El tricloruro de fósforo es un compuesto inorgánico con la fórmula química PCl 3 . Es un líquido incoloro cuando está puro y es un importante producto químico industrial que se utiliza para la fabricación de fosfitos y otros compuestos organofosforados . Es tóxico y reacciona fácilmente con el agua para liberar cloruro de hidrógeno .
El tricloruro de fósforo fue preparado por primera vez en 1808 por los químicos franceses Joseph Louis Gay-Lussac y Louis Jacques Thénard calentando calomelanos (Hg 2 Cl 2 ) con fósforo . [5] Más tarde, durante el mismo año, el químico inglés Humphry Davy produjo tricloruro de fósforo quemando fósforo en cloro gaseoso. [6]
La producción mundial supera el tercio de millón de toneladas . [7] El tricloruro de fósforo se prepara industrialmente mediante la reacción de cloro con fósforo blanco , utilizando tricloruro de fósforo como disolvente. En este proceso continuo se elimina el PCl 3 a medida que se forma para evitar la formación de PCl 5 .
Tiene forma piramidal trigonal. Su espectro de 31 P NMR muestra un singlete de alrededor de +220 ppm con referencia a un estándar de ácido fosfórico. [ cita necesaria ]
A menudo se considera que el fósforo en el PCl 3 tiene el estado de oxidación +3 y que los átomos de cloro están en el estado de oxidación -1. La mayor parte de su reactividad es consistente con esta descripción. [8]
El PCl 3 es un precursor de otros compuestos de fósforo y se oxida a pentacloruro de fósforo (PCl 5 ), cloruro de tiofosforilo (PSCl 3 ) u oxicloruro de fósforo (POCl 3 ).
PCl 3 reacciona vigorosamente con agua para formar ácido fosforoso (H 3 PO 3 ) y ácido clorhídrico :
El tricloruro de fósforo es el precursor de los compuestos organofosforados . Reacciona con fenol para dar fosfito de trifenilo :
Los alcoholes como el etanol reaccionan de manera similar en presencia de una base como una amina terciaria: [9]
Con un equivalente de alcohol y en ausencia de base, el primer producto es alcoxifosforodicloridita: [10]
Sin embargo, en ausencia de base, con exceso de alcohol, el tricloruro de fósforo se convierte en dietilfosfito : [11] [12]
Las aminas secundarias (R 2 NH) forman aminofosfinas . Por ejemplo, la bis(dietilamino)clorofosfina , (Et 2 N) 2 PCl, se obtiene a partir de dietilamina y PCl 3 . Tioles (RSH) forman P(SR) 3 . Una reacción industrialmente relevante de PCl 3 con aminas es la fosfonometilación, que emplea formaldehído :
De esta forma también se produce el herbicida glifosato .
La reacción de PCl 3 con reactivos de Grignard y reactivos de organolitio es un método útil para la preparación de fosfinas orgánicas con la fórmula R 3 P (a veces llamadas fosfano) como la trifenilfosfina , Ph 3 P.
La trifenilfosfina se produce industrialmente mediante la reacción entre tricloruro de fósforo, clorobenceno y sodio: [13]
En condiciones controladas o especialmente con grupos R voluminosos, reacciones similares producen derivados menos sustituidos como la clorodiisopropilfosfina .
El tricloruro de fósforo se utiliza comúnmente para convertir alcoholes primarios y secundarios en los cloruros correspondientes. [14] Como se analizó anteriormente, la reacción de los alcoholes con tricloruro de fósforo es sensible a las condiciones. El mecanismo para la conversión de ROH →RCl implica la reacción de HCl con ésteres de fosfito:
El primer paso procede con una estereoquímica casi ideal, pero el paso final es mucho menor debido a una vía SN2.
El tricloruro de fósforo sufre una variedad de reacciones redox: [13]
El tricloruro de fósforo tiene un par libre y, por lo tanto, puede actuar como una base de Lewis , [15] por ejemplo, formando un aducto 1:1 Br 3 B-PCl 3 . Se conocen complejos metálicos como Ni(PCl 3 ) 4 , lo que demuestra nuevamente las propiedades ligandos del PCl 3 .
Esta basicidad de Lewis se aprovecha en la reacción de Kinnear-Perren para preparar dicloruros de alquilfosfonilo (RP(O)Cl 2 ) y ésteres de alquilfosfonato (RP(O)(OR') 2 ). La alquilación del tricloruro de fósforo se realiza en presencia de tricloruro de aluminio para dar sales de alquiltriclorofosfonio, que son intermedios versátiles: [16]
El RPCl+
3El producto puede entonces descomponerse con agua para producir un dicloruro de alquilfosfónico RP(=O) Cl2 .
PCl 3 , al igual que el trifluoruro de fósforo más popular , es un ligando en la química de coordinación . Un ejemplo es Mo(CO) 5PCl3 . [17]
El PCl 3 es importante indirectamente como precursor de PCl 5 , POCl 3 y PSCl 3 , que se utilizan en muchas aplicaciones, incluidos herbicidas , insecticidas , plastificantes , aditivos para aceites y retardantes de llama .
Por ejemplo, la oxidación de PCl 3 da POCl 3 , que se utiliza para la fabricación de fosfato de trifenilo y fosfato de tricresil , que encuentran aplicación como retardantes de llama y plastificantes para PVC . También se utilizan para fabricar insecticidas como el diazinón . Los fosfonatos incluyen el herbicida glifosato .
PCl 3 es el precursor de la trifenilfosfina para la reacción de Wittig , y los ésteres de fosfito que pueden usarse como intermedios industriales o en la reacción de Horner-Wadsworth-Emmons , ambos métodos importantes para producir alquenos . Puede usarse para producir óxido de trioctilfosfina (TOPO), utilizado como agente de extracción, aunque el TOPO generalmente se elabora a través de la fosfina correspondiente.
El PCl 3 también se utiliza directamente como reactivo en síntesis orgánica . Se utiliza para convertir alcoholes primarios y secundarios en cloruros de alquilo o ácidos carboxílicos en cloruros de acilo , aunque el cloruro de tionilo generalmente da mejores rendimientos que el PCl 3 . [18]
La producción industrial de tricloruro de fósforo está controlada por la Convención sobre Armas Químicas , donde figura en el anexo 3 , ya que puede utilizarse para producir agentes mostaza . [23]
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