиі кездесетін қосымша реакция болып табылады. Субститутталған фосфониттердің жеткіліксіз болуы осы реагенттің Арбузов реакциясында қолданылуын шектейді. Гидрокси, тиол, карбон қышқылы, біріншілік және екіншілік амин функционалдық топтарын фосфониттермен реакцияда қолдануға болмайды, өйткені олардың барлығы фосфонитпен реакцияға түседі. Фосфиниттер – бұл реакцияда қолданылатын ең реактивті класс. Олар фосфин оксидтерін түзу үшін реакцияға түседі. Реакцияны жүргізу үшін оларға көбінесе аз қыздыру (45 °C) қажет, және алкил галогенидтерінің қатысуы болмаса да өздігінен изомерленеді.