Фосфониевые соединения

ФОСФОНИЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, содержат в молекуле положительно заряженный атом P, связанный ковалентно с орг. остатками и(или) водородом (т. наз. ион фосфония). Фосфониевые соединения имеют общую ф-лу , где R = H, Alk, Ar, алкенил, C(O)R, COOR; X - анион (напр., Hal, OH, NO₃, BF₄); n = 0-4..

Простейшие представители фосфониевых соединений - соли фосфония T. к. PH₃ представляет собой слабое основание, он образует соли только с сильными к-тами (напр., HClO₄, HCl). Сухие соли при нагр. диссоциируют на PH₃ и HX. Перхлораты фосфония при нагр. разлагаются со взрывом.

В водной среде или полярных орг. р-рителях фосфониевые соединения обмениваются анионами с гидроксидами и алкоголятами металлов, к-тами (напр., HNO₃, H₂SO₄) и их солями. Фосфониевые соединения образуют устойчивые комплексы с солями Pt, Au, Hg, Cd, а нек-рые и с нитратами РЗЭ, CHI₃ и галогенами.

Орг. фосфониевые соединения подразделяют на первичные (n= 1), вторичные (п = 2) и т. д. Известны также внутр. четвертичные фосфони-евые соли (фосфобетаины) типа R₃P⁺ZCOO^- , где Z = CH₂CH₂ и др.

Большинство орг. фосфониевых соединений - кристаллич. соед., гидроксиды (X = OH)- вязкие жидкости. Фосфониевые соединения раств. в полярных орг. р-рителях и воде. Р-ры гидроксидов в воде - сильные основания; рН р-ров других фосфониевых соединений близки к 7.

Конфигурация фосфорсодержащего катиона - тетраэдрическая. Фосфониевые соединения с 4 разл. заместителями у атома P могут быть разделены на оптич. изомеры.

Большинство фосфониевых соединений с п = 0-2 при комнатной т-ре неустойчиво; в р-рах существует равновесие:

Наиб. устойчивы четвертичные фосфониевые соединения, многие из к-рых разлагаются лишь при т-рах 250-300 ⁰C. Для галогенидов четвертичных фосфониевых соединений осн. направление разложения - отщепление RHal с образованием фосфинов; для четвертичных фосфониевых соединений с кислородсодержащим анионом (НО^- , HSO^-₄ и др.) характерно образование третичных фосфиноксидов с отщеплением одного из орг. радикалов в виде углеводорода (о разложении гидроксидов см. Гофмана реакции).

Щелочное разложение фосфониевых соединений с n = 0-3 приводит к соответствующим фосфинам или фосфиноксидам. В присут. эквивалентного кол-ва щелочи все фосфониевые соединения, содержащие группировки , разлагаются до фосфинов и формальдегида; с избытком щелочи многие гидроксиметильные четвертичные фосфониевые соединения образуют фосфиноксиды.

При действии литийорг. соед. на четвертичные фосфониевые соединения типа ,а также при обработке основаниями фосфониевых соединений (Y - электроноакцепторная группа) образуются алкилиденфосфораны; в этих же условиях галогениды 4-бромбутилфосфония дают циклобутильные фосфониевые соединения, напр.:

-Элиминирование (обычное для солей аммония) наблюдается для фосфониевых соединений в тех случаях, когда карбкатион, образующийся в результате атаки гидроксилом или алкоксилом, стабилизируется благодаря сопряженным связям, напр.:

При действии Na, К, LiAlH₄ фосфониевые соединения восстанавливаются до фосфинов, напр.:

Известно большое число р-ций с участием орг. заместителей при атоме P и входящих в их состав функц. групп. Так, гидроксиалкильные группы в фосфониевых соединениях при действии SOCl₂ или PCl₅ превращаются в хлоралкильные, а при обработке ангидридами карбоновых к-т - в сложноэфирные. Окисление нек-рых фосфониевых соединений с ароматич. радикалами ведет к фосфобетаинам, напр.:

Общий метод получения фосфониевых соединений типа - взаи-мод. фосфинов с RHal (Hal = Cl, Br, I). Низшие алкилиодиды и третичные фосфины реагируют при обычных условиях; при вовлечении в р-цию RHal с объемными радикалами процесс ведут в полярных р-рителях при нагревании; ArHal вступают в р-цию в присут. катализаторов - галогенидов Al, Fe, Cu, Ni, Со или Zn. Образующиеся галогениды фосфония легко м. б. превращены в гидроксиды обработкой влажной Ag₂O, а в фосфониевые соединения с др. анионами - путем ионного обмена.

Четвертичные фосфониевые соединения можно также получать алкилированием с помощью RHal алкилгалогенфосфинов (в присут. белого P), алкилиденфосфоранов, красного P, P₂I₄, фосфидов Hg и щелочных металлов.

Фосфониевые соединения легко получаются при взаимод. фосфинов с соед., образующими в р-рах карбкатионы, напр.:

Третичные фосфины м. б. проалкилированы также альдегидами или эпоксидами (в присут. к-т), a PH₄I, красный P и фосфиды щелочных металлов - с помощью спиртов и простых эфиров, напр.:

Фосфониевые соединения получают также взаимод. RMgHal с галогенидами 5-координац. P и действием HHal на пентакарбофосфораны. Фосфобетаины синтезируют действием NaOH или Ag₂O/H₂O на фосфониевые соединения типа или взаимод. третичных фосфинов с сультонами, CS₂, RNCS, RCH = CHCOOH и др. соед., содержащими активир. кратные связи.

Фосфониевые соединения- инсектициды и гербициды [напр., трибутил(2,4-ди-хлорбензил)фосфонийхлорид, или "фосфон Д", - гербицид и дефолиант], средства борьбы с молью [действующее начало - 3,4-дихлороензил(трифенил)фосфонийхлорид], антипи-рены для текстиля и бумаги, бактерицидные пропитки [осн. компонент - тетра(гидроксиметил)фосфонийхлорид], эмульгаторы, реактивы в цветной фотографии, ингибиторы коррозии, реагенты в орг. синтезе. Среди фосфониевых соединений известны соед. с бактерицидной и ретардантной (тормозят рост растений) активностью. Нек-рые полифосфониевые соед.- ганглиобло-каторы.

Лит.: Пурдела Д., Вылчану Р., Химия органических соединений фосфора, пер. с рум., M., 1972, с. 217-64; Beck P., в кн.: Organic phosphorus compounds, eds. G. Kosolapoff, L. Maier, v. 2, N. Y., 1972, p. 189.

G. И. Дрозд.