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Cloruro de tetrakis(hidroximetil)fosfonio

El cloruro de tetrakis(hidroximetil)fosfonio (THPC) es un compuesto organofosforado con la fórmula química [P(CH 2 OH) 4 ]Cl. Es una sal blanca soluble en agua. El THPC tiene aplicaciones como precursor de materiales ignífugos, [1] así como microbiocida en sistemas de agua comerciales e industriales.

Síntesis, estructura y reacciones

El THPC se puede sintetizar con alto rendimiento tratando la fosfina con formaldehído en presencia de ácido clorhídrico . [1]

PH3 +4H2C = O+HCl → [P( CH2OH ) 4 ] Cl

El catión P(CH 2 OH) 4 + presenta fósforo de cuatro coordenadas, como es típico de las sales de fosfonio .

El THPC se convierte en tris(hidroximetil)fosfina tras el tratamiento con hidróxido de sodio acuoso : [2]

[P(CH2OH ) 4 ] Cl + NaOH → P(CH2OH ) 3 + H2O + H2C = O + NaCl

Aplicación en textiles

El THPC tiene importancia industrial en la producción de acabados resistentes a las arrugas y retardantes de llama en textiles de algodón y otros tejidos celulósicos. [3] [4] Se puede preparar un acabado retardante de llama a partir de THPC mediante el Proceso Proban, [5] en el que el THPC se trata con urea. La urea se condensa con los grupos hidroximetilo del THPC. La estructura de fosfonio se convierte en óxido de fosfina como resultado de esta reacción. [6]

[P(CH2OH ) 4 ] Cl + NH2CONH2 → ( HOCH2 ) 2P ( O) CH2NHC ( O)NH2 + HCl + HCHO + H2 + H2O

Esta reacción se produce rápidamente y forma polímeros insolubles de alto peso molecular. El producto resultante se aplica a los tejidos mediante un "proceso de secado por almohadillado". A continuación, este material tratado se trata con amoníaco e hidróxido de amoníaco para producir fibras que son ignífugas.

El THPC puede condensarse con muchos otros tipos de monómeros además de la urea. Estos monómeros incluyen aminas, fenoles y ácidos y anhídridos polibásicos.

Tris(hidroximetil)fosfina y sus usos

La tris(hidroximetil)fosfina, que se deriva del cloruro de tetrakis(hidroximetil)fosfonio, es un intermediario en la preparación del ligando soluble en agua 1,3,5-triaza-7-fosfaadamantano (PTA). Esta conversión se logra mediante el tratamiento de la hexametilentetramina con formaldehído y tris(hidroximetil)fosfina. [7]

La tris(hidroximetil)fosfina también se puede utilizar para sintetizar el heterociclo, N-boc-3-pirrolina, mediante metátesis de cierre de anillo utilizando el catalizador de Grubbs (dicloruro de bis(triciclohexilfosfina)bencilidinarutenio). La N-Boc-dialilamina se trata con el catalizador de Grubbs, seguido de tris(hidroximetil)fosfina. Los dobles enlaces carbono-carbono experimentan un cierre de anillo, liberando gas eteno, lo que da como resultado N-boc-3-pirrolina. [8] Los grupos hidroximetilo en THPC experimentan reacciones de reemplazo cuando THPC se trata con nitrilo α,β-insaturado, ácido, amida y epóxidos. Por ejemplo, la base induce la condensación entre THPC y acrilamida con desplazamiento de los grupos hidroximetilo. (Z = CONH 2 )

[ P(CH2OH ) 4 ] Cl + NaOH + 3CH2 = CHZ → P( CH2CH2Z ) 3 + 4CH2O + H2O + NaCl

Se producen reacciones similares cuando se trata el THPC con ácido acrílico ; sin embargo, solo se desplaza un grupo hidroximetilo. [9]

Referencias

  1. ^ ab Svara, Jürgen; Weferling, Norberto; Hofmann, Thomas (2006). "Compuestos de fósforo orgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a19_545.pub2. ISBN 3527306730.
  2. ^ M. Caporali, L. Gonsalvi, F. Zanobini, M. Peruzzini "Síntesis del ligando bidentado (P,N) soluble en agua PTN(Me)" Inorg. Syntheses, 2011, vol. 35, pág. 92-108. doi :10.1002/9780470651568.ch5
  3. ^ Fischer, Klaus; Marquardt, Kurt; Schlüter, Caspar; Gebert, Karlheinz; Borschel, Eva-Marie; Heimann, Segismundo; Kromm, Erich; Giesen, Volker; Schneider, Reinhard; Lee Wayland, Rosser (2000). “Auxiliares Textiles”. Enciclopedia de química industrial de Ullmann . doi :10.1002/14356007.a26_227. ISBN 3-527-30673-0.
  4. ^ Weil, Edward D.; Levchik, Sergei V. (2008). "Retardantes de llama en uso comercial o desarrollo para textiles". J. Fire Sci. 26 (3): 243–281. doi :10.1177/0734904108089485. S2CID  98355305.
  5. ^ "Preguntas frecuentes: ¿Qué es el proceso PROBAN®?". Rhodia Proban. Archivado desde el original el 7 de diciembre de 2012. Consultado el 25 de febrero de 2013 .
  6. ^ Reeves, Wilson A.; Guthrie, John D. (1956). "Intermedio para polímeros resistentes a las llamas: reacciones de cloruro de tetrakis(hidroximetil)fosfonio". Química industrial y de ingeniería . 48 (1): 64–67. doi :10.1021/ie50553a021.
  7. ^ Daigel, Donald J.; Decuir, Tara J.; Robertson, Jeffrey B.; Darensbourg, Donald J. (2007). "1,3,5-Triaz-7-Fosfatriciclo [3.3.1.1 3,7 ] Decano y derivados". Síntesis inorgánicas . vol. 32. págs. 40–42. doi :10.1002/9780470132630.ch6. ISBN 978-0-470-13263-0. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  8. ^ Ferguson, Marcelle L.; O'Leary, Daniel J.; Grubbs, Robert H. (2003). "Síntesis de N-Boc-3-pirrolina por metátesis de cierre de anillo". Organic Syntheses . 80 : 85. doi :10.15227/orgsyn.080.0085{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ).
  9. ^ Vullo, WJ (1966). "Reacciones de sustitución de hidroximetilo del cloruro de tetrakis(hidroximetil)fosfonio". Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev . 58 (4): 346–349. doi :10.1021/i360020a011.