Введение
1. Общие сведения о гидрофосфорильных соединениях
1.1. Особенности строения гидрофосфорильных соединений
1.2. Таутомерия фосфорорганических соединений
2. Химические свойства гидрофосфорильных соединений
3. Реакции гидрофосфорильных соединений с альдегидами и кетонами
3.1. Общая схема оксиалкилирования,
3.2. Стереохимия реакции
3.3. Синтетические возможности реакции
3.4. Реакция с дикетонами
3.5. Реакция с функционально замещенными альдегидами и кетонами
Заключение
Список используемых источников
Эволюция химии фосфорорганических соединений привела к созданию большой области, объединяющей целый ряд классов веществ с общей функциональной группой - P =O. Сюда кислоты трехвалентного фосфора, и их неполные эфиры, амиды, некоторые ангидриды и т.д. Все эти соединения можно назвать по наименованию общей функциональной группы – гидрофосфорильными [2].
Термин «гидрофосфорильные соединения» (далее – ГФС) был предложен сравнительно недавно, но он уже прочно вошел в специальную химическую литературу. Появление этого собирательного понятия, по видимому, было предрешено логикой развития химии фосфорорганических соединений, в которой создавались предпосылки для широкого сопоставления свойств веществ, обладающих важной функциональной группой [6].
В 1811 году П. Вокленд выделил из мозговой ткани липид лецитин, оказавшийся первым идентифицированным фосфорорганическим продуктом. Через 35 лет были синтезированы метилфосфины - первые неприродные вещества, молекулы которых содержали фосфор. Конечно, эти результаты имели принципиальное значение, однако они не смогли в то время стимулировать углубленное изучение новых веществ. Такая работа началась значительно позднее, лишь на грани XIX и XX веков немецким химиком А. Михаэлисом и нашим соотечественником А.Е. Арбузовым, которые заслуженно считаются отцами химии фосфорорганических соединений [3].
Гидрофосфорильные соединения в химическом отношении очень интересны. Еще в начале XX века было показано, что они являются прототропными системами, существующими в виде таутомерных форм P(V) и P(III). Складывающееся положение равновесия между формами существенно зависит от природы заместителей у атома фосфора. Химическая лабильность ГФС проявляется и в синтезах на их основе. В настоящее время открыты и изучены реакции, связывающие ГФС почти со всеми классами фосфорорганических соединений [8]. Благодаря этому, а также их доступности ГФС рассматриваются как важные ключевые вещества лабораторного и промышленного фосфорорганического синтеза.
Сегодня органические соединения фосфора активно исследуют во всех основных научных центрах мира, что определяется их химическими достоинствами, важностью для жизнедеятельности организмов и широкими возможностями практического использования в промышленности, сельском хозяйстве и сфере быта. Необходимо отметить и то, что среди этих соединений имеются продукты, без которых человек не мог возникнуть и не может жить, и яды, способные погубить человека. Первое из перечисленных обстоятельств обычно забывают, а второе энергично муссируют малообразованные люди, в том числе некоторые работники средств массовой информации. В связи со сказанным актуальной является задача не отстраняться от химии фосфорорганических соединений, а знакомиться с ней. Современные люди должны знать о биологических функциях этих веществ, о химических особенностях их основных классов, о правилах использования.
Таким образом, актуальность выбранной темы исследовательской работы обусловлена необходимостью систематизировать имеющийся научный материал в области свойств, синтеза и применения ГФС ввиду значительного увеличения известных классов и типов ГФС, наличия четких представлений о стереохимии этих соединений, имеющегося богатого материала об их химических превращениях, перспективности их практического использования в методиках органического синтеза.
Цель курсовой работы – углубить, расширить и систематизировать знания в области химии гидрофосфорильных соединений.
Для выполнения поставленной цели требуется решить ряд задач:
1) дать определение гидрофосфорильным соединениям;
2) проанализировать строение, способность к таутомерии и физические свойства ГФС;
3) систематизировать знания о реакциях ГФС с альдегидами и кетонами, дать характеристику механизма реакции;
4) расширить знания о практическом использовании ГФС.
Объект исследования – гидрофосфорильные соединения.
Предмет исследования - процесс изучения реакций гидрофосфорильных соединений с альдегидами и кетонами .
Методологической основой исследования в курсовой работе явились научные труды выдающихся отечественных и зарубежных ученых по органической химии, химии фосфорорганических соединений, органическому синтезу, публикации в научно-исследовательских журналах.
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы в курсовой работе использовались следующие методы исследования:
теоретический анализ научной литературы, изданий и исследований;
обобщение изученного материала.
- Общие сведения о гидрофосфорильных соединениях
1.1. Особенности строения ГФС
Атом фосфора имеет богатые возможности завязывания химических связей, благодаря чему он образует большое число молекулярных систем, в которых варьируются его валентность, координационное число, степень окисления.
Фосфор является пятнадцатым элементом Периодической системы, находится в пятой группе [5]. Валентные электроны этого атома 3s2 и 3p3 описываются такой схемой:
Очевидной является возможность атома фосфора образовывать три s-связи за счет своих неспаренных 3р электронов. При этом его валентная оболочка принимает три электрона от присоединяющихся атомов. Теперь она содержит восемь электронов, то есть устойчивую конфигурацию аргона. В качестве партнеров построения s-связи выступают атомы Н, С, Cl, О, N и многие другие, при этом возникают молекулы вида :РА3. Две точки у фосфора в этой формуле обозначают неподеленную электронную пару s2. Для проверки правильности рассуждений стоит обратиться к структурному анализу. Если побудить фосфор завязывать три связи за счет орбиталей px , py и pz, которые взаимно перпендикулярны, то можно предполагать, что три связи Р-А также будут взаимно перпендикулярны или близкими к таковым. Другими словами, валентные углы А-Р-А будут близкими к прямым. Для РН3 эти углы составляют 93,50. Следовательно, предположение о строении получает экспериментальное подтверждение. Некоторое увеличение валентных углов объясняется тем, что атомы водорода и электроны связей Р-Н взаимно отталкиваются в пространстве. При переходе к другим атомам А отталкивание увеличивается, что является естественным. Так, для PF3 угол F-P-F уже достигает 98,20 [9].
Таким образом, молекулы соединений, относящихся к системам РА3 являются пирамидальными. К настоящему времени они всесторонне исследованы. Интересно, что долгое время предполагалось, будто бы только такими могут быть производные трехвалентного фосфора. Однако это мнение оказалось ошибочным: в середине 60- х гг. были синтезированы первые представители второго вида систем А-Р=В. В молекулах этих соединений атом фосфора имеет координационное число два. Простейшим представителем нового вида является фосфоалкен НР=СН2 . Его образование можно представить себе таким образом. Атом фосфора за счет орбиталей px и py образует s-связи с атомами водорода и углерода [3]. Сказанное согласуется с геометрией молекулы, изученной методом микроволновой спектроскопии:
