リン酸類 さんるい およびホスフィンの命名 めいめい 法 ほう 。互変異性 いせい 体 たい の関係 かんけい にあるものは矢印 やじるし で示 しめ した。図 ず に示 しめ した構造 こうぞう 式 しき 中 ちゅう の水素 すいそ 原子 げんし を有機 ゆうき 置換 ちかん 基 もと で置 お き換 か えたものが有機 ゆうき リン化合 かごう 物 ぶつ と呼 よ ばれる
有機 ゆうき リン化合 かごう 物 ぶつ (ゆうきリンかごうぶつ、 organophosphorus compound)は炭素 たんそ −リン 結合 けつごう を含 ふく む有機 ゆうき 化合 かごう 物 ぶつ の総称 そうしょう である。リンは窒素 ちっそ と同 おな じく第 だい 15族 ぞく 元素 げんそ であり、それらを含 ふく む化合 かごう 物 ぶつ は共通 きょうつう の性質 せいしつ を持 も つことが多 おお い[1] [2] 。
リンは−3、−1、+1、+3、+5価 か の原子 げんし 価 か をとりうる。一般 いっぱん に符号 ふごう にかかわらず+3価 か と−3価 か の酸化 さんか 状態 じょうたい を (III) と表 あらわ すことが多 おお い。IUPAC命名 めいめい 法 ほう には配 はい 位 い 数 すう δ でるた と結合 けつごう 数 すう λ らむだ を用 もち いたものがある。この命名 めいめい 法 ほう に従 したが えば、ホスフィンは δ でるた 3 λ らむだ 3 の化合 かごう 物 ぶつ となる。
神経 しんけい 系 けい ・呼吸 こきゅう 器 き 系 けい に対 たい する毒性 どくせい がある化合 かごう 物 ぶつ が多 おお いことから第 だい 二 に 次 じ 世界 せかい 大戦 たいせん ごろから殺虫 さっちゅう 剤 ざい として農薬 のうやく に使 つか われている。「ホス(phos)」が付 つ く農薬 のうやく はたいてい有機 ゆうき リン剤 ざい である(ただしホスゲン は無関係 むかんけい )。また人 ひと への神経 しんけい 毒性 どくせい が高 たか い化合 かごう 物 ぶつ も多 おお いため、神経 しんけい ガス としてサリン などが開発 かいはつ された。人 ひと の中毒 ちゅうどく 症状 しょうじょう としては縮 ちぢみ 瞳 ひとみ が特徴 とくちょう 的 てき である。公衆 こうしゅう 衛生 えいせい 学 がく 、労働 ろうどう 安全 あんぜん 衛生 えいせい 、労働 ろうどう 災害 さいがい では、毒性 どくせい のある化合 かごう 物 ぶつ について特 とく に疾病 しっぺい 原因 げんいん や汚染 おせん 物質 ぶっしつ として扱 あつか う。
また、化学 かがく 兵器 へいき 原料 げんりょう となるものも多 おお く、これらの製造 せいぞう ・使用 しよう ・取引 とりひき にあたり各種 かくしゅ の法 ほう 規制 きせい を受 う ける。
ホスフィン類 るい PR3 の親 おや 化合 かごう 物 ぶつ はホスフィン PH3 である。ホスフィン類 るい の原子 げんし 価 か は−3価 か であり(δ でるた 3 λ らむだ 3 )、単純 たんじゅん なアミン のリン類縁 るいえん 体 たい である。トリフェニルホスフィン は有機 ゆうき 化学 かがく でよく用 もち いられる。
アミンと同様 どうよう 、ホスフィンは三 さん 角錐 かくすい 型 かた の構造 こうぞう をとるが、結合 けつごう 角 かく はアミンより小 ちい さい。トリメチルホスフィンの C−P−C 結合 けつごう 角 かく は 98.6° であるが、メチル基 もと を tert -ブチル基 もと で置 お き換 か えると 109.7° まで増加 ぞうか する。
反転 はんてん 障壁 しょうへき はアミンよりもずっと大 おお きい。そのため異 こと なる3つの置換 ちかん 基 もと を持 も つホスフィンは光学 こうがく 活性 かっせい を持 も つ。一方 いっぽう アミンは容易 ようい に立体 りったい 反転 はんてん を起 お こすためラセミ体 たい しか存在 そんざい しない。
塩基 えんき 性 せい はアミンより低 ひく く、たとえばホスホニウムイオン PH4 + の pK a は −14 であるのに対 たい してアンモニウムイオン NH4 + では 9.21、トリメチルホスホニウムの pK a 8.65 に対 たい しトリメチルアンモニウム は 9.76 であり、トリフェニルホスホニウムの pK a 11.2 に対 たい しトリフェニルアンモニウムは pK a 19 である。
アミンと同 おな じく孤立 こりつ 電子 でんし 対 たい を持 も つが性質 せいしつ は異 こと なる。例 たと えばピロール の孤立 こりつ 電子 でんし 対 たい は非 ひ 局在 きょくざい 化 か によって C=C 結合 けつごう を含 ふく む共役 きょうやく 系 けい を形成 けいせい するため芳香 ほうこう 族 ぞく 性 せい を持 も つが、同様 どうよう の構造 こうぞう を持 も つリン類縁 るいえん 体 たい であるホスホール は、リン上 じょう の孤立 こりつ 電子 でんし 対 たい が非 ひ 局在 きょくざい 化 か しにくく、芳香 ほうこう 族 ぞく 性 せい は弱 よわ い。
反応 はんのう 性 せい は求 もとめ 核 かく 性 せい があるという点 てん でアミンに類似 るいじ し、一般 いっぱん 式 しき R4 P+ X− で表 あらわ されるホスホニウム塩 しお をつくる。この性質 せいしつ はアルコール をハロゲン化 か アルキル に変換 へんかん するアッペル反応 はんのう などで利用 りよう される。
アミンと異 こと なり、ホスフィンは容易 ようい に酸化 さんか されてホスフィンオキシド になる。
以下 いか にホスフィンの合成 ごうせい 法 ほう を示 しめ す。
有機 ゆうき 金属 きんぞく 試薬 しやく (グリニャール試薬 しやく など)によるハロゲン化 か リンの求 もとめ 核 かく 置換 ちかん 反応 はんのう 。
R
n
PCl
m
+
m
R
′
M
⟶
R
n
R
m
′
P
+
m
MCl
(
n
+
m
=
3
)
{\displaystyle {\ce {R_{\mathit {n}}PCl_{\mathit {m}}\ +{\mathit {m}}\ R'M->R_{\mathit {n}}R'_{\mathit {m}}P\ +{\mathit {m}}\ MCl({\mathit {n}}+{\mathit {m}}=3)}}}
金属 きんぞく カリウムなどとホスフィンから合成 ごうせい した金属 きんぞく ホスフィドによる求 もとめ 核 かく 置換 ちかん 反応 はんのう 。ハロゲン化 か アルキルとナトリウムアミド の反応 はんのう に対応 たいおう する。
R
2
PM
+
R
′
Cl
⟶
R
2
R
′
P
+
MCl
(
M
=
Li
,
Na
,
K
)
{\displaystyle {\ce {R2PM\ + R'Cl -> R2R'P\ + MCl \ (M = Li, Na, K)}}}
強 つよ 塩基 えんき 存在 そんざい 下 か (ジメチルスルホキシド 中 なか 水酸化 すいさんか カリウム など)でのホスフィンのアルケン 、アルキン への求 もとめ 核 かく 付加 ふか 反応 はんのう 。反応 はんのう はマルコフニコフ則 そく に従 したが う[3] 。反応 はんのう に用 もち いるホスフィンは赤 あか リンと水酸化 すいさんか カリウムから系 けい 中 ちゅう で発生 はっせい させることもできる。一級 いっきゅう ホスフィン (RPH2 ) および二 に 級 きゅう ホスフィン (R2 PH) をアクリロニトリル など電子 でんし 不足 ふそく のアルケンと反応 はんのう させる場合 ばあい には、塩基 えんき を必要 ひつよう としない。
R
2
PH
+
R
′
2
C
=
CR
′
2
⟶
R
2
P
−
CR
′
2
−
CHR
′
2
{\displaystyle {\ce {R2PH\ + R'2C=CR'2 -> R2P-CR'2-CHR'2}}}
R
2
PH
+
R
′
C
≡
CR
′
⟶
R
2
P
−
CR
=
CHR
′
{\displaystyle {\ce {R2PH\ +R'C\equiv CR'->R2P-CR=CHR'}}}
アゾビスイソブチロニトリル や有機 ゆうき 過 か 酸化 さんか 物 ぶつ を用 もち いた、ホスフィンのアルキンへのラジカル 付加 ふか 反応 はんのう 。この反応 はんのう ではアンチマルコフニコフ型 がた の生成 せいせい 物 ぶつ が得 え られる。
クロロシラン を用 もち いたホスフィンオキシドの還元 かんげん 。
ホスフィンを用 もち いた反応 はんのう には以下 いか のようなものがある。
ハロゲン化 か アルキルとの反応 はんのう によるホスホニウム塩 しお の生成 せいせい 。
還元 かんげん 剤 ざい としての利用 りよう 。
シュタウディンガー反応 はんのう においてアジド をアミンに、光延 みつのぶ 反応 はんのう においてアルコールをエステル に変換 へんかん するのに使 つか われる。これらの反応 はんのう の過程 かてい で、ホスフィンは酸化 さんか されてホスフィンオキシドになる。
活性 かっせい 化 か されたカルボニル基 もと を還元 かんげん するのにも用 もち いられ、例 たと えば α あるふぁ -ケトエステルの α あるふぁ -ヒドロキシエステルへの還元 かんげん が知 し られる[4] 。トリメチルホスフィン上 じょう の水素 すいそ 原子 げんし の移動 いどう を含 ふく む反応 はんのう 機構 きこう が提唱 ていしょう されている(トリフェニルホスフィンは反応 はんのう しない)。
ジアザホスホレンのように、適切 てきせつ な置換 ちかん 基 もと で修飾 しゅうしょく すると P−H 結合 けつごう の極性 きょくせい が反転 はんてん し(極性 きょくせい 変換 へんかん )、このようなホスフィンヒドリドはカルボニル基 もと を還元 かんげん する。ベンゾフェノン の例 れい を以下 いか に示 しめ す[5] 。
配 はい 位 い 子 こ としてのホスフィン [ 編集 へんしゅう ]
ホスフィン類 るい はソフトな非 ひ 共有 きょうゆう 電子 でんし 対 たい を持 も つため、ロジウム やパラジウム などの遷移 せんい 金属 きんぞく へのよい配 はい 位 い 子 こ となる。これらの錯体 さくたい は溶液 ようえき 中 ちゅう でも安定 あんてい なものが多 おお く、有機 ゆうき 金属 きんぞく 化学 かがく の発展 はってん に寄与 きよ した。たとえばウィルキンソン錯体 さくたい は均一 きんいつ 系 けい での水素 すいそ 化 か 触媒 しょくばい として名高 なだか い。
近年 きんねん 、ホスフィン配 はい 位 い 子 こ を用 もち いて金属 きんぞく 触媒 しょくばい の機能 きのう を上 あ げる試 こころ みが大 おお きな成果 せいか を上 あ げている。たとえば軸 じく 不 ふ 斉 ひとし 要素 ようそ を組 く み込 こ んだ BINAP は各種 かくしゅ の不 ふ 斉 ひとし 反応 はんのう に優秀 ゆうしゅう な結果 けっか を与 あた え、開発 かいはつ 者 しゃ の野依 のより 良治 よしはる はこれらの成果 せいか によってノーベル化学 かがく 賞 しょう を受賞 じゅしょう している。また最近 さいきん ではホスフィン配 はい 位 い 子 こ をかさ高 たか く、電子 でんし 豊富 ほうふ にすることでクロスカップリング反応 はんのう などにおける反応 はんのう 性 せい が格段 かくだん に高 たか まることがわかり、有機 ゆうき 化学 かがく 分野 ぶんや で最 もっと も進展 しんてん の著 いちじる しい領域 りょういき の一 ひと つとなっている。
単座 たんざ ホスフィン配 はい 位 い 子 こ の例 れい (PPh3)
二 に 座 ざ ホスフィン配 はい 位 い 子 こ の例 れい (dppm)
三 さん 座 ざ ホスフィン配 はい 位 い 子 こ の例 れい (triphos)
ホスフィンオキシド (δ でるた 3 λ らむだ 3 ) は R3 P=O で表 あらわ され、酸化 さんか 数 すう は −1 である。水素 すいそ 結合 けつごう により多 おお くは親水 しんすい 性 せい である。P=O 結合 けつごう はかなり分極 ぶんきょく しており、例 たと えばトリフェニルホスフィンオキシドの双極 そうきょく 子 こ モーメント は 4.51 D である。
リンと酸素 さんそ の結合 けつごう は古 ふる くから議論 ぎろん の的 てき だった。5価 か のリンはオクテット則 そく に反 はん しており、昔 むかし はアミンオキシド と同 おな じく R3 P→O のように配 はい 位 い 結合 けつごう として記述 きじゅつ された。酸素 さんそ の電子 でんし 対 たい からリンの(窒素 ちっそ には無 な い)空 そら のd軌道 きどう への逆 ぎゃく 供与 きょうよ による完全 かんぜん な二 に 重 じゅう 結合 けつごう という説 せつ もあったが、P=O 結合 けつごう は C=C 結合 けつごう と違 ちが って付加 ふか 反応 はんのう をしないことを説明 せつめい できなかった。いまでは計算 けいさん 化学 かがく の発達 はったつ によりイオン性 せい の単 たん 結合 けつごう P+ −O− にかなり近 ちか いことがわかっている[6] 。結合 けつごう 距離 きょり がふつうの単 たん 結合 けつごう より短 みじか く強 つよ いのはイオン間 あいだ のクーロン力 りょく による。硫酸 りゅうさん 、リン酸 さん および過 か 塩素 えんそ 酸 さん の結合 けつごう も強 つよ く分極 ぶんきょく した単 たん 結合 けつごう である。
ホスホン酸 さん エステル (ホスホナート)は一般 いっぱん 式 しき RP(=O)(OR)2 で表 あらわ される。ホーナー・ワズワース・エモンズ反応 はんのう やセイファース・ギルバート増炭 ぞうたん 反応 はんのう において、カルボニル化合 かごう 物 ぶつ と反応 はんのう させる安定 あんてい 化 か カルボアニオン として用 もち いられる。多 おお くの工業 こうぎょう 用途 ようと があり、ビスホスホナート は医薬品 いやくひん として用 もち いられる。
亜 あ リン酸 さん エステルとリン酸 さん エステル [ 編集 へんしゅう ]
亜 あ リン酸 さん エステル (ホスファイト)は一般 いっぱん 式 しき P(OR)3 で示 しめ され、リンの酸化 さんか 数 すう は +3 である。パーコー反応 はんのう (Perkow reaction) やアルブーゾフ反応 はんのう に利用 りよう される。リン酸 さん エステル (ホスフェート)は一般 いっぱん 式 しき P(=O)(OR)3 で示 しめ され、リンの酸化 さんか 数 すう は +5 である。難 なん 燃 もえ 剤 ざい や可塑 かそ 剤 ざい として工業 こうぎょう 的 てき に重要 じゅうよう である。P−C 結合 けつごう を持 も たないので、これらは厳密 げんみつ には有機 ゆうき リン化合 かごう 物 ぶつ には含 ふく まれない。
ホスホラン は −5 の酸化 さんか 数 すう を持 も ち (δ でるた 5 λ らむだ 5 )、親 おや 化合 かごう 物 ぶつ PH5 はホスホランまたは λ らむだ 5 -ホスファンと呼 よ ばれる。リンイリド は不 ふ 飽和 ほうわ 結合 けつごう を持 も つホスホランであり、ウィッティヒ反応 はんのう などで使 つか われる。
リンを含 ふく む多重 たじゅう 結合 けつごう [ 編集 へんしゅう ]
リン−炭素 たんそ 二 に 重 じゅう 結合 けつごう を持 も つ化合 かごう 物 ぶつ (R2 C=PR) はホスファアルケン (phosphaalekene)、三重 みえ 結合 けつごう を持 も つもの (RC≡P) はホスファアルキン (phosphaalkyne) と呼 よ ばれる。ホスホリン (ホスファベンゼン)はベンゼン 中 なか の炭素 たんそ 1個 いっこ がリンで置 お き換 か えられた構造 こうぞう を持 も つ化合 かごう 物 ぶつ である。ホスファアルケンの反応 はんのう 性 せい は多 おお くの場合 ばあい イミン とは異 こと なり、アルケンと類似 るいじ する。これはホスファアルケンの最高 さいこう 被 ひ 占 うらない 軌道 きどう (HOMO) がリン上 じょう の孤立 こりつ 電子 でんし 対 たい ではなく二 に 重 じゅう 結合 けつごう にあるためである(イミンでは窒素 ちっそ 原子 げんし の孤立 こりつ 電子 でんし 対 たい が HOMO である)。ゆえに、ホスファアルケンはアルケンと同様 どうよう 、ウィッティヒ反応 はんのう 、コープ転位 てんい 、ディールス・アルダー反応 はんのう などを起 お こす。
ベッカー (Becker) らはブルック転位 てんい と類似 るいじ したケト-エノール互変異性 いせい を利用 りよう し、1974年 ねん に最初 さいしょ にホスファアルケンを合成 ごうせい した。
同年 どうねん 、ハロルド・クロトー は (CH3 )2 PH の熱 ねつ 分解 ぶんかい により CH2 =PCH3 が生成 せいせい することを分光 ぶんこう 学 がく 的 てき に示 しめ した。
ホスファアルケンの一般 いっぱん 的 てき な合成 ごうせい 法 ほう は適切 てきせつ な前駆 ぜんく 体 たい の 1,2-脱 だつ 離反 りはん 応 おう を用 もち いるものであり、反応 はんのう は熱 ねつ またはジアザビシクロウンデセン (DBU)、DABCO 、トリエチルアミン などの塩基 えんき で補助 ほじょ される。
ベッカーが用 もち いた方法 ほうほう は、リン原子 げんし を含有 がんゆう するポリフェニレンビニレン の合成 ごうせい にも用 もち いられている[1] 。
有機 ゆうき リン中毒 ちゅうどく の解毒 げどく 剤 ざい [ 編集 へんしゅう ]
プラリドキシムヨウ化 か メチル (pralidoxime iodide)は、有機 ゆうき リン剤 ざい 中毒 ちゅうどく の特異 とくい 的 てき な解毒 げどく 剤 ざい である。商品 しょうひん 名 めい はパム(PAM)、またオキシム 剤 ざい と呼 よ ばれることもある。化学 かがく 的 てき にはピリジニウム 環 たまき にオキシム部位 ぶい が置換 ちかん した構造 こうぞう を持 も つ。
サリン やVXガス の解毒 げどく 剤 ざい として知 し られているが、本来 ほんらい 想定 そうてい していた用途 ようと は、有機 ゆうき リン系 けい の農薬 のうやく 中毒 ちゅうどく に対 たい してであった。しかし、サリンなどの神経 しんけい ガス も有機 ゆうき リン剤 ざい の一種 いっしゅ であるため、効果 こうか を発揮 はっき する。1995年 ねん の地下鉄 ちかてつ サリン事件 じけん では、日本 にっぽん 各地 かくち のPAMを新幹線 しんかんせん で集 あつ め、600人 にん 以上 いじょう の被害 ひがい 者 しゃ の命 いのち を救 すく ったことで、一躍 いちやく 有名 ゆうめい となった。
また、アトロピン も有機 ゆうき リン剤 ざい 中毒 ちゅうどく 等 とう の治療 ちりょう にも用 もち いられ、地下鉄 ちかてつ サリン事件 じけん での治療 ちりょう にも用 もち いられた。 アメリカ軍 ぐん では神経 しんけい ガスに暴露 ばくろ してしまった時 とき にアトロピンを打 う つ事 こと が規定 きてい されており、「各 かく BC兵器 へいき のタイプ別 べつ の症状 しょうじょう をイラスト化 か した」簡易 かんい マニュアルが配布 はいふ されている。
関連 かんれん 項目 こうもく [ 編集 へんしゅう ]
^ a b Dillon, K. B.; Mathey, F.; Nixon, J. F. Phosphorus. The Carbon Copy ; John Wiley & Sons, 1997. ISBN 0-471-97360-2
^ Quin, L. D. A Guide to Organophosphorus Chemistry ; John Wiley & Sons, 2000. ISBN 0-471-31824-8
^ Arbuzova, S. N.; Gusarova, N. K.; Trofimov, B. A. "Nucleophilic and free-radical additions of phosphines and phosphine chalcogenides to alkenes and alkynes". Arkivoc 2006 , part v, 12–36 (EL-1761AR). リンク(英語 えいご )
^ Zhang, W.; Shi, M. "Reduction of activated carbonyl groups by alkyl phosphines: formation of α あるふぁ -hydroxy esters and ketones". Chem. Commun. 2006 1218–1220. doi :10.1039/b516467b
^ Burck, S.; Gudat, D.; Nieger, M.; Du Mont, W.-W. "P -Hydrogen-Substituted 1,3,2-Diazaphospholenes: Molecular Hydrides" J. Am. Chem. Soc. 2006 , 128 , 3946–3955. doi :10.1021/ja057827j
^ Dobado, J. A.; Martinez-Garcia, H; Molina, J. M.; Sundberg, M. R.; J. Am. Chem. Soc , 120, 8461-8471 (1998)