Реа́кция Михаэ́лиса – Бе́ккера, двухстадийный метод получения полных эфиров фосфоновой кислоты из соответствующих фосфитов при последовательном действии металла и галогенсодержащего алкилирующего или арилирующего реагента.

История

В 1897 г. А. Михаэлис и Т. Беккер (Michaelis. 1897) показали, что при взаимодействии диэтилфосфористого натрия с иодэтаном образуется диэтиловый эфир этилфосфоновой кислоты. Исходную соль исследователи получали при действии натрия на диэтиловый эфир фосфористой кислоты.

Последовательное получение диэтилфосфористого натрия и диэтилового эфира этилфосфоновой кислоты.Последовательное получение диэтилфосфористого натрия и диэтилового эфира этилфосфоновой кислоты.Позднее данную последовательность реакций распространили на широкий круг исходных соединений (производные фосфористой кислоты) и реагентов (галогенсодержащие соединения).

Общая схема реакции.Общая схема реакции.

Механизм реакции

Приведённая схема является описанием идеального варианта протекания двух последовательных реакций. На практике процесс сопровождается образованием побочных продуктов.

На первой стадии соль фосфористой кислоты получают при длительном кипячении исходного фосфита с металлом в бензоле. После протекания целевой реакции возможно дальнейшее взаимодействие полученной соли с исходным фосфитом (образуются диалкилфосфонат и натриевая соль моноалкилфосфита).

Полученный диалкилфосфонат также может вступать в реакцию с солью фосфористой кислоты с образованием диалкилфосфоната (как в первой побочной реакции) и натриевой соли моноалкилалкилфосфоната.

Таким образом, выход целевого продукта уменьшается в силу его расходования в побочных реакциях, а реакционная смесь загрязняется тремя структурно близкими фосфорсодержащими соединениями.

Первая стадия реакции Михаэлиса – Беккера.Первая стадия реакции Михаэлиса – Беккера.На второй стадии натриевая соль фосфористой кислоты взаимодействует с галогенсодержащим реагентом (реакция нуклеофильного замещения). Реакционная способность алкилирующего или арилирующего реагентов (RHal) уменьшается от первичных к вторичным и далее к третичным (X−CH₂ > X₂−CH > X₃−C), а также уменьшается с увеличением молекулярной массы радикала. Из третичных производных лишь при использовании Аr₃ССl образуются нормальные продукты реакции Михаэлиса – Беккера.

Вторая стадия реакции Михаэлиса – Беккера.Вторая стадия реакции Михаэлиса – Беккера.Данный процесс протекает без побочных реакций, однако образованные на первой стадии продукты (натриевые соли моноалкилфосфита и моноалкилфосфоната) также могут вступать в реакцию с галогенсодержащим реагентом.

Целевой продукт реакции – полный эфир фосфоновой кислоты может реагировать с галогенидом металла с образованием алкилгалогенида RНаl. Этот алкилгалогенид, в свою очередь, вступает в реакции алкилирования всех солей, присутствующих в реакционной смеси.

Побочные реакции второй стадии реакции Михаэлиса – Беккера.Побочные реакции второй стадии реакции Михаэлиса – Беккера.Для увеличения выхода целевых продуктов и минимизации протекания побочных процессов в реакции Михаэлиса – Беккера учёными исследуются различные растворители, условия проведения реакции, модификации исходных соединений.

Область применения

Получаемые в реакции Михаэлиса – Беккера фосфонаты используют для получения разнообразных фосфорорганических соединений, в том числе лекарственных средств, пестицидов, экстрагентов тяжёлых металлов. В связи со сложностями, связанными с подбором условий проведения реакции и очистки целевых соединений, альтернативная реакция Михаэлиса – Арбузова является более предпочтительной для получения фосфонатов.