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Arbuzov-Michaelis 膦酸酯合成

重要程度: ⭐⭐

简介

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1898年,A. Michaelis和R. Kaehne报道了在加热条件下,亚磷酸三酯和伯碘代烃反应得到膦酸二酯。几年后,A.E. Arbuzov详细的研究了此反应,并确定了此反应应用范围和限制条件。

由三价磷酸酯和卤代烷反应得到五价烷基磷酸酯的反应被称为Michaelis-Arbuzov反应。其中最常用的应用是:亚磷酸酯和卤代烷反应得到膦酸酯。

注意α-氯代或溴代酮会和亚磷酸三酯会发生Perkow反应

Perkow 磷酸烯基酯合成

机理

亚磷酸三酯首先对卤代烃进行SN2反应生成鏻盐,在加热条件下,鏻盐的卤离子对一个酯烷基进行SN2亲核取代,并伴随着C-O键的断裂,得到膦酸酯。

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特点

一、底物通常为伯卤代烃(主要是碘代物和溴代物);

二、除了特定的仲卤代烃(如 i-PrI或α-溴代丙酸酯)能够发生此反应,大部分仲卤代烃和叔卤代烃都不能发生此反应;

三、除了一些简单的小位阻的卤代烃,其他还有很多有机卤代物(如苄基卤代物,α-卤代酯,酰氯,和氯甲酸酯等)用于此反应效果很好;

四、芳基和烯基卤代物不能发生SN2反应,因此在此条件下不能反应,有文献报道在过渡金属催化下,可以发生类似反应,下方反应实例中有介绍;

五、活性芳基卤代物(如,杂芳环卤代物:异恶唑,吖啶,香豆素)能够反应;

六、此反应对烷基卤代烃的酮基和硝基官能团不耐受,很容易发生副反应;

七、α-氯代或溴代酮会和亚磷酸三酯会发生Perkow反应(见上),生成磷酸烯基酯,而α-碘代酮则生成Arbuzov反应产物;

八、此反应大部分情况下不需要加入催化剂,一些特定底物需要催化;

九、常见催化剂包括:各种金属,金属盐和金属络合物(如,铜粉,卤化镍,PdCl2, CoCl2等),也可以质子酸催化或者光催化。

注意事项

膦酸酯在有机合成、农业和化学战中具有非常重要作用。有机磷酸酯被大量生产并用作杀虫剂(如甲胺磷、甲基对硫磷等)。有机膦酸酯也被用于化学战争(神经毒气,如VX,沙林等)。通过磷酸化它们可以有效抑制乙酰胆碱酯酶,因此对副交感神经系统有剧毒。Wittg反应改进法的HEW反应使用了膦酸盐代替膦。膦酸酯很容易脱质子生成叶立德,比相应的膦(磷叶立德)反应性更强。膦酸酯可以和酮反应,而膦不反应。

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