Синтез фосфорорганики без белого фосфора

А.И. Курамшин

pic_2018_04_09.jpg

Полезные фосфорорганические вещества можно получить из силилфосфида, не используя в качестве исходного реагента белый фосфор

Список фосфорорганических соединений, производимых в промышленных масштабах, достаточно широк. Это и пестициды (наиболее известный среди них — глифосат), и замедлители горения, и лиганды для гомогенного металлокомплексного катализа. Для получения большинства этих веществ необходим токсичный и огнеопасный белый фосфор Р4. Исследователи из США получили новый элементоорганический анион, который позволит производить фосфорорганические вещества из фосфорной кислоты («Science», 2018, doi: 10.1126/science.aar6620, полный текст).

Большую часть апатитов и других фосфорсодержащих руд превращают в фосфорную кислоту, которую затем в основном применяют для производства фосфорных удобрений. Лишь 2% восстанавливают до белого фосфора, но и это немало — в мире получают около миллиона тонн Р4 в год. Получение ведут в электродуговых печах, плавя руду при 1500°C, а поскольку фосфор восстанавливает углерод, при этом образуются углекислый и угарный газы. Затем белый фосфор окисляют молекулярным хлором до трихлорида фосфора PCl3, который и превращают в нужные фосфорорганические вещества. Заманчиво было бы сделать их получение более эффективным и дружественным по отношению к окружающей среде.

Кристофер Камминс из Массачусетского технологического института и его аспирант Майкл Гисон научились получать фосфорорганические соединения из фосфорной кислоты. Для этого кислоту необходимо превратить в бис(трихлорсилил)фосфид-анион — ключевой интермедиат для получения фосфинов и гексафторфосфата с образованием связей P-H, P-F и P-C. В этом случае уже не нужен ни белый фосфор, ни хлорирование молекулярным хлором.

Как заявляют исследователи, силилфосфид ранее не был описан в литературе, и это удивительно, так как он достаточно легко образуется в реакции триметафосфата (продукта дегидратации фосфорной кислоты) с трихлорсиланом (распространенное кремнийсодержащее вещество, которое применяют, в частности, для изготовления полупроводников). Его огромное преимущество в том, что в некоторых случаях, например для получения фосфинов, выделение нового аниона силилфосфида не требуется и реакцию можно проводить в режиме one pot — просто последовательно добавляя в реакционную смесь все необходимые реагенты и выделяя только конечный целевой продукт.

Следует отметить, что новый подход к синтезу фосфинов и других фосфорсодержащих веществ всего лишь избавляет от необходимости применять токсичный и горючий белый фосфор. Получение трихлорсилана практически аналогично получению трихлорида фосфора — нужно плавить кремнийсодержащие руды при высокой температуре, восстанавливать их углеродом и потом хлорировать. Многие фосфорорганики, в целом высоко оценивая результаты, полученные Камминсом, все же отмечают, что предпочтительнее был бы метод, позволяющий превращать связи Р-О фосфатов в связи Р-С без помощи «элементов-посредников». Тем не менее Камминс и Гисон уже планируют масштабировать свой процесс и создать опытное производство в Марокко, где благодаря большим запасам фосфорсодержащих минералов производят фосфорные удобрения.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 4/2018) на с. 9. 

Разные разности
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...