Фосфорорганические соединения

Фосфорорганические соединения, обширный класс органических соединений, содержащих в своём составе фосфор. Различают фосфорорганические соединения, в молекулах которых фосфор непосредственно связан с углеродом, и фосфорорганические соединения, в которых фосфор связан с органической частью молекулы через гетероатом – кислород, азот, серу (это главным образом эфиры и др. производные кислот фосфора). Фосфорорганические соединения второго типа широко распространены в природе преимущественно в виде эфиров фосфорной, пирофосфорной и трифосфорной кислот (см. Фосфорные кислоты); к ним относятся нуклеиновые кислоты, многие важные коферменты, аденозинтрифосфат (см. Аденозинфосфорные кислоты) – переносчик энергии в живых организмах, некоторые витамины. В 60-е гг. 20 в. в природе были найдены фосфорорганические соединения, содержащие связь фосфоруглерод, например (b-аминоэтилфосфоновая кислота (цилиатин).

  Классификация. Единая классификация фосфорорганических соединений не разработана. Фосфорорганические соединения классифицируют по различным признакам. По числу связей фосфоруглерод в молекуле, например первичные (RPH2), вторичные (R2PH) и третичные (K3P) – фосфины и их разнообразные производные (здесь и далее R – органический остаток). По валентному состоянию фосфора – производные трёх- и пятивалентного фосфора; известны также соединения двух-, четырёх-, пяти- и шестикоординационного фосфора; в соединениях, например, четырёхкоординационного фосфора атом фосфора несёт положительный заряд, шестикоординационного – отрицательный. По характеру фосфорной функции – фосфины, окиси фосфинов (R3PO), сульфиды (R3PS), имины (R3PNR’), фосфинометилены (P3P=CR’R’’), соединения фосфония (R4P + X-, см. Ониевые соединения), кислородные кислоты: фосфонистые (RPO2H2), фосфинистые (R2POH), фосфоновые (РРОзНа), фосфиновые (RaPO3H2), их разнообразные сернистые и азотистые аналоги и производные, а также различные органические производные (эфиры, амиды, ангидриды и др.) фосфорноватистой H3PO2, фосфористой H3PO3, фосфорной H3PO4 и др. кислот. Кроме того, известны фосфорорганические соединения со связью Р – Р, например ди-, три- и тетрафосфины, соответствующие циклофосфины и их производные.

  Получение. В синтезе фосфорорганических соединений большое значение имеют методы образования связи С–Р. К ним относятся: Арбузова реакция: (PO)3P + R’X (R’PO (OR)2 + RX; реакция Михаэлиса – Беккера: (RO)2PONa + R’X (R’PO (OR)2 + NaX; синтезы с металлоорганическими соединениями, например: PСl3 + SRMgX (R3P + 3MgXCl; фосфорилирование по типу реакции Фриделя – Крафтса: С6H6 + PСl3  С6H5PСl2 + HСl; присоединение пятихлористого фосфора к олефинам: С6H5СH = СH2 + 2PCl5 (C6H5CHCl – СH2PСl4×PCl5; алкилирование элементарного фосфора, например: 3RCl + 2P  RPCl2 + R2PCl; реакция диенового синтеза:

присоединение фосфорорганических соединений, содержащих связь Р – Н, к олефинам, карбонильным соединениям, основаниям Шиффа, например:

(RO)2PHO + NH3 + СH2O (NH2CH2PO (OR)2.

  Эфиры и др. производные кислот фосфора получают обычно действием хлорангидридов этих кислот на спирты (часто в присутствии оснований, связывающих выделяющийся HСl), например: RPOCl2 + 2R’OH + 2(С2Н5)3N (RPO (OR’)2 + 2(C2H5)3N×HСl.

  Соединения, содержащие связь Р=N, получают действием азидов на соединения трёхвалентного фосфора: P3P + С6H5N3 (R3P=NC6H5 + N2 или «фосфазореакцией»: RSO3NH3 + PCl5 (RSO2N=PСl3 + 2HСl. Фосфинометилены синтезируют чаще всего действием оснований на соли фосфония:

+ [R3PCH2R’] Cl- + NaOR’ (R3P = CHR’ + NaCl + R’OH.

  Применение. Фосфорорганические соединения используются в технике, сельском хозяйстве, медицине, а также в научных исследованиях. Больших масштабов достигло производство фосфорорганических пестицидов (инсектицидов, акарицидов, дефолиантов и др.). Однако, отличаясь высокой эффективностью, пестициды в большинстве своём токсичны для людей и животных, поэтому их применение требует мер предосторожности; вместе с тем они не накапливаются во внешней среде и тем выгодно отличаются от пестицидов др. типов. В медицине фосфорорганические соединения используются главным образом в офтальмологии; большое значение имеют также биологически важные фосфаты, например аденозинтрифосфат, кокарбоксилаза, ряд витаминов. Как комплексообразователи фосфорорганические соединения употребляют в экстракционном обогащении руд (в производстве урана и др. металлов). Многие фосфорорганические соединения применяют в качестве присадок к смазочным маслам, повышающих их эксплуатационные свойства (см. Присадки), компонентов пластмасс и волокон, придающих негорючесть (т. н. антипиренов), растворителей, гидравлических жидкостей и др. Получила развитие также область фосфорорганических комплексонов, используемых для разделения, например, металлов и для др. целей.

  Важное значение приобрели фосфорорганические соединения в органическом синтезе, например фосфинометилены – для синтеза олефинов из карбонильных соединений (Виттига реакция), эфиры пирофосфористой кислоты – в пептидном синтезе (см. Пептидная связь), разнообразные биологически важные фосфаты – в биохимических, молекулярно-биологическхи и физиологических исследованиях, окиси третичных фосфиновкатализаторы синтеза карбодиимидов. Распространение получили также фосфорсодержащие полимеры, получаемые из фосфорсодержащих мономеров или фосфорилированием высокомолекулярных соединений (целлюлозы, полиэтилена, каучука и др.). Такие продукты используются при получении негорючих изделий и ионообменных смол. К фосфорорганическим соединениям принадлежат также некоторые отравляющие вещества (например, зарин, зоман, табун, фосфорилтиохолины).

 

  Лит.: Арбузов А. Е., Избр. тр., М., 1952; Кабачник М. И., Фосфорорганические вещества, М., 1967; Пурдела Д., Вылчану Р., Химия органических соединений фосфора, пер. с рум., М., 1972; Нифантьев Э. Е., Химия фосфорорганических соединений, М., 1971; Гефтер Е. Л., Фосфорорганические мономеры и полимеры, М., 1960.

  М. И. Кабачник, Э. Е. Нифантьев.


Фосфорорганические соединения.


ПраймКемикалсГрупп