Compost organofosforat

Un compost organofosforat és un tipus de compost orgànic que conté com a mínim un àtom de fòsfor enllaçat directament a un carboni.^[1] L'ADN no és pròpiament parlant un compost organofosforat donat que no contenen un enllaç carboni-fòsfor i són exclusivament mono, di i trifosfats.

Fruits d'una recerca de gasos bèl·lics iniciada just abans de la Segona Guerra Mundial, es van trobar els plaguicides organofosforats com és el malation.^[2][3][4] A la dècada de 1970 els plaguicides organofosforats van ser substituïts pels compostos organoclorats com el DDT.^[5][6]

La definició dels composts organofosforats és variable, la qual cosa pot portar a confusió. En química industrial i ambiental, un compost organofosforat necessita contenir solament un substituent orgànic, però no necessita tenir un enllaç directe P-C. Així la majoria dels insecticides, com per exemple el malatió, s'inclouen sovint en aquesta classe de compostos.

Per a ajudar a establir els enllaços d'un àtom de fòsfor en un compost organofosforat s'empren tres números.

NC	Símbols	Fórmula general	Grup de compostos[7]
1	σ11n	R—P	Fosfinidens
1	σ1λ3	R—C${\displaystyle \equiv }$P	Fosfoalquins
2	σ2λ3	R2C=P—R	Fosfoalquens
2	σ2λ3	RO—P=O	Oxofosfins
2	σ2λ3	R—P=S	Tioxofosfins
2	σ2λ3	R—N=P	Iminofosfins
2	σ2λ3	R—P=P—R	Difosfens
2	σ2λ2	R2P+	Catió fosfeni
3	σ3λ3	R3P	Fosfines
3	σ3λ3	R—PX2	Dihalur alquilfosfonós
3	σ3λ3	R2P—X	Halur de dialquilfosfí
3	σ3λ3	R—P(OR)2	Dialquilfosfonit
3	σ3λ3	(RO)3P	Trialquilfosfit
3	σ3λ5	R—PO2	Dioxofosforans
3	σ3λ5	RO—PO2	Alquilmetafosfat
3	σ3λ5	R—P(O)(=CH2)	Metilenoxofosforà
3	σ3λ5	R—P(=CR2)2	Bis(metilen)fosforà
4	σ4λ4	R4P+	Ió fosfoni
4	σ4λ5	R—P(O)(OH)2	Àcid fosfònic
4	σ4λ5	R2—P(O)(OH)	Àcid fosfínic
4	σ4λ5	R3—P(O)	Òxid de fosfina
4	σ4λ5	RO—P(O)(OH)2	alquilfosfat
4	σ4λ5	(RO)2P(O)(OH)	dialquilfosfat
4	σ4λ5	(RO)3P(O)	trialquilfosfat
5	σ5λ5	R5P	fosforans
6	σ6λ6	R6P-	Sense nom comú

Estat d'oxidació o nombre d'oxidació: En un model d'enllaç iònic, és la càrrega iònica que queda en cada àtom després d'aplicar unes regles^[8] que assignen els parells d'electrons compartits als àtoms més electronegatius.^[9] El fòsfor pot adoptar diversos estats d'oxidació, i és habitual classificar als composts organofosforats sobre la base que siguin derivats del fòsfor (V) o del fòsfor (III), que són les classes predominants de compostos de fòsfor.

En la nomenclatura de substitució de la IUPAC, una nomenclatura descriptiva que encara és poc utilitzada, per a nomenar els compostos de fòsfor i altres elements que no presenten el número d'enllaç estàndard s'empren la convenció λ (lambda).^[10] Al costat d'ella s'empra el nombre de coordinació σ.

El nombre de coordinació, que es representa per les lletres gregues sigma σ amb un superíndex, és el nombre d'àtoms als quals està directament enllaçat l'àtom central, o el número d'enllaços σ que forma l'àtom central.^[7] El nombre de coordinació δ del fòsfor pot variar entre 1 i 6.

En la convenció lambda, el nombre total d'enllaços n entre un element i els seus àtoms veïns s'indica com λⁿ, anomenat valència λ. El símbol λ⁵-fosfà indica que el fòsfor s'enllaça amb cinc hidrògens, és a dir, el símbol λ s'utilitza per a indicar que el fòsfor presenta un estat de valència no estàndard (l'estàndard és 3) i el superíndex indica cinc enllaços amb hidrogen.

En aquest sistema, la fosfina o fosfà és un compost σ³λ³. En un compost σ^mλⁿ, l'àtom de fòsfor està unit a m àtoms mitjançant un total de n enllaços.

En la taula de la dreta es mostren diversos grups de composts organofosforats, segons el seu diferent nombre de coordinació (NC) i les seves valències lambda, λ.

Es classifiquen en diferents classes segons el seu grau d'oxidació del fòsfor i la naturalesa dels substituents, especialment la presència d'un àtom d'oxigen o d'un altre calcogen.

La sèrie G, d'on s'origina el gas sarín, es destrueix força de pressa per l'aigua. Una millora des del punt de vista bèl·lic és la sèrie V d'on prové el famós VX. Aquests compostos són força resistents a l'aigua i provoquen lesions neurològiques irreversibles si no s'injecta un antídot immediatament.

Els compostos de fòsfor on l'estat d'oxidació formal és menys d'III són rars, però es coneixen exemples de cada classe. Uns exemples de composts organofosforats de fòsfor (0) són els aductes del carbè, com [P(NHC)]2, on NHC és un carbè N-heterocíclic. Els compostos de fòsfor (I) i (II) tenen les fórmules (RP)_n (R2P)2, respectivament, i es generen per reducció dels clorurs organofosforats de fòsfor (III) relacionats:

5 PhPCl₂ + 5 Mg → (PhP)₅ + 5 MgCl₂

2 Ph₂PCl + Mg → Ph₂P-PPh₂ + MgCl₂

Els difosfens, amb la fórmula general R₂P₂, formalment contenen dobles enllaços fòsfor=fòsfor. Aquestes espècies amb fòsfor (I) són rares, però són estables, sempre que els substituents orgànics siguin prou grans per a evitar encadenament.

Es coneixen també molts compostos de valència mixta, per exemple, el compost en forma de gàbia, P₇(CH₃)₃.

Els H-organofosforats són aquells organofosforats amb un àtom d'hidrogen directament unit a l'àtom central de fòsfor. Aquest enllaç P-H té unes propietats químiques especials. El primer grup més estudiat d'aquesta família són els fosfits, en els quals encara que al principi es va creure que existien principalment en formes tautomèriques de fosfit, en les quals l'àtom central és trivalent, fa dècades que està ben establert que la gran majoria d'aquests compostos prefereixen estructures tipus H-fosfonat amb àtoms de fòsfor pentavalent:^[11]

Els espectres infrarojos per a tots, excepte un, dels organofosforats de dialquil coneguts, mostren fortes absorcions corresponents als estiraments dels enllaços P=O i P-H i, excepte per a R=R'=OH, no mostren cap evidència d'estiraments OH característics. Només el compost bis(trifluorometil) (R=R'=CF₃) està actualment demostrat per a existir com a tautòmer fosfit.^[12]

A pesar que els tautòmers oxiàcids de tots els altres fosfonats (R= R'= alcoxi), fosfinats (R= alcoxi; R'= alquil, aril) i òxids de fosfina secundaris (R=R'= alquil, aril) mai s'han observat directament, molts mecanismes de reacció requereixen de la tautomerització, 1 ↔ 2, que sovint han aparegut en la literatura química. Per exemple, mentre que les sals de metall alcalí i plata dels diaquilfosfonats no mostren una banda d'estirament P=O en l'infraroig, la qual cosa indica que en realitat són derivats del àcid fosforós, la seva preparació a partir dels corresponents diaquilfosfonats (el primer pas en la reacció de Michaelis-Becker) requereix la intervenció del tautòmer oxiàcid inestable.^[13][14]

• Reacció de Michaelis-Arbuzov
• Reacció de Michaelis-Becker
• Reacció de Mitsunobu
• Reacció de Staudinger
• Reacció de Wittig

• Arma química
• Organofosfat