Трихлорид фосфора - Phosphorus trichloride

Трихлорид фосфора
Трихлорид фосфора
Трихлорид фосфора
Трихлорид фосфора 25ml.jpg
Имена
Название ИЮПАК
Трихлорид фосфора
Систематическое название ИЮПАК
Трихлорфосфан
Другие имена
Хлорид фосфора (III)
Хлорид фосфора
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.028.864 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 231-749-3
Номер RTECS
  • TH3675000
UNII
Номер ООН1809
Характеристики
PCl3
Молярная масса137,33 г / моль
ВнешностьОт бесцветной до желтой дымящейся жидкости[1]
Запахнеприятный едкий, вроде соляная кислота[1]
Плотность1,574 г / см3
Температура плавления -93,6 ° С (-136,5 ° F, 179,6 К)
Точка кипения 76,1 ° С (169,0 ° F, 349,2 К)
гидролиз
Растворимость в других растворителяхрастворимый[нечеткий ] в бензол, CS2, эфир, хлороформ, CCl4, галогенированный органические растворители
реагирует с этиловый спирт
Давление газа13,3 кПа
−63.4·10−6 см3/ моль
1,5122 (21 ° С)
Вязкость0,65 сП (0 ° C)
0,438 сП (50 ° C)
0.97 D
Термохимия
−319,7 кДж / моль
Опасности
Паспорт безопасностиВидеть: страница данных
ICSC 0696
Пиктограммы GHSGHS06: ТоксичноGHS08: Опасность для здоровьяGHS05: Коррозийный
Сигнальное слово GHSОпасность[2]
H300, H330, H314, H373[2]
P260, P273, P284, P305 + 351 + 338, P304 + 340 + 310, P303 + 361 + 353[2]
NFPA 704 (огненный алмаз)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
18 мг / кг (крыса, перорально)[3]
104 частей на миллион (крыса, 4 часа)
50 частей на миллион (морская свинка, 4 часа)[3]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 0,5 частей на миллион (3 мг / м3)[1]
REL (Рекомендуемые)
TWA 0,2 частей на миллион (1,5 мг / м3) ST 0,5 частей на миллион (3 мг / м3)[1]
IDLH (Непосредственная опасность)
25 частей на миллион[1]
Родственные соединения
Родственные хлориды фосфора
Пентахлорид фосфора
Оксихлорид фосфора
Тетрахлорид дифосфора
Родственные соединения
Трифторид фосфора
Трибромид фосфора
Трииодид фосфора
Страница дополнительных данных
Показатель преломления (п),
Диэлектрическая постоянная (εр), так далее.
Термодинамический
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ, ИК, ЯМР, РС
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Трихлорид фосфора это химическое соединение из фосфор и хлор, имея химическая формула PCl3. Это токсичная и летучая жидкость, которая бурно реагирует с водой с выделением HCl газ. Имеет треугольную пирамидальную форму за счет одинокие пары по фосфору. Это важный промышленная химия, используются для изготовления фосфиты и другие фосфорорганические соединения для широкого спектра применений. Оно имеет 31п ЯМР сигнал около +220 ppm по отношению к стандарту фосфорной кислоты.

Подготовка

Мировое производство превышает треть миллиона тонны.[4] Трихлорид фосфора получают промышленным способом по реакции хлор с рефлюкс раствор белого фосфор в трихлориде фосфора с непрерывным удалением PCl3 по мере его образования (во избежание образования PCl5).

п4 + 6 Cl2 → 4 шт.3

Промышленное производство трихлорида фосфора контролируется в соответствии с Конвенция о химическом оружии, где он указан в график 3. В лаборатории может быть удобнее использовать менее токсичный красный фосфор.[5] Это достаточно дешево, чтобы его нельзя было синтезировать для лабораторного использования.

Реакции

В фосфор в PCl3 часто считается обладателем +3 степень окисления и хлор считается, что атомы находятся в степени окисления -1. Большая часть его реакционной способности соответствует этому описанию.

Окисление

PCl3 является предшественником других соединений фосфора, подвергающихся окисление к пентахлорид фосфора (PCl5), тиофосфорилхлорид (PSCl3), или же оксихлорид фосфора (POCl3).

PCl3 как электрофил

Трихлорид фосфора является предшественником фосфорорганические соединения которые содержат один или несколько атомов P (III), особенно фосфиты и фосфонаты. Эти соединения обычно не содержат атомов хлора, присутствующих в PCl.3.

PCl3 активно реагирует с воды формировать фосфористая кислота, H3PO3 и HCl:

PCl3 + 3 часа2O → H3PO3 + 3 HCl

Известно большое количество подобных реакций замещения, наиболее важной из которых является образование фосфиты по реакции с спирты или же фенолы. Например, с фенол, трифенилфосфит сформирован:

3 PhOH + PCl3 → P (OPh)3 + 3 HCl

где "Ph" означает фенил группа, -C6ЧАС5. Спирты такие как этанол, реагируют аналогичным образом в присутствии основание такой как третичный амин:[6]

PCl3 + 3 EtOH + 3 R3N → P (OEt)3 + 3 р3NH+Cl−

Однако в отсутствие основания реакция протекает со следующей стехиометрией и дает диэтилфосфит:[7][8]

PCl3 + 3 EtOH → (EtO)2P (O) H + 2 HCl + EtCl

Вторичный амины (Р2NH) форма аминофосфины. Например, бис (диэтиламино) хлорфосфин, (Et2N)2PCl получается из диэтиламин и PCl3. Тиолы (RSH) форма P (SR)3. Промышленно значимая реакция PCl3 с аминами происходит фосфонометилирование, при котором используется формальдегид:

р2NH + PCl3 + CH2О → (НО)2P (O) CH2NR2 + 3 HCl

Аминофосфонаты широко используются в качестве связывающих веществ и средств против накипи при очистке воды. Гербицид большого объема глифосат также производится таким образом. Реакция PCl3 с Реактивы Гриньяра и литийорганические реагенты - полезный метод приготовления органических фосфины с формулой R3P (иногда называемые фосфанами), такие как трифенилфосфин, Ph3П.

3 PhMgBr + PCl3 → Ph3P + 3 MgBrCl

В контролируемых условиях или особенно с объемными органическими группами аналогичные реакции дают менее замещенные производные, такие как хлордиизопропилфосфин.

PCl3 как нуклеофил

Трихлорид фосфора имеет неподеленную пару и поэтому может действовать как База Льюиса,[9] например, образуя аддукт 1: 1 Br3B-PCl3. Комплексы металлов, такие как Ni (PCl3)4 известны, снова демонстрируя лигандные свойства PCl3.

Эта основность Льюиса используется в Киннер-Перрен реакция для получения алкилфосфонилдихлоридов (RP (O) Cl2) и алкилфосфонат сложные эфиры (RP (O) (OR ')2). Алкилирование трихлорида фосфора осуществляется в присутствии трихлорид алюминия дают соли алкилтрихлорфосфония, которые являются универсальными промежуточными продуктами:[10]

PCl3 + RCl + AlCl3 → RPCl+
3 + AlCl−
4

RPCl+
3 затем продукт может быть разложен водой с образованием дихлорида алкилфосфоновой кислоты RP (= O) Cl2.

Использует

PCl3 косвенно важен как предшественник PCl5, POCl3 и PSCl3, которые используются во многих приложениях, в том числе гербициды, инсектициды, пластификаторы, масляные присадки, и антипирены.

Например, окисление PCl3 дает POCl3, который используется для изготовления трифенилфосфат и трикрезилфосфат, которые находят применение как антипирены и пластификаторы за ПВХ. Их также используют для изготовления инсектициды Такие как диазинон. Фосфонаты включают гербицид глифосат.

PCl3 является предшественником трифенилфосфин для Реакция Виттига, и сложные эфиры фосфита которые могут использоваться в качестве промышленных промежуточных продуктов или использоваться в Реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса, оба важных метода изготовления алкены. Его можно использовать для изготовления оксид триоктилфосфина (TOPO), используемый в качестве экстрагирующего агента, хотя TOPO обычно производится через соответствующий фосфин.

PCl3 также используется непосредственно как реагент в органический синтез. Он используется для преобразования первичного и вторичного спирты в алкилхлориды, или же карбоновые кислоты в ацилхлориды, несмотря на то что тионилхлорид обычно дает лучший выход, чем PCl3.[11]

Токсичность

История

Треххлористый фосфор был впервые получен в 1808 году французскими химиками. Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар путем нагрева каломель (Hg2Cl2) с фосфором.[16] Позже в том же году английский химик Хэмфри Дэви произвел трихлорид фосфора путем сжигания фосфора в газообразном хлоре.[17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0511". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ а б c Сигма-Олдрич Ко., Трихлорид фосфора. Проверено 28.01.2020.
  3. ^ а б «Треххлористый фосфор». Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  5. ^ М. С. Форбс; К. А. Розуэлл; Р. Н. Максон (1946). Хлорид фосфора (III). Неорг. Synth. Неорганические синтезы. 2. С. 145–7. Дои:10.1002 / 9780470132333.ch42. ISBN  9780470132333.
  6. ^ А. Х. Форд-Мур; Б. Дж. Перри (1963). «Триэтилфосфит». Органический синтез.; Коллективный объем, 4, п. 955
  7. ^ Малоуэн, Джон Э. (1953). «Диэтилфосфит». Неорганические синтезы. Неорганические синтезы. 4. С. 58–60. Дои:10.1002 / 9780470132357.ch19. ISBN  9780470132357.
  8. ^ Педроса, Леандро (2011). «Этерификация трихлорида фосфора спиртами; диизопропилфосфонат». Синтетические страницы ChemSpider. Королевское химическое общество: 488. Дои:10.1039 / SP488.
  9. ^ Р. Р. Холмс (1960). «Исследование основной природы тригалогенидов фосфора, мышьяка и сурьмы». Журнал неорганической и ядерной химии. 12 (3–4): 266–275. Дои:10.1016/0022-1902(60)80372-7.
  10. ^ Svara, J .; Weferling, N .; Хофманн, Т. "Соединения фосфора, органические". Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a19_545.pub2.
  11. ^ Л. Г. Уэйд младший (2005). Органическая химия (6-е изд.). Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси, США: Пирсон / Прентис Холл. п. 477.
  12. ^ А. Д. Ф. Той (1973). Химия фосфора. Оксфорд, Великобритания: Pergamon Press.
  13. ^ Документация по концентрациям, непосредственно опасным для жизни или здоровья (IDLH)
  14. ^ OSHA: трихлорид фосфора
  15. ^ CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности
  16. ^ Гей-Люссак; Тенар (27 мая 1808 г.). "Extrait de plusieurs notes sur les métaux de la potasse et de la soude, lues à l'Institut depuis le 12 janvier jusqu'au 16 mai" [Выдержки из нескольких заметок о металлах калия и натрия, прочитанных в Институте с 12 января по 16 мая]. Gazette Nationale, Ou le Moniteur Universel (На французском). 40 (148): 581–582. С п. 582: "Seulement ils ont rapporté qu'en traitant le mercure doux par le phosphure, dans l'espérance d'avoir de l'acide muriatique bien sec, il ont Trouvé une liqueur nouvelle très limpide, sans couleur, répandant de fortes vapeurs, s ' enflammant spontanément lorsqu'on en imbibe le papier joseph; laquelle ne paraît être qu'une combinaison de phosphore, d'oxigène et d'acide muriatique, et par conséquent аналог à cette qu'on obtient en traitant le soufre partique le gas acide muria оксигене ". (Только они сообщили, что, обрабатывая каломель фосфором, в надежде получить очень сухой хлористый водород, они обнаружили новую, очень прозрачную жидкость, бесцветную, выделяющую сильные пары, самовоспламеняющуюся, когда в нее пропитывают фильтровальную бумагу; что, кажется, быть только соединением фосфора, кислорода и соляной кислоты и, таким образом, аналогично тому, что получается при обработке серы газообразным хлором.)
  17. ^ Дэви, Хамфри (1809). «Бейкерская лекция. Отчет о некоторых новых аналитических исследованиях природы определенных тел, особенно щелочей, фосфора, серы, углеродистых веществ и кислот, которые до сих пор не разложились; с некоторыми общими наблюдениями по химической теории».. Философские труды Лондонского королевского общества. 99: 39–104. Дои:10.1098 / рстл.1809.0005. S2CID  98814859. На стр. 94–95 Дэви упомянул, что когда он сжигал фосфор в газообразном хлоре («газ оксимуриатовой кислоты»), он получил прозрачную жидкость (треххлористый фосфор) и белое твердое вещество (пентахлорид фосфора).