La reacción de Michaelis-Arbuzov (también llamada reacción de Arbuzov ) es la reacción química de un éster de fósforo trivalente con un haluro de alquilo para formar una especie de fósforo pentavalente y otro haluro de alquilo. La siguiente imagen muestra los tipos más comunes de sustratos que experimentan la reacción de Arbuzov; ésteres de fosfito ( 1 ) reaccionan para formar fosfonatos ( 2 ), fosfonitos ( 3 ) reaccionan para formar fosfinatos ( 4 ) y fosfinitos ( 5) reaccionan para formar óxidos de fosfina ( 6 ).
La reacción fue descubierta por August Michaelis en 1898, [1] y poco después Aleksandr Arbuzov la exploró en profundidad . [2] [3] Esta reacción se usa ampliamente para la síntesis de varios fosfonatos, fosfinatos y óxidos de fosfina . Se han publicado varias reseñas. [4] [5] La reacción también ocurre para ligandos de fosfito coordinados, como se ilustra en la desmetilación de {(C 5 H 5 )Co[(CH 3 O) 3 P] 3 } 2+ para dar {(C 5 H 5 )Co[(CH3 O) 2 PO] 3 } − , que se denomina ligando de Klaui .
La reacción de Michaelis-Arbuzov se inicia con el ataque S N 2 de las especies de fósforo nucleófilo ( 1 - A fosfito) con el haluro de alquilo electrofílico ( 2 ) para dar una sal de fosfonio como intermediario ( 3 ). Estos intermedios son ocasionalmente lo suficientemente estables como para ser aislados, como los fosfitos de triarilo que no reaccionan para formar el fosfonato sin ruptura térmica del intermedio (200 °C) o ruptura por alcoholes o bases. El anión haluro desplazado suele reaccionar a través de otra reacción S N 2 en uno de los R 1carbonos, desplazando el átomo de oxígeno para dar el fosfonato deseado ( 4 ) y otro haluro de alquilo ( 5 ). Esto ha sido respaldado por la observación de que los grupos R 1 quirales experimentan una inversión de configuración en el centro de carbono atacado por el anión haluro. Esto es lo que se espera de una reacción S N 2 . [6] También existe evidencia de un mecanismo de desalquilación basado en carbocationes similar a una reacción S N 1 , donde el grupo R 1 inicialmente se disocia de la sal de fosfonio seguido por el ataque del anión. [5]Los ésteres de fosfito con grupos haluro de alquilo terciario pueden experimentar la reacción, lo que sería inesperado si solo estuviera operando un mecanismo S N 2 . Más apoyo para este tipo de mecanismo S N 1 proviene del uso de la reacción de Arbuzov en la síntesis de haluros de neopentilo , una clase de compuestos que son notoriamente no reactivos frente a las reacciones S N 2. Basado en el principio de reversibilidad microscópica , la naturaleza inerte de los haluros de neopentilo hacia la reacción S N 2 indica que es poco probable que una reacción S N 2 sea el mecanismo para la síntesis de los haluros de neopentilo en esta reacción. Sustratos que no pueden reaccionar a través de un S N2 o una ruta S N 1 generalmente no reaccionan, que incluyen grupos vinilo y arilo . Por ejemplo, los fosfitos de triarilo mencionados anteriormente generalmente no reaccionan porque forman sales de fosfonio estables. Dado que los grupos arilo no experimentan mecanismos de tipo S N 1 y S N 2, los fosfitos de triarilo carecen de una vía de baja energía para la descomposición de la sal de fosfonio. Un mecanismo de reordenamiento alílico ( S N 2` ) también ha sido implicado en los haluros de alilo y propargilo .
Experimentos estereoquímicos sobre fosfitos cíclicos han revelado la presencia de fosforanos pentavalentes y de intermedios de fosfonio tetravalente en equilibrio químico que participan en la etapa de desalquilación de la reacción usando RMN de 31P . La descomposición de estos intermedios está impulsada principalmente por la nucleofilia del anión. Existen muchos casos en los que las sales de fosfonio intermedias son lo suficientemente estables como para que puedan aislarse cuando el anión es débilmente nucleofílico, como con los aniones tetrafluoroborato o triflato .
Como pauta general, la reactividad del componente de haluro orgánico se puede enumerar de la siguiente manera: (desde el más reactivo hasta el menos reactivo)