очным образованием дианиона (С2Н50)2Р( = 0)ОРОз2~. Этот дианион должен обладать большей лабильностью, чем исходный нейтральный субстрат, превращаясь в конечном итоге в продукты реакции с регенерацией каталитически активного ортофосфат-иона НР042~:

0 0 0 0 о

fl II НРО4«- II II 1!

(EtO)2P-0-P(OEt)2 ( у (Е10)2Р—О—Р—О" -f (ЕЮ)2Р—О" -f Н+

СГ

0 0 О

II II II

(ЕЮ)2Р—О—Р—О" >- (EtO)2P-0~ -f Р03~ (7.12)

СГ

Р03~ + Н20 4=fc Н3Р04- ч—*? Н+ + НРО42Катализаторами реакций с участием производных карбоновых и фосфорных кислот могут быть нуклеофилы с отчетливо выраженным а-эффектом: нитрит-, гипохлорит- и оксимат-ионы. Нитрит-ион, в частности, катализирует гидролиз уксусного ангидрида [уравнение (7.13)] и бис(диметиламино)хлорфосфата [уравнение (7.14)]:

0 0 о

II II н

СН3СОССН3 -J- N02~ -—CH3CONO4- СН3С02о

н2о

О

II

CHJCOH + N02 "

,N=N

оо

(7.13)

+ONO- Me2N\ /Р +Н20 MeaN\ /Р

у/' — ^ ^ * t7My

Me2N/ \:i C1" Me2N^ NDNO °N°" Me2N/ N>H

Предположение о промежуточном образовании ацетилнитрита [уравнение (7.13)] основано на анализе продуктов реакции, полученных при добавлении а-нафтиламина. В этом случае традиционный гидролитический маршрут распада ацетилнитрита блокируется и в результате образуется 4-амино-1,Г-азонафта-лин.

Эффективным катализатором гидролиза изопропилметил-фторфосфоната (зарина) служит гипохлорит-ион. Реакция имеет первый порядок как по субстрату, так и по катализатору, причем последний в ходе процесса не расходуется. Анионы типа хлорид-иона не обладают каталитической активностью. На основании этих данных был предложен механизм (7.15):

V —„ w —^ у>// {7tl5y

по/ NF "~F~ RO/ XOCI ~ C ЯСУ N)H

В ходе второй стадии рвется связь хлор — кислород. Гипохлорит-ион характеризуется примерно такой же нуклеофильностью по отношению к зарину, как и гидроксид-ион, однако основность последнего на восемь порядков выше. Этот факт, а также неустойчивость ацилгипохлоритов объясняют природу каталитического действия нуклеофила в данном случае.

7.2.5. Третичные амины как катализаторы

Пиридин давно и успешно применяется в синтезе как катализатор ацилирования многих типов молекул. В частности, ацилирование аминов, спиртов и фенолов под действием ацетилхло-рида или уксусного ангидрида ведут в пиридиновом растворе или в присутствии каталитических количеств пиридина в инертном растворителе. В этих реакциях механизм каталитического действия пиридина совершенно аналогичен механизму катализируемого пиридином гидролиза уксусного ангидрида, который был установлен на основании большого числа исследований. В результате можно суммировать некоторые особенности катализа пиридином. 1) Если при использовании замещенных пири-динов не наблюдается стерических препятствий при отщеплении протона, то выполняется линейная зависимость между log&НAБЛ и рКа- Однако такие стерически затрудненные пиридины, как 2-пиколин, 2,6-лутидин и 2,4,6-коллидин, вообще не проявляют каталитических свойств. 2) Добавление ацетат-ионов резко замедляет реакции. 3) В присутствии гидроксиламина при взаимодействии с промежуточными продуктами образуются гидрок-самовые кислоты. 4) Постулируемый промежуточный продукт — хлорид ацетилпиридиния — был выделен в индивидуальном виде при взаимодействии ацетилхлорида и пиридина в безводных условиях. Все эти наблюдения полностью согласуются с механизмом катализа, представленным на схеме (7.16):

(7.16)

о

N

Промежуточный ион ациламмония, по-видимому, обладает наибольшей ацилирующей способностью среди всех известных аци-лирующих агентов. Его не следует смешивать с протонирован-ными амидами, протонирование которых по атому кислорода приводит к сохранению резонансной стабилизации.

Широкому распространению пиридинов как катализаторов ацилирования способствовало введение алкильных групп в 4-положение молекулы. При этом особенно эффективными оказались 4-диметиламинопиридин и 4-пиролидинопиридин. К сожалению, эти катализаторы активны только в апротонных растворителях. В этих средах из-за повышенной нуклеофильности основания при взаимодействии с ацилирующими агентами образуют большие количества N-ацилпиридиниевых солей, которые в растворах существуют в виде рыхлых ионных пар. Атака нуклеофила на активированный ион ацилия дополнительно про-мотируется за счет катализа общим основанием, в роли которого выступает противоион. Такие нуклеофильные катализаторы в тысячи раз эффективнее незамещенного пиридина. С примерами такого же множественного катализа мы еще столкнемся в гл. 11.

Гидролиз ацетилфосфата катализируется третичными аминами; реакции в присутствии пиридина, 4-метилпиридина, триэти-лендиамина и триметиламина сопровождаются разрывом связи Р—О. Эти реакции также являются примерами нуклеофильного

катализа, так как промежуточный фосфорилированный третичный амин удается связать фторид-ионом с образованием фтор-фосфоната.

н2о

—*? н2ро4О О" "О

(7.17)

РI! ! +NR3 | +

Ш3СО-Р=0 »•