Фосфорорганические соединения

Иногда фосфорорганическими соединениями называют органические соединения фосфора, не содержащие связи фосфор — углерод (например, органические эфиры фосфорных кислот, нуклеотиды).

Соединения на основе фосфора пытались использовать в самых разных отраслях химической промышленности: для изготовления резины, пластмасс и пр. Кроме того, ещё в XIX веке некоторые соединения из этой группы химики той поры называли «пахнущие жидкости с огненным вкусом», в тот же период были заложены основы для получения новых соединений на основе фосфора. Затем они обратили на себя внимание как боевые отравляющие вещества (в 1936 году в Германии был синтезирован газ табун)^[1].

В конце Второй мировой войны были сделаны промышленные установки по синтезу первых пестицидов, которые с 1965 года были введены в сельскохозяйственное производство вместо персистентныx и низкоэкологичных хлорорганических соединений типа ДДТ, гексахлорана и других.

В настоящее время фосфорорганические соединения применяют как нервно-паралитические отравляющие вещества, инсектициды, лекарственные средства, стабилизаторы пластмасс, антиокислители моторных масел, антипирены. Применяются также как катализаторы и лиганды для металлокомплексного катализа.

Чаще всего промышленные фосфорорганические соединения — это яды нервно-паралитического действия, вызывающие смерть в течение первых часов после контакта. Данные вещества, попадая в организм, ингибруют ферменты, отвечающие за передачу нервного импульса в синапсах, вследствие нарушения передачи сигнала возникает тремор, переходящий в полный паралич (смерть наступает от паралича дыхательных мышц). Также фосфорорганические соединения, воздействуя на центральную нервную систему, способны вызывать конвульсии, потерю чувствительности к свету, потерю равновесия, нарушения сознания, потерю сна, кому. При этом яд может с лёгкостью проникать в организм через кожу, желудок или дыхательные пути^[1] (обладая жирорастворимостью, легко проникают через фосфолипиды билипидного слоя клеточных мембран).

Механизм действия заключается в том, что при попадании в организм они фосфорилируют белковый фермент ацетилхолинэстеразу, который играет важную роль в передаче нервного импульса.

Есть довольно много фосфорорганических соединений, не ингибирующих холинэстеразу (этидронат, антиокислители моторных масел, антипирены) и обладающих другими симптомами отравления.

В классификации ФОС особое значение имеет координационное число атома фосфора. В настоящее время известны соединения, в которых атом фосфора имеет 1-6 соседних атома, однако чаще всего встречаются 2 основных координационных состояния: 3 и 4 соседних атома^[2].

В основу ряда соединений с 3-координированным атомом фосфора положен фосфин и 3 кислоты: фосфинистая, фосфонистая, фосфористая. Нужно отметить, что органические производные этих кислот могут существовать только в состояниях со всеми замещёнными гидроксильными группами, так как в случае высвобождения хотя бы одной из этих групп, например, в ходе реакции тут же происходит таутомерная перегруппировка в 4-координированное состояние атома фосфора^[2].

В основу ряда с 4-координированным атомом фосфора положен фосфиноксид и 3 кислоты: фосфиновая (или фосфорноватистая), фосфоновая (или фосфористая), фосфорная (или ортофосфорная). Незамещённый органическими остатками фосфиноксид неизвестен, а ди- и триалкилфосфиноксиды — стабильные соединения^[2].

Нужно отметить сложившуюся путаницу в названиях кислот. Во-первых, из-за описанной выше таутомерии фосфонистая кислота перегруппировывается в фосфиновую кислоту, которую во всех случаях, кроме основного ряда классификации ФОС с 4-координированным атомом фосфора, принято называть фосфорноватистой кислотой. Во-вторых, фосфористая кислота P(OH)₃ также перегруппировывается в фосфоновую кислоту HP(O)(OH)₂. Однако в русскоязычной литературе фосфористой называют кислоту структуры HP(O)(OH)₂, а фосфоновыми называют кислоты с органическим остатком — RP(O)(OH)₂. В англоязычной литературе кислоту состава HP(O)(OH)₂ называют H-фосфоновой, а RP(O)(OH)₂ — фосфоновой^[2].

В основу современной классификации положена система, в которой класс ФОС может быть описан формулой σ^xλ^y, где x — количество атомов, непосредственно связанных с атомом фосфора (координационное состояние), а y — количество связей, образованных атомом фосфора, включая кратные связи (валентность). Так, например, сложные эфиры фосфорной кислоты могут быть описаны в виде σ⁴λ⁵, а фосфины — σ³λ^3[2][3].

Разрушает металлы, пробку, резину, бакелит, полиэтилен. Не действует на фторопласт и полиакрилаты.