Новости химической науки > Вперед, к зеленой химии фосфора

Фосфорорганические соединения могут выступать в роли лигандов для металлокомплексного катализа пестицидов, детергентов и других химических веществ, применяющихся в промышленности и в быту.

Однако получение фосфорорганических соединений зачастую представляет собой дорогой химический процесс, в котором участвуют токсичные вещества, поэтому химики десятилетиями пытаются разработать эффективные и безопасные методы синтеза фосфорорганики.

Рисунок из Angewandte Chemie, 2010, DOI: 10.1002/anie.201004385

Кристофер Камминс (Christopher Cummins) из Массачусетского технологического университета разработал способ введения в органические соединения, для которого можно использовать только ультрафиолетовое излучение, не требуя обычно применяющихся для синтеза фосфорорганических соединений стадий хлорирования.

Хотя новый метод пока еще не может применяться для крупномасштабного производства фосфорорганических соединений, он может рассматриваться как точка старта для новых исследований, которые, в конечном итоге, могут привести нас к «бесхлорному» способу получения фосфинов и их производных.

Исходным сырьем для получения фосфорорганических соединений, как правило, является выделяемый из фосфорных руд белый фосфор, представляющий собой четырехатомную молекулу P₄, которую для получения фосфорорганики необходимо расщеплять – коммерчески используемые фосфорорганические вещества обычно не содержат связь P–P.

Классическое получение фосфорорганических соединений обычно двухстадийно – на первой стадии происходит хлорирование фосфора и образование PCl₃, на второй стадии трихлорид фосфора реагирует с органическими соединениями. Однако, как хлор, использующийся на стадии хлорирования белого фосфора, так и хлороводород, обычно выделяющийся в качестве сопродукта синтеза органических фосфитов и фосфонатов представляют собой токсичные и опасные в работе соединения, поэтому химики-элементорганики в последнее время ведут активные поиски «бесхлорных» методов получения фосфорорганических соединений.

Последние несколько лет Исследовательская группа Камминса пыталась разработать методы разрушения белого фосфора P₄ на активную и метастабильную, по их ожиданиям, молекулу P₂, надеясь на присоединение образующегося in situ P₂ к органической молекуле. Камминс спланировал новое исследование, изучив опубликованную в 1937 работу, в которой описывалось, что при облучении ультрафиолетом молекула P₄ распадается на P₂, однако P₂ быстро полимеризуется с образованием красного фосфора.

Камминс решил выяснить, что произойдет при разрушении P₄ в присутствии непредельных органических соединений, и его ожидания оправдались – через 12 часов облучения раствора белого фосфора в системе, содержащей 2,3-диметилбутадиен или 1,3-бутадиен образуются дифосфины P₂(C₆H₁₀)₂ и P₂(C₄H₆)₂ соответственно.

Результаты работы Камминса позволяют предположить, что при фотолизе белого фосфора образуется частица P₂, которая непосредственно после образования присоединяется к кратной связи органической молекулы. Для доказательства этого предположения в будущем Камминс планирует поставить эксперимент по непосредственному наблюдению молекулы P₂, если, конечно, именно ее образование является причиной наблюдаемого образования дифосфинов.

Источник: Angewandte Chemie, 2010, DOI: 10.1002/anie.201004385

метки статьи: #органическая химия, #органический синтез, #элементоорганическая химия