Эта увлекательная химия

Фосфор входит во многие органические соединения, в которых нет связи фосфор-углерод и которые, следовательно, не являются истинно фосфорорганическими; некоторые из них выполняют исключительно важные функции в живой природе. Мы уже говорили об аденозинтрифосфате, нуклеиновых кислотах — это эфиры фосфорной кислоты. Однако нас сейчас интересуют именно фосфорорганические соединения, т. е, соединения, содержащие связь фосфор-углерод. Для их получения служит открытая в 1906 г. А. Е. Арбузовым перегруппировка, носящая теперь его имя. Вот пример реакции Арбузова. Действуем бромистым этилом на метиловый эфир фосфористой кислоты и получаем метиловый эфир этилфосфоновой кислоты

Вообще фосфорорганические соединения весьма многочисленны и разнообразны. Следуя нашей традиции, расскажем лишь о наиболее "знаменитых" представителях этого класса веществ.

Если в написанной выше формуле эфира этилфосфоновой кислоты заменить этильную группу на группу СН(ОН)СС1₃, то получим хлорофос — широко известный яд против насекомых (инсектицид). Похож на него и тиофос (в нем вместо карбонильного кислорода стоит сера).

А теперь возьмем эфир метилфосфоновой кислоты, только пусть одна эфирная группа будет содержать изопропил, а вторую заменим на атом фтора. Получится отравляющее вещество зарин. Два других ОВ — зоман и табун — имеют близкую структуру.

Позже были изобретены еще более страшные- фосфорорганические ОВ, так называемые V-газы, убивающие при попадании на кожу или в легкие в самых ничтожных количествах.

Почему же вдруг именно вот такие производные фосфора — сильнейшие яды? Оказывается, и инсектициды, и ОВ действуют на организм одинаковым образом. Эти вещества подавляют активность фермента холинэстеразы, функция которого — разрушать ацетилхолин, который выделяется после того, как из мозга по нервным волокнам (нейронам) передан сигнал о сокращении мышцы. Мышца сокращается. Тут подоспевает холинэстераза и расщепляет ацетилхолин на холин и уксусную кислоту. Мышца возвращается в первоначальное состояние. А если холинэстераза не работает (она блокирована фосфорорганическим веществом)? Все время выделяется ацетилхолин, мышца судорожно сокращается, наступает смерть. Вот почему фосфорорганические ОВ относятся к нервно-паралитической группе.

Есть среди фосфорорганических соединений и такие, которые применяются как лекарственные препараты — для лечения глаукомы, злокачественных опухолей.

Спустимся теперь на одну клетку вниз в менделеевской таблице. Мышьяк. Уже одно это слово как- то неприятно ассоциируется с ядом. Как и для фосфора, для этого элемента известно большое число органических производных. И среди них есть яды. В первую очередь тут можно назвать одно из первых боевых отравляющих веществ — люизит. Его формула C1CH=CHA₅C1₂.

Самый агрессивный элемент

Теперь перейдем к фтору (органические производные селена и теллура рассматривать не будем).

Казалось бы, фторорганические соединения не должны сильно отличаться от органических производных остальных галогенов: хлора, брома и иода. Впрочем, для монозамещенных фторалканов это справедливо. Но когда мы переходим к производным, содержащим у каждого углерода несколько атомов фтора, нас ждет сюрприз. Эти соединения оказываются, как и сами углеводороды, очень мало реакционно способными. Такие вещества находят самое широкое применение — для получения смазочных материалов, охлаждающих жидкостей, которые устойчивы при высоких температурах и не подвержены действию сильных окислителей.

В настоящее время химия фторорганических соединений — обширная, интенсивно развивающаяся отрасль химии. У нас в стране есть широко известная научная школа академиков И. Л. Кнунянца и А. В. Фокина, работающая в этой области. Получены фторорганические соединения практически всех классов, с любыми функциональными группами. Об инертности фторуглеводородов парафинового ряда уже говорилось. Перфторбензол, т. е. полностью фторированный бензол, и другие перфторароматические соединения, как это ни неожиданно, легко вступают в реакции замещения с такими реагентами, с которыми нефторированные аналоги, например бензол, вовсе не склонны реагировать. К примеру, перфторбензол легко реагирует с аммиаком, аминами, алкоголятами:

Вспомним, что для получения аминобензола, т. е, анилина, приходится сначала бензол нитровать, а затем восстанавливать нитробензол, как это было установлено еще Зининым.

Полимеризацией непредельных полифторированных углеводородов получают фторопласты и, в частности, знаменитый тефлон (из тетрафторэтилена):

Тефлон — удивительное вещество. Он разлагается только при температуре выше 400 °С, на него не действуют ни кипящие кислоты и щелочи, ни органические растворители. Это прекрасный материал для изготовления подшипников, протезов различных органов, трубопроводов и контейнеров для химических продуктов.