फास्फोरस ट्राइक्लोराइड

फास्फोरस ट्राइक्लोराइड एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र PCl3 है। शुद्ध होने पर एक रंगहीन तरल, यह महत्वपूर्ण औद्योगिक रसायन है, जिसका उपयोग फास्फोरस और अन्य ऑर्गनोफॉस्फोरस यौगिकों के निर्माण के लिए किया जाता है। यह विषैला होता है और हाइड्रोजन क्लोराइड छोड़ने के लिए पानी के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है।

इतिहास
फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड को सबसे पहले 1808 में फ्रांसीसी जोसेफ लुइस गे-लुसाक और लुई जैक्स थेनार्ड द्वारा कैलोमेल (Hg2Cl2) को फास्फोरस के साथ गर्म करके तैयार किया गया था। बाद में उसी वर्ष के दौरान, अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी ने क्लोरीन गैस में फॉस्फोरस को जलाकर फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड का उत्पादन किया।

तैयारी
विश्व उत्पादन एक मिलियन टन के एक तिहाई से अधिक है। फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड को विलायक के रूप में फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड का उपयोग करके सफेद फास्फोरस के साथ क्लोरीन की प्रतिक्रिया से औद्योगिक रूप से तैयार किया जाता है। इस सतत प्रक्रिया में PCl5 के गठन से बचने के लिए इसे हटा दिया जाता है।

P4 + 6 Cl2 → 4 PCl

संरचना और स्पेक्ट्रोस्कोपी
इसमें त्रिकोणीय पिरामिड आकार है। इसका 31पी एनएमआर स्पेक्ट्रम फॉस्फोरिक एसिड मानक के संदर्भ में +220 पीपीएम के आसपास एकल प्रदर्शित करता है।

प्रतिक्रियाओं
PCl3 में फास्फोरस को अक्सर +3 ऑक्सीकरण अवस्था माना जाता है और क्लोरीन परमाणुओं को -1 ऑक्सीकरण अवस्था में माना जाता है। इसकी अधिकांश प्रतिक्रियाशीलता इस विवरण के अनुरूप है।

ऑक्सीकरण
PCl3 अन्य फॉस्फोरस यौगिकों का अग्रदूत है, जो फास्फोरस पेंटाक्लोराइड (पीसीएल5), थियोफोस्फोरिल क्लोराइड (पीएससीएल3), या फास्फोरस ऑक्सीक्लोराइड (POCl3) के ऑक्सीकरण से गुजर रहा है।

PCl3 एक इलेक्ट्रोफाइल के रूप में
PCl3 फास्फोरस एसिड (H3PO3) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाने के लिए पानी (अणु) के साथ दृढ़तापूर्वक प्रतिक्रिया करता है:

PCl3 + 3 H2O → H3PO3 + 3 HCl

फास्फोरस ट्राइक्लोराइड ऑर्गनोफॉस्फोरस यौगिकों का अग्रदूत है। यह ट्राइफिनाइल फास्फाइट देने के लिए फिनोल के साथ प्रतिक्रिया करता है:
 * 3 PhOH + PCl3 → P(OPh)3 + 3 HCl (Ph = C6H5)

इथेनॉल जैसे अल्कोहल तृतीयक अमाइन जैसे आधार की उपस्थिति में समान रूप से प्रतिक्रिया करता है:
 * PCl3 + 3 EtOH +  3 R3N  →  P(OEt)3  +  3 R3NH(+)Cl(-)

अल्कोहल के समतुल्य साथ और आधार के अभाव में, पहला उत्पाद एल्कोक्सीफॉस्फोरोडिक्लोराइडाइट है:
 * PCl3 + EtOH →  PCl2(OEt)  +  HCl

आधार की अनुपस्थिति में, यद्यपि, अधिक शराब के साथ, फास्फोरस ट्राइक्लोराइड डायथाइलफॉस्फाइट में परिवर्तित हो जाता है:


 * PCl3 + 3 EtOH → (EtO)2P(O)H + 2 HCl + EtCl

द्वितीयक ऐमीन (R2NH) एमिनोफॉस्फीन बनाती है। उदाहरण के लिए, बीआईएस (डायथाइलैमिनो) क्लोरोफॉस्फीन, (Et2N)2PCl, डायथाइलैमाइन और PCl3 से प्राप्त किया जाता है। थिओल्स (RSH) से रूप P(SR)3 बनता है। अमाइन के साथ PCl 3 की औद्योगिक रूप से प्रासंगिक प्रतिक्रिया फॉस्फोनोमिथाइलेशन है, जो फॉर्मल्डेहाइड को नियोजित करता है:
 * R2NH + PCl3 + CH2O → (HO)2P(O)CH2NR2 + 3 HCl

हर्बिसाइड ग्लाइफोसेट भी इसी तरह से तैयार किया जाता है।

ग्रिग्नार्ड अभिकर्मकों और ऑर्गेनोलिथियम अभिकर्मकों के साथ PCl3 की प्रतिक्रिया सूत्र R3P (कभी-कभी फॉस्फेन कहा जाता है) जैसे ट्राइफेनिलफॉस्फीन, Ph3P के साथ कार्बनिक फॉस्फीन की तैयारी के लिए उपयोगी विधि है ।


 * 3 RMgBr + PCl3 -> R3P + 3 MgBrCl

फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड, क्लोरोबेंजीन और सोडियम के बीच प्रतिक्रिया द्वारा ट्राइफेनिलफॉस्फीन का औद्योगिक रूप से उत्पादन होता है:
 * PCl3 + 3 PhCl  +  6 Na  ->  PPh3  +  6 NaCl, जहां Ph = C6H5

नियंत्रित परिस्थितियों में या विशेष रूप से भारी R समूहों के साथ, समान प्रतिक्रियाएं कम प्रतिस्थापित डेरिवेटिव जैसे कि क्लोरोडायिसोप्रोपाइलफॉस्फीन का वहन करती हैं।

एल्कोहल का अल्काइल क्लोराइड में रूपांतरण
फास्फोरस ट्राइक्लोराइड का उपयोग प्रायः प्राथमिक और द्वितीयक अल्कोहल को संबंधित क्लोराइड में बदलने के लिए किया जाता है। जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड के साथ अल्कोहल की प्रतिक्रिया स्थितियों के प्रति संवेदनशील होती है। ROH → RCl रूपांतरण के तंत्र में फॉस्फेट एस्टर के साथ HCl की प्रतिक्रिया शामिल है:
 * P(OR)3 + HCl  <->  HP(OR)3(+)Cl(-)
 * HP(OR)3(+)Cl(-) -> RCl  +  HOP(OR)2.
 * HOP(OR)2 + HCl  <->  H2OP(OR)2(+)Cl(-)
 * H2OP(OR)2(+)Cl(-) -> RCl  +  (HO)2P(OR)
 * (HO)2P(OR) + HCl  <->  H(HO)2P(OR)(+)Cl(-)
 * H(HO)2P(OR)(+)Cl(-) -> RCl  +  (HO)3P

पहला चरण लगभग आदर्श रूढ़िवादिता के साथ आगे बढ़ता है लेकिन अंतिम चरण SN2 मार्ग के कारण बहुत कम होता है।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं
फास्फोरस ट्राईक्लोराइड विभिन्न प्रकार की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं से गुजरता है

3PCl3 + 2 CrO3  ->  3POCl3  +  Cr2O3

PCl3 + SO3  ->  POCl3  +  SO2

3 PCl3 + SO2  ->  2POCl3  +  PSCl3

PCl3 न्यूक्लियोफाइल के रूप में
फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड में अकेला जोड़ा होता है, और इसलिए यह लुईस बेस के रूप में कार्य कर सकता है, उदाहरण के लिए, 1:1 अभिकारक Br3B-PCl3 बनाता है। Ni(PCl3)4 जैसे धातु परिसरों को जाना जाता है, फिर से PCl3 के लिगैंड गुणों का प्रदर्शन करता है।

एल्काइलोफॉस्फोनील डाइक्लोराइड्स (RP(O)Cl2) और ऐल्किलफ़ॉस्फ़ोनेट एस्टर (RP(O)(OR')2) तैयार करने के लिए किन्नियर-पेरेन प्रतिक्रिया में इस लुईस क्षारकता का उपयोग किया जाता है। फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड का अल्काइलेशन एल्यूमीनियम ट्राइक्लोराइड की उपस्थिति में प्रभावित होता है, एल्काइलट्रिक्लोरोफॉस्फ़ोनियम लवण देता है, जो बहुमुखी मध्यवर्ती हैं:
 * PCl3 + RCl + AlCl3 → RPCl$+ 3$ + AlCl$&minus; 4$

RPCl$+ 3$ उत्पाद को एल्काइलोफॉस्फोनिक डाइक्लोराइड RP(=O)Cl2 बनाने के लिए पानी से विघटित किया जा सकता है।

PCl3 लिगैंड के रूप में
PCl3 अधिक लोकप्रिय फास्फोरस ट्राइफ्लोराइड की तरह, समन्वय रसायन शास्त्र में लिगैंड है। उदाहरण Mo(CO)5PCl3 है।

उपयोग करता है
PCl3 फास्फोरस पेंटाक्लोराइड | पीसीएल के अग्रदूत के रूप में अप्रत्यक्ष रूप से महत्वपूर्ण है5, फॉस्फोरिल क्लोराइड | पीओसीएल3और थियोफॉस्फोरिल क्लोराइड|पीएससीएल3, जिनका उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शाकनाशी, कीटनाशक, प्लास्टिसाइज़र, तेल योजक और ज्वाला मंदक शामिल हैं।

उदाहरण के लिए, PCl का ऑक्सीकरण3 फॉस्फोरस ऑक्सीक्लोराइड|पीओसीएल देता है3, जिसका उपयोग ट्राइफेनिल फॉस्फेट और ट्राइक्रेसिल फॉस्फेट के निर्माण के लिए किया जाता है, जो पॉलीविनाइल क्लोराइड के लिए ज्वाला मंदक और प्लास्टिसाइज़र के रूप में उपयोग करते हैं। उनका उपयोग diazinon जैसे कीटनाशक बनाने के लिए भी किया जाता है। फास्फोनेट्स में हर्बिसाइड ग्लाइफोसेट शामिल है।

PCl3 विटिग प्रतिक्रिया के लिए ट्राइफेनिलफॉस्फीन का अग्रदूत है, और फॉस्फेट एस्टर  जो औद्योगिक मध्यवर्ती के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, या हॉर्नर-वड्सवर्थ-एमन्स प्रतिक्रिया में इस्तेमाल किया जा सकता है, दोनों एल्केन्स बनाने के लिए महत्वपूर्ण तरीके हैं। इसका उपयोग ट्राइओक्टाइलफॉस्फिन ऑक्साइड (TOPO) बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग निष्कर्षण एजेंट के रूप में किया जाता है, हालांकि TOPO आमतौर पर संबंधित फॉस्फीन के माध्यम से बनाया जाता है।

PCl3 कार्बनिक संश्लेषण में सीधे अभिकर्मक के रूप में भी प्रयोग किया जाता है। इसका उपयोग प्राथमिक और द्वितीयक अल्कोहल (रसायन विज्ञान) को अल्काइल क्लोराइड में या कार्बोज़ाइलिक तेजाब को एसाइल क्लोराइड में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, हालांकि थियोनील क्लोराइड आमतौर पर पीसीएल की तुलना में बेहतर पैदावार देता है।3.

सुरक्षा

 * 600 भाग प्रति दस लाख कुछ ही मिनटों में घातक है।
 * 25 पीपीएम व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए अमेरिका का राष्ट्रीय संस्थान है जो जीवन और स्वास्थ्य स्तर के लिए तत्काल खतरनाक है
 * 0.5 पीपीएम यूएस व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रसाशन  अनुमेय जोखिम सीमा है जो 8 घंटे के समय-भारित औसत पर है।
 * 0.2 पीपीएम यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ अनुशंसित एक्सपोजर सीमा 8 घंटे के समय-भारित औसत से अधिक है।
 * यूरोपीय संघ डायरेक्टिव 67/548/EEC, PCl के तहत3 विषाक्त और संक्षारक के रूप में वर्गीकृत किया गया है, और R-वाक्यांश R14, R26/28, R35 और R48/20 की सूची अनिवार्य है।

फास्फोरस ट्राइक्लोराइड का औद्योगिक उत्पादन रासायनिक हथियार सम्मेलन के तहत नियंत्रित किया जाता है, जहां इसे अनुसूची 3 पदार्थों (सीडब्ल्यूसी) की सूची में सूचीबद्ध किया गया है, क्योंकि इसका उपयोग मस्टर्ड गैस के उत्पादन के लिए किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * फास्फोरस पेंटाक्लोराइड
 * फॉस्फोरिल क्लोराइड
 * फास्फोरस ट्राइफ्लोरोडाईक्लोराइड