Tricloruro di fosforo

Tricloruro di fosforo
Struttura del composto
NomeIUPAC
Tricloruro di fosforo
Nomi alternativi
Triclorofosfina Cloruro fosforoso
Caratteristiche generali
Formula brutaomolecolare	PCl3
Massa molecolare(u)	137,33
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	7719-12-2
Numero EINECS	231-749-3
PubChem	24387
SMILES	P(Cl)(Cl)Cl
Proprietà chimico-fisiche
Densità(g/cm3,inc.s.)	1,574
Temperatura di fusione	−93,6 °C (179,6 K)
Temperatura di ebollizione	76,1 °C (349,3 K)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	300+330-314-373-EUH014-EUH029
Consigli P	280-301+330+331-305+351+338-304+340-310-402+404

Iltricloruro di fosforoè uncomposto chimicodi formula PCl₃.Si tratta del più importante tra glialogenuridelfosforo.A temperatura e pressione ambiente si presenta come unliquidotrasparente. È tossico e corrosivo. Trova applicazione nellasintesi organica,in qualità dielettrofiloo dinucleofilo.Il tricloruro di fosforo è usato anche in campoindustrialeper la preparazione di varicomposti organofosforiciimpiegati in diversi settori.

Proprietà chimico-fisiche

L'angolo di legame Cl-P-Cl nel tricloruro di fosforo è pari a 100,0°. Il tricloruro di fosforoliquidoha un'entalpia standard di formazionedi -320kJ/mol(-76kcal/mol). L'atomo di fosforo ha unospostamento chimico ³¹P-NMRdi 220ppm.

Preparazione

Il tricloruro di fosforo viene preparato per sintesi diretta daglielementi,in particolare per reazione tra una sospensione difosforoecloroelementare a riflusso:

${\ce {P4 + 6 Cl2 -> 4 PCl3}}$

Il tricloruro di fosforo formato viene rimosso dall'ambiente di reazione mano a mano che si forma, al fine di evitare la formazione delpentacloruro di fosforo(PCl₅).

Tale preparazione viene applicata anche a livello industriale. In particolare, nelle industrie si fa uso generalmente delfosforobianco, mentre a livello di laboratorio si usa di solitofosfororosso,allotropomeno tossico. Si stima che la produzione mondiale di tricloruro di fosforo superi 330.000tonnellatel'anno.

Reattività

Lostato di ossidazionedelfosforonel tricloruro di fosforo è +3, mentre quello degli atomi dicloroè -1. La reattività di tale composto può essere correlata proprio a tale caratteristica.

Il trifloruro di fosforo è precursore degli altri composticloruratidelfosforo,in particolare delpentacloruro di fosforo(PCl₅), delcloruro di tiofosforile(PSCl₃) e delcloruro di fosforile(POCl₃). Tali composti, formati per ossidazione, trovano applicazione in campo industriale comeerbicidi,insetticidi,plastificanti(per esempio perPVC), additivi per oli e ritardanti di fiamma.

Se unascarica elettricapassa attraverso una miscela di vapori di tricloruro di fosforo e diidrogenogassoso,si forma iltetracloruro di difosforo,composto piuttosto raro.

I complessi metallici sono noti. In particolare, il tricloruro di fosforo complessa ilnichel tetracarbonileperreazione di sostituzionedi legante:

${\ce {Ni(CO)4 + 4 PCl3 -> Ni(PCl3)4 + 4 CO}}$

Come agente elettrofilo

Il tricloruro di fosforo è precursore di composti organofosforici che contengono uno o più atomi difosforo(III), tra i qualifosfitiefosfonati.Questi composti generalmente non contengono più gli atomi dicloroprovenienti dal tricloruro di fosforo.

Il tricloruro di fosforo reagisce rapidamente (con reazione esotermica) con l'acquaper formare l'acido fosforoso:

${\ce {PCl3 + 3 H2O -> H3PO3 + 3 HCl}}$

Sono note diversereazioni di sostituzionesimile a questa, tra le quali la più importante è la formazione diesteridelfosforoper reazione conalcoliefenoli.Per esempio, con il semplicefenolo(PhOH), si forma il fosfito di fenile:

${\ce {3 PhOH + PCl3 -> P(OPh)3 + 3 HCl}}$

Gli alcoli come l'etanolo reagiscono similmente in presenza di una base come un'ammina terziaria:

${\ce {PCl3 + 3 EtOH + 3 R3N -> P(OEt)3 + 3 R3NH+Cl-}}$

Anche il fosfito di isopropile può essere preparato in maniera analoga. In generale, tali fosfiti sono poi impiegati nella reazione diHorner-Wadsworth-Emmons.

In assenza di base tuttavia la reazione produceacido fosforosoe uncloruro alchilico,secondo lastechiometriaqui illustrata:

${\ce {PCl3 + 3 ROH -> 3 RCl + H3PO3}}$

In alternativa, in certe condizioni di reazione il dialchilfosfonato può essere isolato:

${\ce {PCl3 + 3(i)PrOH -> (i)Pr2PH=O + (i)PrCl + 2 HCl}}$

Ad ogni modo l'uso di tricloruro di fosforo per convertirealcoliincloruri alchilici(oacidi carbossilicinei corrispondenticloruri acilici) può essere interessante dal punto di vista sintetico, sebbene generalmente ilcloruro di tionilesia un reattivo migliore per tale scopo.

LeammineR₂NH formano P(NR₂)₃,mentre itioliRSH formano P(SR)₃.A livello industriale un'importante reazione del tricloruro di fosforo conammineè la "fosfonometilazione", che prevede l'impiego diformaldeide:

${\ce {R2NH + PCl3 + CH2O -> (HO)2POCH2NR2 + 3 HCl}}$

Gliamminofosfatisono ampiamente usati come "agenti sequestranti" nel trattamento dell'acqua.Glierbicidigliofosfatici sono prodotti anch'essi attraverso questa reazione.

La reazione del tricloruro di fosforo conreattivi di Grignardo reagentiorganolitioè un metodo utile per la preparazione difosfineorganiche (fosfani) con formula R₃P. La trifenilfosfina (Ph₃P), la più importantefosfinaorganica (essendo utilizzata spesso nellareazione di Wittig), è preparata secondo lo schema indicato:

${\ce {3 PhMgBr + PCl3 -> Ph3P + 3 MgBrCl}}$

In specifiche condizioni sperimentali, PhMgBr e PCl₃possono essere usati per preparare PhPCl₂and Ph₂PCl.

Come agente nucleofilo

Il tricloruro di fosforo ha un doppietto di non legame sull'atomo difosforo,pertanto può reagire comebase di Lewis,per esempio nei confronti deltribromuro di boro,unacido di Lewiscon il quale forma l'addotto 1: 1 Br₃B⁻−⁺PCl_3.

La basicità del tricloruro di fosforo, inoltre, viene sfruttata come via d'accesso a composti organofosforo, facendolo reagire conalogenuri alchiliciecloruro di alluminio:

${\ce {PCl3 + RCl + AlCl3 -> RPCl3+ + AlCl4-}}$

La specie RPCl₃⁺può essere decomposta in acqua per produrre un dicloruro alchilfosfonico (RPOCl₂).

Precauzioni

Il tricloruro di fosforo è tossico: una concentrazione di 600ppmrisulta letale in pochi minuti. Le agenzie governative statunitensi hanno indicato i limiti di esposizione: l'OSHAin particolare ha posto un limite di esposizione a 0,5 ppm per un tempo medio di 8 ore, mentre ilNIOSHha fissato tale limite addirittura a 0.2 ppm (e l'IDLHa 25 ppm).

Bibliografia

• Greenwood, N. N.e Earnshaw, A.,Chimica degli elementi, volume 1,PICCIN.
• Bertini, I. e Mani, F.,Chimica Inorganica,CEDAM,ISBN978-88-13-16631-1.
• Lee, J. D.,Chimica Inorganica,PICCIN, 2000,ISBN978-88-29-91528-6.

Voci correlate

• Trifluoruro di fosforo
• Tribromuro di fosforo
• Triioduro di fosforo

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