Файл: Ингольд, К. Реакции свободнорадикального замещения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 177

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

SB-2-Реакции у атомов элементов группы. VA

137

2,4,6-три-грет-бутилфеноксильный радикал, можно объяснить эф­ фективность (по сравнению с триалкилфосфитами) соединения 1 как ингибитора аутоокисления полипропилена [61]. Кроме того, триалкилфосфиты вызывают гораздо более быстрое гетеролитическое разложение гидроперекисей (которые являются инициаторами цепи),чем соединение 1 [62]

Hg

1

Возможный механизм образования полимерных продуктов при взаимодействии некоторых циклических фосфитов с грег-бутоксиль- ными радикалами заключается в элиминировании алкоксильного радикала из а-положения (т. е. замещение у атома фосфора) [59]

С 6 Н 5 Сч

/ О -

О С 6 Н 5

 

_

 

I

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

трет-С^О' /

х\ О -

^ г - с 4 н 9 о /

Р х о / С

Н 2 х с н 2 / 0

' 1 с ° н * - р

< о - 1

 

 

 

о с 6 н 5

 

 

 

 

 

 

Р

С Н 2

/ 0 \ . / 0 -

(64)

 

п о л и м е р ^ г / ? е г - С 4 Н 9 ( У

N 0

С Н /

Х Р (

| \ о -

I

О С 6 Н 5

Предполагается, что преимущественное отщепление алкоксильного радикала, а не более стабильного феноксильного объясняется уст­ ранением напряжения кольца.

При взаимодействии трифенилфосфина (X = Y = Z = C6H5) с rper-бутоксильными радикалами происходит разложение фосфоранильного радикала путем R-элиминирования и образуется с вы­ соким выходом окись трифенилфосфина [46]. То, что фенильные ра­ дикалы у атома фосфора не замещаются, можно объяснить на ос­ новании 'большей прочности связи Р—С(арил) по сравнению со связью Р—С (алкил). Однако, изучая стереохимию этих процес­

сов, Бентруде [63] провел реакцию оптически активного

метилпро-

пилфенилфосфина с трег-бутоксильными

радикалами

{получены

термолизом ди-грет-бутилгипонитрита) в

ацетонитриле

при

69 °С

и установил, что окись метилпропилфенилфосфина образуется

с со­

хранением конфигурации у атома фосфора. Процессу разложения фосфоранильного радикала с R-элиминированием способствует ис­ пользование полярного растворителя; возможно также, что наличие


138

Глава VI

фенильной группы, связанной с фосфором, увеличивает скорость J3-элиминирования по сравнению со скоростью а-элиминирования [последний процесс привел бы к образованию О-грег-бутилметил- фенилфосфинита, трег-С4Н90Р(СН3 )СбН5 ]. Передача кислорода от jper-бутоксильных радикалов атому фосфора в геометрически изомерной паре 2-метокси-5-трет-бутил-1,3,2-диоксафосфоринанов также происходит с сохранением конфигурации (гл. 1).

Термолиз ди-грег-бутилгипонитрита, меченного 1 4 С, в присутст­ вии три-грег-бутилфосфита при 65 °С в бензоле дает с практически количественным выходом три-трет-бутилфосфат, который содержит

75%

иС. Этот результат

интерпретирован на основании

необрати­

мого

образования промежуточного фосфоранильного

радикала,

в котором происходит

статистическое распределение

метки [64].

Если образующийся интермедиат имеет несимметричное строение, например, такое, как изображает структура 2, то он должен обла­ дать временем жизни, достаточным для того, чтобы каким-либо об­ разом уравновесить конфигурационно неэквивалентные группы, на­

пример псевдовращением;

при этом предполагается, что трет-буто-

ксильные группы не являются реакционно эквивалентными.

OR

OR

 

(65)

OR*

OR

 

2

Этот результат следует сравнить с сохранением конфигурации, на­ блюдаемым при окисле'нии стереоизомерных фосфинов [63] и фос­ фитов [63] под действием грег-бутоксильных радикалов, рассмот­ ренным выше. Можно ожидать, что в последнем процессе псевдо­ вращение в фосфоранильном радикале приводит к некоторому обращению конфигурации. Бентруде [64] приходит к выводу, что конфигурация, конфигурационная стабильность и время жизни фосфоранильного радикала зависят от природы' заместителей у атома фосфора.

Реакция алкоксильных радикалов с трехвалентными соеди­ нениями фосфора протекает исключительно быстро. Используя ме­

тод конкурирующих

реакций

(относительно

отрыва

водорода

из циклогексана), Уолинг и Пирсон [58] определили

реакционную

способность ряда фосфорорганических соединений

по

отношению

к грет-бутоксильному

радикалу

при 130 °С. Так,

триэтилфосфит и

трифенилфосфин оказались соответственно в 600—800 и 7 раз бо­ лее реакционными, чем циклогексан по отношению к грег-бутокси- радикалу. Однако при изучении непосредственно конкурирующих реакций между различными парами фосфорорганических соедине-


 

БнЯ-Реакции

у атомов

элементов группы

VA

 

139

ний с трет-бутоксильным радикалом получили следующие

отноше­

ния

их реакционной способности:

2 Н50)3 Р : (С6 Н5 )зР =

1,6±0,2;

4 Н 9 )зР: (С6 Н5 )зР = 2,46±0,25 и

( С 2 Н 5 0 ) 3 Р : (С4 Н9 )зР = 0,83±0,07.

Как

видно, результаты

прямого и косвенного

использованием

конкурирующей реакции отрыва водорода) определений сильно от­

личаются; последний метод дает ( С 2 Н 5 0 ) з Р : (С 6 Н 5 ) 3 Р = ~

100. Уо-

линг и Пирсон [58] считают результат, полученный методом

косвен­

ного определения, более корректным. Однако Старнес и Нойритер

[60] обнаружили, что скорость

восстановления грег-бутокси-ради-

кала

трифенилфосфином по крайней мере в 400 + 200 раз больше,

чем

скорость отрыва водорода

из н-гептана при 100 °С. Поскольку

применение другого углеводорода и иной температуры

вряд ли мо­

жет оказать сильное влияние, то этот

результат,

вероятно, доста­

точно хорошо согласуется с данными,

полученными

Уолингом и

Пирсоном методом прямого сравнения

скоростей

взаимодействия

триэтилфосфита и трифенилфосфина, т. е. трифенилфосфин только ненамного менее реакционноспособен, чем триэтилфосфит, по отно­ шению к трет-бутокси-радикалу.

В отличие от соединений трехвалентного фосфора при взаимо­ действии с окисью триалкилфосфина [51] или триалкилфосфатом [56] трет-бутоксильные радикалы не атакуют атом фосфора, а от­ рывают водород из связей С—Н

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.11

 

 

 

[ ( С Н 3 ) 2

С Н ] 3

РО +

7уш -- С 4 Н 9 0 . -

( С Н 3 ) 2

CP [СН ( С Н 3 ) 2 ] 2 + г/>ет-С4 Н9 ОН (66)

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

( С Н 3 0 ) 3

РО +

г/?ет-С4 Н9 0- — Н 2 С О Р ( О С Н 3 ) 2 +

7т*?г-С4 Н9 ОН

(67)

Аналогично

реакцию отрыва

водорода

наблюдали при взаимодей­

ствии

гидроксильных

радикалов

с

0,0-диалкилфосфонатами и

О.О-диалкилалкилфосфонатами в

поточной

системе,

используя

спектроскопию ЭПР для идентификации образующегося

радикала

[65]. Гидроксильный радикал, даже с

трис- (оксиметил)фосфином,

реагирует только

путем

отрыва

водорода из боковой цепи [65].

Предполагаемый

механизм

[66] образования

спирта в реакции ал-

коксильных

радикалов

с окисями

триалкилфосфина заключается

в присоединении радикала к окиси подобно быстрому присоедине­

нию радикалов к нитрозосоединениям,

которое

приводит к

нитро-

окисям; однако этот механизм кажется

маловероятным

 

RO. + R 3 P O ^ R 3 P ( O R ) 0 . . р а с т

в ° р и т е л Л R ; P

(OR) ОН

(68)

 

 

I t

 

 

R3 PO + ROH

 

Фосфоранильный радикал, образующийся в результате присо­ единения алкилперокси-радикала к трехвалентным соединениям фосфора, вероятно, будет разлагаться путем R-элиминирования



140

Глава VI

из-за малой прочности связи О—О; правда, в благоприятных слу­ чаях возможно разложение и с а-элиминированием, т. е. протека­ ние процесса гомолитического замещения у атома фосфора [49].

ROO- + Р Х 3 — [ROOPX 3 ] — RO- + <Э=РХ3

(69)

Протекание такой реакции предполагалось неоднократна при тер­ мически и фотохимически инициируемом аутоокислении фосфинов [46, 47] и фосфитов [45, 58, 67—69], хотя в настоящее время не ясно,

является ли [ROOPX3] только переходным состоянием или дискрет­ ным интермедиатом.

Окислительное фосфонилирование углеводородов треххлористым фосфором впервые описано Клейтоном и Дженсоном [70]. В первом приближении реакция с насыщенными углеводородами приводит к образованию хлор ангидрида алкилфосфиновой кислоты, и суммарный процесс выражается уравнением

RH + 2РС13 + 0 2 — RP ( О ) С12 + Р ( О ) С13 + HCI

(70)

Механизм реакции хлорфосфонилирования, которая

конкурирует

с окислением треххлористого фосфора, подробно изучен Майо, Дурамом и Григгсом [71], а позднее Фларри и Буцером [72]. Свобод­ норадикальный механизм, предложенный этими авторами, в основ­ ном согласуется с результатами более ранних работ. Схема меха­ низма, предложенного Майо [71], не включает гомолитического замещения у атома фосфора. Майо предположил, что алкоксильные

радикалы реагируют

с треххлористым фосфором,

образуя хлор-

окись фосфора

 

 

RO- +

РС13 — ROPCl3 — R- + 0 = Р С 1 3

(71)

Флурри и Буцер [72] обнаружили, что если реагенты достаточно чи­ стые, то реакция хлорфосфонилирования не является самопроиз­ вольной, как думал Майо. Они считали, что инициирование может осуществляться за счет взаимодействия треххлористого фосфора со следами гидроперекисей

РС13 - f ROOH — Cl

2 POOR - f HCI

(72)

Cl2 POOR — С1

2 РО • +

• OR

(73)

RO • - f PCI3 — ROPCl2 +

CI •

(74)

Вприсутствии хлоридов пятивалентного фосфора вместо реакций

(72)и (73) протекают более быстрые реакции (75) и (76), причем оба радикала, образующиеся в последнем случае, способны заме­ щать атом хлора из треххлористого фосфора

Р ( О ) С13 + ROOH Р ( О ) (OOR) С12

+ НС!

(75)

Р ( О ) (OOR) C I 2 — Р ( О ) ( б ) С12 +

-OR

(76)