Trichlorek fosforylu

Trichlorek fosforylu
Nazewnictwo
	Nomenklatura systematyczna (IUPAC)
konst.	trichlorek tlenek fosforu
podst.	trichloro-λ5-fosfanon
addyt.	trichlorydooksydofosfor
	Inne nazwy i oznaczenia
półsyst.	trichlorek fosforylu
inne	tlenochlorek fosforu(V), chlorek fosforylu
	Ogólne informacje
	Charakterystyka fizyczna
	bezbarwna ciecz
Wzór chemiczny	POCl3
• zapis Hilla	Cl3OP
Masa molowa	153,33 g/mol
	Identyfikacja
Numer CAS	10025-87-3
PubChem	24813
InChI
	InChI=1S/Cl3OP/c1-5(2,3)4
	InChIKey
	XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N
Właściwości
	Gęstość
	1,645 g/cm³; ciecz
	Rozpuszczalność w wodzie
	reaguje z wodą
	w innych rozpuszczalnikach
	rozpuszczalny w benzenie, eterze dietylowym i chloroformie
Temperatura topnienia	1,18 °C
Temperatura wrzenia	105,5 °C
Napięcie powierzchniowe	32,03 mN/m (25 °C); 28,85 mN/m (50 °C); 25,66 mN/m (50 °C);
Ciśnienie pary nasyconej	4,97 kPa (25 °C); 10 kPa (39,9 °C); 100 kPa (105,0 °C);
Budowa
Moment dipolowy	(2,54 ± 0,05) D
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2017-08-29]
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Niebezpieczeństwo
Zwroty H	H302, H314, H330, H372, EUH014, EUH029
Zwroty P	P260, P280, P301+P310+P330, P303+P361+P353, P304+P340+P310, P305+P351+P338, P403+P233
Numer RTECS	TH4897000
Dawka śmiertelna	LD50 36 mg/kg (szczur, doustnie)
	Podobne związki
Podobne związki	fosgen, dichlorek sulfurylu, dichlorek tionylu
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Trichlorek fosforylu, POCl₃ – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków kwasowych, zawierający grupę fosforylową P=O oraz trzy atomy chloru przyłączone do atomu fosforu.

Przemysłowo jest otrzymywany z trichlorku fosforu i tlenu lub pięciotlenku fosforu. Znajduje zastosowanie jako surowiec do otrzymywania fosforanów organicznych, katalizatorów, plastyfikatorów, środków chlorujących.

Budowa

Podobnie jak fosforany, cząsteczka tego związku ma kształt tetraedru. Występują w niej trzy wiązania pojedyncze P−Cl oraz bardzo silne wiązanie podwójne P=O z szacowaną energią dysocjacji około 533,5 kJ/mol.

Długości wiązań i struktury mezomeryczne grupy fosforylowej w tlenochlorku fosforu

Własności chemiczne

Chlorek fosforylu to bezbarwna ciecz, dymiąca na powietrzu wskutek hydrolizy, powodującej powstanie kwasu fosforowego i duszących oparów kwasu solnego. Reaguje z wodą i alkoholami dając odpowiednio kwas fosforowy lub jego estry:

O=PCl₃ + 3H₂O → O=P(OH)₃ + 3HCl

O=PCl₃ + 3ROH → O=P(OR)₃ + 3HClROH oznacza alkohol

Reakcje te często prowadzi się w obecności pirydyny lub amin neutralizujących wydzielający się chlorowodór.

Ogrzewanie z nadmiarem fenoli w obecności katalizatora będącego kwasem Lewisa, na przykład chlorku magnezu, daje fosforany triarylowe:

3ArOH + O=PCl₃ → O=P(OAr)₃ + 3HCl

Związek może również działać jako zasada Lewisa, tworząc addukty z kwasami Lewisa, jak na przykład z tetrachlorkiem tytanu:

Cl₃P⁺−O⁻ + TiCl₄ → Cl₃P⁺−O⁻−TiCl₄

Addukt z chlorkiem glinu (POCl₃·AlCl₃) jest bardzo stabilny, w związku z tym POCl₃ można używać do dokładnego usuwania AlCl₃ ze środowiska reakcji Friedla-Craftsa. POCl₃ reaguje w obecności AlCl₃ z bromowodorem dając POBr₃.

Otrzymywanie

Związek można wytworzyć w reakcji trichlorku fosforu z tlenem w temperaturze od 20 do 25 °C (użycie powietrza nie jest skuteczne):

2PCl₃ + O₂ → 2O=PCl₃

Inną metodą syntezy jest reakcja pentachlorku fosforu (PCl₅) i dekatlenku tetrafosforu (P₄O₁₀). Ponieważ oba te związki są ciałami stałymi, reakcję przeprowadza się przez chlorowanie mieszaniny ciekłego PCl₃ z P₄O₁₀. Powoduje to powstanie PCl₅ in situ. W miarę zużywania PCl₃ rozpuszczalnikiem staje się wytworzony POCl₃:

6PCl₃ + 6Cl₂ → 6PCl₅

6PCl₅ + P₄O₁₀ → 10POCl₃

Obie te metody są stosowane przemysłowo^[4].

Chlorek fosforu(V) w reakcji z jednym ekwiwalentem wody również daje POCl₃, ale reakcję tę jest trudniej kontrolować, gdyż POCl₃ może ulegać dalszej reakcji z wodą, zgodnie z dwuetapowym mechanizmem hydrolizy PCl₅^[5]:

PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2HCl

POCl₃ + 3H₂O → H₃PO₄ + 3HCl

Zastosowanie

Najważniejszym zastosowaniem tego związku jest wytwarzanie triarylowych fosforanów takich, jak fosforan trifenylu OP(OC₆H₅)₃ i trikrezolu OP(OC₆H₄CH₃)₃. Używane są one jako plastyfikatory PCW oraz substancje nadające ogniotrwałość. Fosforany trialkilowe, jak fosforan tributylu, są stosowane jako rozpuszczalniki w ekstrakcji ciecz-ciecz w przerobie zużytego paliwa jądrowego.

Przypisy

CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3, OCLC 961861918 (ang.).
1. 1 2 3 4 5 6 S. 4-78.
2. 1 2 3 S. 6-193.
3. ↑ S. 15-19.
4. 1 2 S. 6-120.
5. ↑ S. 9-65.
↑ Trichlorek fosforylu, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2017-08-29] (ang.).
↑ Phosphorus oxychloride, [w:] ChemIDplus [online], United States National Library of Medicine [dostęp 2017-08-29] (ang.).
↑ FabienF. Caillé FabienF., Phosphorus Oxychloride, „Synlett”, 10, 2011, s. 1477–1478, DOI: 10.1055/s-0030-1260574 (ang.).
↑ Philip JohnP.J. Durrant Philip JohnP.J., BrylB. Durrant BrylB., Zarys współczesnej chemii nieorganicznej, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1965, s. 834 .

[CRC-1] CRC Handbook of Chemistry and Physics, William M.W.M. Haynes (red.), wyd. 97, Boca Raton: CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4987-5429-3, OCLC 961861918 (ang.).
1 2 3 4 5 6 S. 4-78.

1 2 3 S. 6-193.

↑ S. 15-19.

1 2 S. 6-120.

↑ S. 9-65.

[2] 1 2 3 4 5 6 S. 4-78.

[3] 1 2 3 S. 6-193.

[4] S. 15-19.

[5] 1 2 S. 6-120.

[6] S. 9-65.

[CLI-7] Trichlorek fosforylu, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2017-08-29] (ang.).

[CID-8] Phosphorus oxychloride, [w:] ChemIDplus [online], United States National Library of Medicine [dostęp 2017-08-29] (ang.).

[Caillé-9] FabienF. Caillé FabienF., Phosphorus Oxychloride, „Synlett”, 10, 2011, s. 1477–1478, DOI: 10.1055/s-0030-1260574 (ang.).

[Durrant-10] Philip JohnP.J. Durrant Philip JohnP.J., BrylB. Durrant BrylB., Zarys współczesnej chemii nieorganicznej, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1965, s. 834 .

[2] 1 2 3 4 5 6 S. 4-78.

[3] 1 2 3 S. 6-193.

[4] S. 15-19.

[5] 1 2 S. 6-120.

[6] S. 9-65.

[1.1]

[1.2]

[1.3]

[1.4]

[1.5]

[2]

[3]

[4]

[5]