El tricloruro de fósforo es un compuesto inorgánico con la fórmula química PCl3 . 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 gas cloro. [6]
La producción mundial supera el tercio de millón de toneladas . [7] El tricloruro de fósforo se prepara industrialmente mediante la reacción del cloro con fósforo blanco , utilizando tricloruro de fósforo como disolvente. En este proceso continuo, el PCl 3 se elimina a medida que se forma para evitar la formación de PCl 5 .
Tiene forma piramidal trigonal. Su espectro de RMN de 31 P muestra un singlete alrededor de +220 ppm con referencia a un estándar de ácido fosfórico. [ cita requerida ]
A menudo se considera que el fósforo en PCl3 tiene el estado de oxidación +3 y los átomos de cloro se consideran 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 sufre oxidación a pentacloruro de fósforo (PCl 5 ), cloruro de tiofosforilo (PSCl 3 ) o oxicloruro de fósforo (POCl 3 ).
El PCl3 reacciona vigorosamente con el agua para formar ácido fosforoso ( H3PO3 ) y ácido clorhídrico :
El tricloruro de fósforo es el precursor de los compuestos organofosforados . Reacciona con el 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 alcoxifosforodicloridito: [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 . Los tioles (RSH) forman P(SR) 3 . Una reacción industrialmente relevante de PCl 3 con aminas es la fosfonometilación, que emplea formaldehído :
El herbicida glifosato también se produce de esta manera.
La reacción de PCl3 con reactivos de Grignard y reactivos de organolitio es un método útil para la preparación de fosfinas orgánicas con la fórmula R3P ( a veces llamadas fosfanas) como la trifenilfosfina , Ph3P .
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 habitualmente para convertir alcoholes primarios y secundarios en los cloruros correspondientes. [14] Como se ha comentado anteriormente, la reacción de los alcoholes con el tricloruro de fósforo es sensible a las condiciones. El mecanismo de conversión de ROH →RCl implica la reacción del HCl con ésteres de fosfito:
El primer paso se desarrolla con una estereoquímica casi ideal, pero el paso final lo es mucho menos debido a una vía SN2.
El tricloruro de fósforo experimenta una variedad de reacciones redox: [13]
El tricloruro de fósforo tiene un par solitario 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 de ligando de 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 efectúa en presencia de tricloruro de aluminio para dar las sales de alquiltriclorofosfonio, que son intermediarios versátiles: [16]
El RPCl+
3El producto puede luego descomponerse con agua para producir un dicloruro de alquilfosfónico RP(=O)Cl 2 .
El PCl 3 , al igual que el trifluoruro de fósforo , que es más conocido , es un ligando en la química de coordinación . Un ejemplo es Mo(CO) 5 PCl 3 . [17]
El PCl 3 es importante indirectamente como precursor del PCl 5 , POCl 3 y PSCl 3 , que se utilizan en muchas aplicaciones, incluidos herbicidas , insecticidas , plastificantes , aditivos de aceite y retardadores de llama .
Por ejemplo, la oxidación de PCl 3 produce POCl 3 , que se utiliza para la fabricación de fosfato de trifenilo y fosfato de tricresilo , que se utilizan como retardantes de llama y plastificantes para PVC . También se utilizan para fabricar insecticidas como el diazinón . Los fosfonatos incluyen el herbicida glifosato .
El PCl3 es el precursor de la trifenilfosfina para la reacción de Wittig y de los ésteres de fosfito que pueden utilizarse como intermediarios industriales o en la reacción de Horner-Wadsworth-Emmons , ambos métodos importantes para la elaboración de alquenos . Puede utilizarse para elaborar óxido de trioctilfosfina (TOPO), que se utiliza como agente de extracción, aunque el TOPO se elabora habitualmente a través de la fosfina correspondiente.
El PCl 3 también se utiliza directamente como reactivo en la 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 la lista 3 , ya que puede utilizarse para producir agentes mostaza . [23]
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