إن ثلاثي كلوريد الفوسفور (PCl3) عبارة عن سائل متحرك شفاف عديم اللون (نقطة الغليان 76 درجة مئوية)، يتواجد على شكل أدخنة في الهواء، يمتزج مع ثنائي إيثيل الإيثر والبنزين والكلوروفورم وثاني كبريتيد الكربون وثاني كلورو الإيثان في جميع النسب، يستخدم ثلاثي كلوريد الفوسفور كوسيط مهم في إنتاج المبيدات الحشرية من إستر الفوسفات، ويستخدم كعامل مكلور لتحويل كحول الألكيل إلى كلوريد ألكيل والأحماض العضوية إلى كلوريدات الأحماض العضوية وأيضًا كعامل مساعد.
الخواص الكيميائية لثلاثي كلوريد الفوسفور
- ثلاثي كلوريد الفوسفور (كلوريد الفوسفور، PCl3) عبارة عن سائل متحرك شفاف عديم اللون (نقطة الغليان 76 درجة مئوية)، على شكل أدخنة في الهواء، يمتزج مع ثنائي إيثيل الإيثر والبنزين والكلوروفورم وثاني كبريتيد الكربون وثاني كلورو الإيثان في جميع النسب: ومن الممكن أن يتم تدميره بسهولة بالماء والأحماض والكحول.
- تتحلل أبخرة ثلاثي كلوريد الفوسفور بالماء حتى في الهواء الرطب، وثلاثي كلوريد الفوسفور عبارة عن مؤكسد قوي وسهل التفاعل مع العديد من المركبات العضوية، وهو سام جداً، يسبب حروق جلدية خطيرة ويمكن أن يسبب الوفاة عند دخوله إلى جسم الإنسان (حتى بكميات صغيرة)، الحد الأقصى المسموح به لتركيز الفوسفور ثلاثي كلوريد الأبخرة في الصناعة هو 0.5 مجم لكل م مكعب.
- غالبًا ما يُنظر إلى الفوسفور الموجود في ثلاثي كلوريد الفوسفور على أنه يتمتع بحالة الأكسدة +3 وتعتبر ذرات الكلور في حالة الأكسدة -1، تتوافق معظم تفاعلاتها مع هذا الوصف، وثلاثي كلوريد الفوسفور عند تعرضه لمزيد من الكلورة يتخذ شكل خماسي كلوريد الفوسفور، وذلك تبعا للتفاعل الكيميائي التالي:
PCl3 + Cl2 → PCl5
- يذوب ثلاثي كلوريد الفوسفور في الماء ويشكل حامض الفوسفوريك وكلوريد الهيدروجين، وذلك تبعا للتفاعل التالي:
PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl
- تفاعلات الأكسدة والاختزال: إن ثلاثي كلوريد الفوسفور هو مقدمة لمركب فوسفور آخر، يخضع للأكسدة على سبيل المثال الفوسفور خماسي كلوريد (PCl5)، كلوريد ثيوفوسفوريل (PSCl3)، أو أوكسي كلوريد الفوسفور (POCl3)، وإذا تم تمرير تفريغ كهربائي من خلال خليط من بخار ثلاثي كلوريد الفوسفور وغاز الهيدروجين، يتم تكوين كلوريد نادر من الفوسفور، رابع كلوريد ثنائي الفوسفور (P2Cl4).
- ثلاثي كلوريد الفوسفور هو مقدمة لمركبات الفسفور العضوي التي تحتوي على ذرة واحدة أو أكثر (P +3) ، وأبرزها الفوسفات والفوسفونات، لا تحتوي هذه المركبات عادةً على ذرات الكلور الموجودة في ثلاثي كلوريد الفوسفور، ويتفاعل ثلاثي كلوريد الفوسفور بسرعة وبشكل طارد للحرارة مع الماء لتكوين حمض الفوسفور (H3PO3) وحمض الهيدروكلوريك (HCl).
- يُعرف عدد كبير من تفاعلات الاستبدال المماثلة، وأهمها تكوين استرات الفوسفيت بالتفاعل مع الكحوليات أو الفينولات، على سبيل المثال: مع الفينول يتكون ثلاثي فينيل فوسفيت:
3PhOH + PCl3 → P (OPh) 3 + 3 HCl
- حيث تشير “Ph” إلى مجموعة فينيل (C6H5)، تتفاعل الكحوليات مثل الإيثانول بشكل مشابه في وجود قاعدة مثل:
-PCl3 + 3 EtOH + 3 R3N → P(OEt)3 + 3 R3NH+Cl
- من بين المركبات العديدة ذات الصلة التي يمكن تحضيرها بالمثل، يعتبر ثلاثي إيزوبروبيل الفوسفيت مثالاً، ومع ذلك في حالة عدم وجود قاعدة فإنه يوفر التفاعل فوسفونات ديالكيل وكلوريد ألكيل، وفقًا لقياسات العناصر الكيميائية التالية:
PCl3 + 3 C2H5OH → (C2H5O)2P(=O)H + C2H5Cl + 2 HCl
- الأمينات (R2NH)، شكل (P(NR2)3)، وثيول (RSH) من (P(SR)3)، التفاعل الصناعي ذو الصلة لثلاثي كلوريد الفوسفور مع الأمينات هو الفسفونميثيل، الذي يستخدم الفورمالديهايد:
R2NH + PCl3 + CH2O → (HO) 2P (O) CH2NR2 + 3 HCl
- تستخدم الأمينوفوسفونيت على نطاق واسع كعوامل عزل وعوامل مضادة للترسبات في معالجة المياه، يتم أيضًا إنتاج مبيدات الأعشاب كبيرة الحجم غليفوسات بهذه الطريقة، يعد تفاعل ثلاثي كلوريد الفوسفور مع كواشف غرينيارد وكواشف الليثيوم العضوية طريقة مفيدة لتحضير الفوسفينات العضوية باستخدام الصيغة (R3P) تسمى أحيانًا الفوسفان مثل (triphenylphosphine، Ph3P).
3PhMgBr + PCl3 → Ph3P + 3 MgBrCl
- يمكن استخدام ثلاثي كلوريد الفوسفور في ظل ظروف خاضعة للرقابة من أجل تحضير (PhPCl2 و Ph2PCl)، ويحتوي ثلاثي كلوريد الفوسفور على زوج وحيد وبالتالي يمكن أن يعمل كقاعدة لويس على سبيل المثال مع أحماض لويس، وتُستغل أساسيات لويس هذه في أحد الطرق المفيدة لمركبات الفسفور العضوي:
-PCl3 + RCl + AlCl3 → (RPCl3) + [AlCl4]
استخدامات ثلاثي كلوريد الفوسفور – PCl3
- إن أكبر استخدام لثلاثي كلوريد الفوسفور هو صنع أوكسي كلوريد الفوسفور عن طريق أكسدة الأكسجين، ويستخدم كوسيط مهم في إنتاج المبيدات الحشرية من إستر الفوسفات، كما ويستخدم كعامل مكلور لتحويل كحول الألكيل إلى كلوريد ألكيل والأحماض العضوية إلى كلوريدات الأحماض العضوية وأيضًا كعامل مساعد.
- يستخدم ثلاثي كلوريد الفوسفور في إنتاج مركبات مهمة مثل خماسي كلوريد الفوسفور، كلوريد الفوسفوريل، كلوريد ثيوفوسفوريل، الهالوجينات الكاذبة وأحماض الفوسفونيك، ويستخدم ثلاثي كلوريد الفوسفور لتحضير الفوسفين ومركبات الفوسفور الأخرى، ويستخدم أثناء الترسيب الكهربائي للمعدن على المطاط.
- يستخدم ثلاثي كلوريد الفوسفور لصنع مبيدات الآفات والمواد الخافضة للتوتر السطحي ومضافات البنزين والملدنات والأصباغ وعوامل تشطيب النسيج ومبيدات الجراثيم والمنتجات الطبية والمواد الكيميائية الأخرى، وكعامل كلور، وفي تصنيع خماسي كلوريد الفوسفور وأوكسي كلوريد الفوسفور، كما ويستخدم كمحفز.
- يعتبر ثلاثي كلوريد الفوسفور وسيطًا مهمًا في إنتاج المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات الفوسفورية العضوية بالإضافة إلى مواد كيميائية أخرى مثل كلوريد الفوسفور وخماسي كلوريد الفوسفور وكلوريد ثيوفوسفوريل وحمض الفوسفونيك، كما أنها تستخدم في إنتاج المواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية والفوسفات ومثبطات اللهب، بالإضافة إلى تلميع الفضة، وإنتاج الترسبات المعدنية المتقزحة.
- يعد ثلاثي كلوريد الفوسفور مهمًا بشكل غير مباشر باعتباره مقدمة للمركبات التالية: (PCl5 و POCl3 و PSCl3)، والتي بدورها تتمتع بالعديد من التطبيقات في مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية والملدنات والمضافات الزيتية ومثبطات اللهب، على سبيل المثال: ينتج عن أكسدة ثلاثي كلوريد الفوسفور (POCl3)، والذي يستخدم لتصنيع ثلاثي فينيل فوسفات وثلاثي فينيل فوسفات.
- والذي بدوره يستخدم أيضا كمثبطات للهب وملدنات لـ (PVC)، كما أنها تستخدم في صنع المبيدات الحشرية مثل الديازينون، تشمل الفوسفونات مبيدات الأعشاب غليفوسات، وثلاثي كلوريد الفوسفور هو مقدمة لـ (triphenylphosphine) لتفاعل (Wittig)، وإسترات الفوسفيت التي يمكن استخدامها كوسيط صناعي أو استخدامها في تفاعل (Horner-Wadsworth-Emmons) وكلاهما طريقتان مهمتان لصنع الألكينات.
- يمكن استخدامه لصنع أكسيد ثلاثي أوكتيل فوسفين (TOPO)، والذي يستخدم كعامل استخلاص، على الرغم من أن (TOPO) يصنع عادة من خلال الفوسفين المقابل، ويستخدم ثلاثي كلوريد الفوسفور أيضًا مباشرةً ككاشف في التخليق العضوي، يتم استخدامه لتحويل الكحوليات الأولية والثانوية إلى كلوريد ألكيل أو الأحماض الكربوكسيلية إلى كلوريد أسيل، على الرغم من أن كلوريد الثيونيل يعطي عمومًا إنتاجية أفضل من ثلاثي كلوريد الفوسفور.
