Fosfonium

Technology

12 hours ago

Author

Albert Flores

Fosfonium je označení víceatomových kationtů s obecným vzorcem PRb=4|p=+ (R jsou alkylové nebo arylové skupiny či halogeny). Jejich molekuly mají tetraedrický tvar a většinou jsou bezbarvé.

Druhy fosfoniových kationtů

Fosfoniový kation

„Základním“ fosfoniovým iontem je PHb=4|p=+. K jeho solím patří například jodid fosfonia (PHb=4|p=+I−). +more Soli tohoto iontu se využívají zřídka; jsou mimo jiné meziprodukty při přípravě tetrakis(hydroxymethyl)fosfoniumchloridu, který se používá v chemickém průmyslu:.

:PH3 + HCl + 4 CH2O → P(CH2OH)b=4|p=+Cl−

Protonované organofosfiny

Řada fosfoniových solí se připravuje protonací primárních, sekundárních i terciárních fosfinů:

:PR3 + H+ → HPRb=3|p=+

Fosfiny s alkylovými skupinami bývají silnějšími zásadami než fosfiny, na které jsou navázány arylové skupiny.

Organické fosfoniové ionty

Nejběžnějším druhem fosfoniových iontů jsou ty, které mají na atom fosforu navázané organické funkční skupiny. Ke kvaternárním fosfoniovým kationtům patří mimo jiné tetrafenylfosfonium (C6H5)4P+ a tetramethylfosfonium (CH3)4P+.

Tetramethylfosfoniumbromid

Struktura chloridu fosforečného v pevném skupenství znázorňující jeho autoionizaci

Kvaternární fosfoniové kationty (PRb=4|p=+) se připravují alkylací organických derivátů fosfanu; například reakcí trifenylfosfinu s jodmethanem vzniká methyltrifenylfosfoniumjodid, používaný jako prekurzor Wittigových reaktantů.

:P(C6H5)3 + CH3I → CH3P((C6H5))b=3|p=+I−

Chlorid fosforečný a odvozené halogenfosfoniové sloučeniny

Pevný chlorid fosforečný je iontová sloučenina se vzorcem PClb=4|p=+PClb=6|p=- a tedy v podstatě sůl tetrachlorfosfoniového kationtu. Ve zředěných roztocích disociuje podle této rovnice:

:PCl5 PClb=4|p=+ + Cl−

Trifenylfosfindichlorid ((C6H5)3PCl2) se může, v závislosti na použitém rozpouštědlu, vyskytovat jak ve fosforanové formě, tak i jako chlortrifenylfosfoniumchlorid. Jeho vlastnosti jsou podobné jako u PCl5. +more V polárních rozpouštědlech je přítomen jako iontová sloučenina (P(C6H5)3Cl)+Cl− v nepolárních rozpouštědlech jako kovalentní molekula s trigonální bipyramidovou geometrií.

Použití

Tetrakis(hydroxymethyl)fosfoniumchlorid se používá v textilním průmyslu. +moreTetrakis(hydroxymethyl)fosfoniumchlorid (THPC) se využívá v textilním průmyslu při výrobě tkanin odolných vůči pomačkání a schopných zpomalovat hoření. THPC reaguje s močovinou, která kondenzuje s jeho hydroxylovými skupinami, přičemž se vytváří struktura podobná fosfinoxidu.

Katalyzátory a srážecí činidla

Organické fosfoniové kationty jsou lipofilní a mohou být použity jako katalyzátory fázového přenosu podobně jako kvartérní amoniové soli.

:Příprava fosfoniumhalogenidů z trifenylfosfinu a alkylhalogenidů

Tetrafenylfosfoniový kation (P(C6H5)b=4|p=+) lze použít jako účinné srážecí činidlo.

Reaktanty v organické syntéze

V organické syntéze se používají Wittigovy reaktanty, které se připravují z fosfoniových solí získávaných deprotonací alkylfosfoniových solí pomocí silných zásad, jako jsou například butyllithium a amid sodný:

:[(C6H5)3P+CH2R]X− + C4H9Li → (C6H5)3P=CHR + LiX + C4H10

Jedním z nejjednodušších ylidů je methylentrifenylfosforan ((C6H5)3P=CH2).

V Kirsanovově reakci se jako reaktanty používají sloučeniny s obecným vzorcem (C6H5)PX2 (kde X je Cl nebo Br).

Při Kinnearově-Perrenově reakci se připravují alkylfosfonyldichloridy (RP(O)Cl2) a alkylfosfonátové estery (RP(O)(OR')2). Alkylací chloridu fosforitého za přítomnosti chloridu hlinitého se tvoří alkyltrichlorfosfoniové soli, využívané při této reakci jako meziprodukty.

:RCl + PCl3 + AlCl3 → [RPCl3]+AlCl4−