Файл: Ингольд, К. Реакции свободнорадикального замещения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 177
Скачиваний: 0
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: |
(С2 Н50)3 Р : (С6 Н5 )зР = |
1,6±0,2; |
|||
(С 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 |
(с |
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) |