Реакция Михаэлиса-Арбузова (также называемая реакцией Арбузова ) представляет собой химическую реакцию эфира трехвалентного фосфора с алкилгалогенидом с образованием пятивалентного фосфора и другого алкилгалогенида. На рисунке ниже показаны наиболее распространенные типы субстратов, подвергающихся реакции Арбузова; фосфитовые эфиры ( 1 ) реагируют с образованием фосфонатов ( 2 ), фосфониты ( 3 ) реагируют с образованием фосфинатов ( 4 ) и фосфинитов ( 5) реагируют с образованием оксидов фосфина ( 6 ).
Реакция была открыта Августом Михаэлисом в 1898 году [1] и вскоре после этого тщательно исследована Александром Арбузовым . [2] [3] Эта реакция широко используется для синтеза различных фосфонатов, фосфинатов и оксидов фосфина . Было опубликовано несколько обзоров. [4] [5] Реакция также происходит для координированных фосфитных лигандов, о чем свидетельствует деметилирование {(C 5 H 5 )Co[(CH 3 O) 3 P] 3 } 2+ с образованием {(C 5 H 5 )Ко[(СН3 O) 2 PO] 3 } − , который называется лигандом Клауи .
Реакция Михаэлиса-Арбузова инициируется атакой S N 2 нуклеофильных соединений фосфора ( 1 -A фосфита) электрофильным алкилгалогенидом ( 2 ) с получением соли фосфония в качестве промежуточного соединения ( 3 ). Эти промежуточные соединения иногда достаточно стабильны, чтобы их можно было выделить, например, триарилфосфиты, которые не реагируют с образованием фосфоната без термического расщепления промежуточного соединения (200 ° C) или расщепления спиртами или основаниями. Затем замещенный галогенид - анион обычно вступает в реакцию через другую реакцию S N 2 на одном из R 1атомов углерода, замещая атом кислорода с получением желаемого фосфоната ( 4 ) и другого алкилгалогенида ( 5 ). Это подтверждается наблюдением, что хиральные группы R 1 претерпевают инверсию конфигурации в углеродном центре, атакованном галогенидным анионом. Это то, что ожидается от реакции S N 2 . [6] Также существуют доказательства механизма деалкилирования на основе карбокатиона , подобного реакции S N 1 , где группа R 1 первоначально диссоциирует от соли фосфония с последующей атакой аниона. [5]Фосфитовые эфиры с третичными алкилгалогенидными группами могут вступать в реакцию, что было бы неожиданно, если бы работал только механизм S N 2 . Дальнейшее подтверждение этого механизма типа S N 1 исходит от использования реакции Арбузова в синтезе неопентилгалогенидов , класса соединений, которые, как известно, не вступают в реакцию с реакциями S N 2. Основываясь на принципе микроскопической обратимости , инертность неопентилгалогенидов по отношению к реакции S N 2 указывает на то, что реакция S N 2 вряд ли может быть механизмом синтеза неопентилгалогенидов в этой реакции. Субстраты, которые не могут реагировать через S N2 путь или путь S N 1 обычно не реагируют, которые включают винильные и арильные группы. Например, упомянутые выше триарилфосфиты обычно не вступают в реакцию, поскольку они образуют устойчивые соли фосфония. Поскольку арильные группы не подвергаются механизмам типа S N 1 и S N 2, в триарилфосфитах отсутствует низкоэнергетический путь разложения соли фосфония. Механизм аллильной перегруппировки ( SN 2' ) также присутствует в аллил- и пропаргилгалогенидах .
Стереохимические эксперименты с циклическими фосфитами показали присутствие как пятивалентных фосфоранов , так и промежуточных соединений четырехвалентного фосфония в химическом равновесии , участвующих в стадии реакции деалкилирования с использованием 31 P ЯМР . Разложение этих промежуточных соединений обусловлено прежде всего нуклеофильностью аниона. Существует много примеров, когда промежуточные соли фосфония достаточно стабильны, чтобы их можно было выделить, когда анион является слабо нуклеофильным, например, с анионами тетрафторбората или трифлата .
Как правило, реакционная способность органического галогенидного компонента может быть указана следующим образом: (от наиболее реакционноспособного к наименее реакционноспособному)