Fosforpentaklorid

Fosforpentaklorid
IUPAC navn
fosforpentaklorid, pentaklor-λ 5 -fosfan
Alternative navn
fosforpentaklorid, fosforklorid (V)
Generelle funksjoner
Molekylær eller rå formelPCl 5
Molekylmasse ( u )208,24
Utseendefargeløst fast stoff (rent)
lysegult fast stoff (kommersielt)
CAS-nummer10026-13-8
EINECS-nummer233-060-3
PubChem24819
SMILP(Cl)(Cl)(Cl)(Cl)Cl
Fysisk-kjemiske egenskaper
Tetthet (g/cm 3 , i cs )2.1
Løselighet i vannvoldsom reaksjon
Smeltepunkt440 (167 ° C)
Koketemperatur433 sublimerer (160 °C)
Termokjemiske egenskaper
Δ f H 0 (kJ mol −1 )−443,5
Toksikologiske egenskaper
LD 50 (mg / kg)660 oral - rotte
Sikkerhetsinformasjon
Flammepunktikke brennbart
Kjemiske faresymboler
fare
Fraser H302 - 314 - 330 - 373 - EUH014
Råd P260 - 280 - 284 - 305 + 351 + 338 - 310 [1]

Fosforpentaklorid er den kjemiske forbindelsen med formel PCl 5 . Det er en av de viktigste fosforkloridene ; de andre er fosfortriklorid (PCl 3 ) og fosforoksyklorid (POCl 3 ). Fosforpentaklorid er et fargeløst fast stoff som reagerer voldsomt med vann ; kommersielle prøver kan være gulaktige og forurenset med hydrogenklorid . Det brukes som kloreringsmiddel.

Struktur

Strukturene til alle fosforklorider er alltid i samsvar med VSEPR-teorien . Strukturen til fosforpentaklorid avhenger av forholdene og muligens av løsningsmidlet . I gassform eller smeltet tilstand er fosforpentaklorid et nøytralt molekyl med en trigonal bipyramidstruktur og D 3h symmetri . Denne trigonale bipyramidestrukturen vedvarer i ikke-polare løsningsmidler som karbonsulfid (CS 2 ) og karbontetraklorid (CCl 4 ). [2] I fast tilstand er fosforpentaklorid en ionisk forbindelse , formulert som [PCl 4 ] + [PCl 6 ] - . [3]

I polare løsningsmidler forårsaker fosforpentaklorid selvionisering. [4] Hvis løsningen fortynnes, oppstår dissosiasjon i henhold til likevekt:

Ved høyere konsentrasjon er en annen balanse viktigere:

[PCl 4 ] + og [PCl 6 ] - ionene har henholdsvis en tetraedrisk og oktaedrisk struktur.

Fosforpentakloridmolekylet følger ikke oktettregelen , så det er et hypervalent molekyl .

Sammendrag

Fosforpentaklorid ble først oppnådd av Humphry Davy i 1810. [5] Det fremstilles ved klorering av fosfortriklorid (PCl 3 ). I 2000 ble det produsert rundt 10.000 tonn fosforpentaklorid på denne måten. [3]

Fosforpentaklorid er i likevekt med fosfor og klortetraklorid , og ved 180 °C er dissosiasjonsgraden omtrent 40%. [3] På grunn av denne balansen inneholder fosforpentakloridprøver ofte klor, som gir en grønnaktig fargetone.

Reaktivitet

Hydrolyse

Fosforpentaklorid reagerer med vann og danner hydrogenklorid og andre produkter, avhengig av mengden vann som er tilstede. Hvis vannet er i støkiometrisk mengde, dannes fosforoksyklorid :

I overkant av vann eller ved høy temperatur er reaksjonen voldsom og fosforet blir fullstendig hydrolysert til ortofosforsyre :

Kloreringsreaksjoner

Fosforpentaklorid brukes hovedsakelig i kloreringsreaksjoner, både i organiske og uorganiske felt. [6]

Klorering av organiske forbindelser

To typer klorering er av interesse i organisk syntese. Oksidative kloreringer innebærer overføring av Cl 2 fra reagenset til substratet. Erstatningskloreringer innebærer erstatning av O- eller OH-grupper med klorid. Fosforpentaklorid brukes begge veier.

Når det gjelder substituerende kloreringer, kan fosforpentaklorid omdanne karboksylsyrer til de tilsvarende acylkloridene [7] og alkoholer til alkylklorider . I laboratoriet er tionylklorid imidlertid mer vanlig fordi det er lettere å skille svoveldioksid (SO 2 ) fra organiske produkter enn fosforoksyklorid (POCl 3 ).

Fosforpentaklorid og fosfortriklorid ligner noe på sulfurylklorid (SO 2 Cl 2 ), da begge ofte brukes som kilde til molekylært klor (Cl 2 ). Også for oksidative kloreringer i laboratoriet er det ofte foretrukket å bruke sulfurylklorid i stedet for fosforpentaklorid, siden det gassformige biproduktet (svoveldioksid) er lettere å separere.

Fosforpentaklorid reagerer med tertiære amider, slik som dimetylformamid (DMF) for å danne dimetylklormetylenamoniumklorid, [(CH 3 ) 2 NCClH] Cl, kalt Vilsmeiers reagens . Oftest fremstilles et lignende salt ved å reagere DMF og fosforoksyklorid. Disse reagensene er nyttige for fremstilling av benzaldehydderivater via formylering, og for å konvertere C-OH-grupper til C-Cl-grupper. [6]

I motsetning til fosfortriklorid, erstatter pentaklorid allyl- og benzylbindinger og er spesielt kjent for omdannelsen av C = O-grupper til diklorkarben (CCl 2 ). [8]

Den elektrofile karakteren til fosforpentaklorid er bevist ved dets reaksjon med styren for å danne, etter hydrolyse, derivater av fosfonsyre . [9]

Klorering av uorganiske forbindelser

Når det gjelder reaksjonene med organiske forbindelser, er fosforpentaklorid også på det uorganiske feltet erstattet med sulfurylklorid. Fosforpentoksid (P 4 O 10 ) reagerer med fosforpentaklorid og danner fosforoksyklorid: [10]

Fosforpentakloridklorider nitrogendioksid for å gi nitroniumklorid :

Videre brukes fosforpentaklorid til å fremstille litiumheksafluorfosfat (LiPF 6 ), en elektrolytt som brukes i litiumionakkumulatorer . Litiumheksafluorfosfat produseres ved å reagere fosforpentaklorid og litiumfluorid :

Sikkerhet

Fosforpentaklorid er en etsende forbindelse og ved kontakt med hud eller øyne forårsaker det brannskader. Det er giftig, spesielt ved innånding. Reagerer voldsomt med vann og frigjør gassformig saltsyre. [11]

Merknader

  1. ^ Sigma Aldrich; rev. av 08.09.2014
  2. ^ DEC Corbridge, Phosphorus : en oversikt over dens kjemi, biokjemi og teknologi , 5. utgave, Amsterdam, Elsevier, 1995, ISBN 0-444-89307-5 . 
  3. ^ a b c ( EN ) AF Holleman og E. Wiberg, Uorganisk kjemi , San Diego, Academic Press, 2001, ISBN  0-12-352651-5 .
  4. ^ RW Suter , HC Knachel , VP Petro, JH Howatson og SG Shore, Nature of phosphorus (V) chloride in ionizing and nonionizing solvents , in J. Am. Chem. Soc. , vol. 95, n. 5, 1. mars 1973, s. 1474–1479, DOI : 10.1021 / ja00786a021 . Hentet 9. februar 2011 .
  5. ^ Phosphorus, Encyclopaedia Britannica 11. utgave ( 1911 ) , på 1911encyclopedia.org . Hentet 9. februar 2011 (arkivert fra originalen 5. august 2011) .
  6. ^ a b ( EN ) JE Burks, Jr., Phosphorus (V) chloride , i L. Paquette (red), Encyclopedia of reagents for organic synthesis , New York, J. Wiley & Sons, 2004, DOI : 10.1002 / 047084289 .
  7. ^ R. Adams og RL Jenkins ,p -Nitrobenzoylklorid , iOrg. Synth. , vol. 3, 1923, s. 75.Hentet 9. februar 2011 (arkivert fra originalen 6. juni 2011).
  8. ^ H. Gross , A. Rieche , E. Höft og E. Beyer, Dichloromethyl methyl ether , i Org. Synth. , vol. 47, 1967, s. 51. Hentet 9. februar 2011 (arkivert fra originalen 27. juli 2011) .
  9. ^ R. Schmutzler, Styrylphosphonic dichloride , i Org. Synth. , vol. 45, 1965, s. 99. Hentet 9. februar 2011 (arkivert fra originalen 6. juni 2011) .
  10. ^ FA Cotton, G. Wilkinson, CA Murillo og M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry , 6. utg ., Wiley-Interscience, 1999, ISBN 0-471-19957-5 . 
  11. ^ PCl 5 sikkerhetsdatablad ( PDF ), på carloerbareagenti.com . Hentet 10. februar 2011 .

Relaterte elementer

Andre prosjekter