Органические фосфаты

Органи́ческие фосфа́ты (или фо́сфорные эфи́ры) — сложные эфиры ортофосфорной кислоты с общей формулой (RO)_nP(O)(OH)_{3 − n}, где R — углеводородный радикал, n = 1—3.

Фосфорный эфир (случай n = 3). R₁, R₂ и R₃ — радикалы, в качестве которых могут выступать алкильные или арильные группы

НоменклатураПравить

Название органических фосфатов составляется из названий органических радикалов, входящих в состав молекулы, и окончания «-фосфат». Кислые органические фосфаты также называются органил- и диорганилфосфорными кислотами:

• (CH₃O)P(O)(OH)₂ — метилфосфат (метилфосфорная кислота);
• (CH₃O)₂P(O)OH — диметилфосфат (диметилфосфорная кислота);
• (CH₃O)₃PO — триметилфосфат.

Физические и химические свойстваПравить

Органические фосфаты, у которых в молекуле присутствуют низшие алифатические заместители R, являются жидкостями, фосфаты с высшими заместителями представляют собой масла или кристаллические вещества. Они растворимы в спиртах, хлороформе, ряде полярных органических растворителей. Вторичные и третичные органические фосфаты могут быть растворимы в бензоле, простых эфирах, хлорированных углеводородах.

Термическая устойчивость органических фосфатов увеличивается при переходе от алкильных заместителей к арильным: алкил(арил)фосфаты начинают разлагаться при температурах ~150 °C, триарилфосфаты устойчивы до температур 300—350 °C. Термолиз фосфатов сопровождается отщеплением алкенов, при этом распад триалкилфосфатов ускоряется в присутствии кислот:

${\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{2}}\mathsf{P}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{)}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{H}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{1}}\underset{}{\overset{{}^{\mathsf{o}}\mathsf{t}}{\to }}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{2}}\mathsf{P}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{)}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\text{=}}\mathsf{C}{\mathsf{R}}_{\mathsf{2}}^{\mathsf{1}}$$\mathsf{R^2_2P(O)OCH_2CHR^1_2 \ \xrightarrow[]{^ot} \ R^2_2P(O)OH + CH_2\text{=}CR^1_2}$ 

При наличии алкильных заместителей с разветвлённой углеродной цепью термическая стабильность понижается, но при отсутствии атомов водорода в β-положении термостабильность значительно возрастает.

Кислые фосфаты также способны диспропорционировать при нагревании и хранении:

$\mathsf{2}\mathsf{(}\mathsf{R}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{P}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{)}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{B}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{(}\mathsf{R}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{P}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{P}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{)}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}$$\mathsf{2(RO)_2P(O)OH + B \rightarrow (RO)_3PO + ROP(O)(OH)_2}$ 

Кислые органические фосфаты проявляют более кислотные свойства, чем фосфорная кислота. Алкил- и арилфосфаты при комнатной температуре и в нейтральной среде не гидролизуются. Гидролиз кислых фосфатов ускоряется при pH < 7, гидролиз полных фосфатов — при pH > 7. Бициклофосфаты очень устойчивы термически и гидролитически, в то время как биоэнергетические фосфаты (например, аденозинтрифосфат) способны гидролизоваться с очень высокой скоростью.

Органические фосфаты реагируют со спиртами в жёстких условиях, образуют стабильные аддукты с соединениями бора BHal₃, B(OR)₃, способны образовывать комплексы с рядом металлов (U, Pu, Np, Zr, Th, Ce).

Получение и применениеПравить

Синтез органических фосфатов заключается в ступенчатой реакции оксихлорида фосфора с соответствующими спиртами и фенолами, а также с их солями (алкоголятами и фенолятами):

$\mathsf{P}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{(}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{P}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {POCl_{3}+3C_{2}H_{5}ONa\rightarrow (C_{2}H_{5}O)_{3}PO+3NaCl}}$ 

Кислые фосфаты можно получать также реакцией спиртов с пентаоксидом фосфора P₂O₅, при этом в зависимости от соотношения реагентов образуются разные продукты.

К промышленным способам синтеза органических фосфатов относятся:

• реакция фосфора или трихлорида фосфора со спиртами;
• реакция пентаоксида фосфора с диэтиловым эфиром под давлением этилена при 180 °C;
• по реакции хлорфосфатов с карбонильными соединениями в присутствии оснований;
• по реакции Тодда-Атертона;
• по реакции Перкова.

Органические фосфаты используются:

• как модификаторы пластмасс, повышающие огнестойкость;
• как экстрагенты урана, нептуния и плутония, редкоземельных элементов (трибутилфосфат, 2-этилгексилфосфаты);
• как флотореагенты, пестициды, лекарственные средства и др.

ЛитератураПравить

• Дрозд Г. И. Фосфаты органические // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан — Ятрохимия. — С. 131−132. — 783 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-85270-310-9.
• Нейланд О. Я. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с. — 35 000 экз. — ISBN 5-06-001471-1.