Tricloruro di fosforo

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Tricloruro di fosforo
Struttura del composto
Nome IUPAC
tricloruro di fosforo
Nomi alternativi
triclorofosfina

cloruro fosforoso

Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare PCl3
Massa molecolare (u) 137,33
Aspetto liquido incolore
Numero CAS [7719-12-2]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.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
tossicità acuta tossico a lungo termine corrosivo

pericolo

Frasi H 300 - 314 - 330 - 373 - EUH014 - EUH029
Consigli P 260 - 264 - 280 - 284 - 301+310 - 305+351+338 [1]

Il tricloruro di fosforo è un composto di formula formula PCl3. Si tratta del più importante tra gli alogenuri del fosforo. A temperatura e pressione ambiente si presenta come un liquido trasparente. È tossico e corrosivo. Trova applicazione nella sintesi organica, in qualità di elettrofilo o di nucleofilo. Il tricloruro di fosforo è usato anche in campo industriale per la preparazione di vari composti organofosforo impiegati in diversi settori.

Proprietà chimico-fisiche[modifica | modifica sorgente]

L'angolo di legame Cl-P-Cl nel tricloruro di fosforo è pari a 100,0°. Il tricloruro di fosforo liquido ha un'entalpia standard di formazione di -320 kJ/mol (-76 kcal/mol). L'atomo di fosforo ha un chemical shift 31P-NMR di 220 ppm.

Preparazione[modifica | modifica sorgente]

Il tricloruro di fosforo viene preparato per sintesi diretta dagli elementi, in particolare per reazione tra una sospensione di fosforo e cloro elementare a riflusso:

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 del pentacloruro di fosforo (PCl5).

Tale preparazione viene applicata anche a livello industriale. In particolare, nelle industrie si fa uso generalmente del fosforo bianco, mentre a livello di laboratorio si usa di solito fosforo rosso, allotropo meno tossico. Si stima che la produzione mondiale di tricloruro di fosforo superi 330.000 tonnellate l'anno.

Reattività[modifica | modifica sorgente]

Lo stato di ossidazione del fosforo nel tricloruro di fosforo è +3, mentre quello degli atomi di cloro è -1. La reattività di tale composto può essere correlata proprio a tale caratteristica.

Il trifloruro di fosforo è precursore degli altri composti clorurati del fosforo, in particolare del pentacloruro di fosforo (PCl5), del cloruro di tiofosforile (PSCl3) e del cloruro di fosforile (POCl3). Tali composti si formano per ossidazione del tricloruro di fosforo.

Se una scarica elettrica passa attraverso una miscela di vapori di tricloruro di fosforo e di idrogeno gassoso, si forma il tetracloruro di difosforo, composto piuttosto raro.

I complessi metallici sono noti. In particolare, il tricloruro di fosforo complessa il nichel tetracarbonile per reazione di sostituzione di legante:

Ni(CO)4 + 4 PCl3 → Ni(PCl3)4 + 4 CO

Come agente elettrofilo[modifica | modifica sorgente]

Il tricloruro di fosforo è precursore di composti organofosforo che contengono uno o più atomi di fosforo(III), tra i quali fosfiti e fosfonati. Questi composti generalmente non contengono più gli atomi di cloro provenienti dal tricloruro di fosforo.

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

PCl3 + 3 H2O → H3PO3 + 3 HCl

Sono note diverse reazioni di sostituzione simile a questa, tra le quali la più importante è la formazione di esteri del fosforo per reazione con alcoli e fenoli. Per esempio, con il semplice fenolo (PhOH), si forma il fosfito di fenile:

3 PhOH + PCl3 → P(OPh)3 + 3 HCl

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

PCl3 + 3 EtOH + 3 R3N → P(OEt)3 + 3 R3NH+Cl

Anche il fosfito di isopropile può essere preparato in maniera analoga.

In assenza di base tuttavia la reazione produce acido fosforoso e un cloruro alchilico, secondo la stechiometria qui illustrata:

PCl3 + 3 ROH → 3 RCl + H3PO3

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

PCl3 + 3 iPrOH → iPr2PH=O + iPrCl + 2 HCl

Le ammine R2NH formano P(NR2)3, mentre i tioli RSH formano P(SR)3. A livello industriale un'importante reazione del tricloruro di fosforo con ammine è la "fosfonometilazione", che prevede l'impiego di formaldeide:

R2NH + PCl3 + CH2O → (HO)2POCH2NR2 + 3 HCl

Gli amminofosfati sono ampiamente usati come "agenti sequestranti" nel trattamento dell'acqua. Gli erbicidi gliofosfatici sono prodotti anch'essi attraverso questa reazione.

La reazione del tricloruro di fosforo con reattivi di Grignard o reagenti organolitio è un metodo utile per la preparazione di fosfine organiche (fosfani) con formula R3P. La trifenilfosfina (Ph3P), la più importane fosfina organica, è preparata secondo lo schema indicato:

3 PhMgBr + PCl3 → Ph3P + 3 MgBrCl

In specifiche condizioni sperimentali, il tricloruro di fosforo e il bromuro di fenilmagnesio possono essere usati per preparare PhPCl2 and Ph2PCl.

Come agente nucleofilo[modifica | modifica sorgente]

Il tricloruro di fosforo ha un doppietto di non legame sull'atomo di fosforo, pertanto può reagire come base di Lewis, per esempio nei confronti del tribromuro di boro, un acido di Lewis con il quale forma l'addotto 1 : 1 Br3B+PCl3.

La basicità del tricloruro di fosforo, inoltre, viene sfruttata come via d'accesso a composti organofosforo:. Facendo

PCl3 + RCl + AlCl3 → RPCl3+ + AlCl4-

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


Usi[modifica | modifica sorgente]

Il tricloruro di fosforo viene usato per preparare acido fosforoso per reazione con acqua (idrolisi).

Per alcolisi dà esteri dell'acido fosforoso.

Clorurandolo si ottiene il pentacloruro di fosforo (PCl5).

Ossidandolo con corrente di ossigeno entro un reattore si ottiene l'ossicloruro di fosforo (POCl3). La reazione viene arrestata prima che il PCl3 si esaurisca e l'eccesso di reattivo viene distillato.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Sigma Aldrich; rev. del 12.12.2012

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia