Пентахлорид фосфору, також відомий як хлорид фосфору (V) — високореакційна хімічна сполука з формулою PCl5, що застосовується як хлоруючий реагент в хімічному синтезі. Це біла (безбарвна) кристалічна сполука, що розпливається на повітрі внаслідок гідролізу.
Структура В газоподібному стані і аполярних розчинниках пентахлорид фосфору має молекулярну будову. Молекула PCl5 — тригональна біпіраміда (симетрія D3h), що відповідає найбільшому віддаленню між п'ятьма атомами хлору зв'язаними з центральним атомом фосфору і повністю узгоджується з теорією відштовхування електронних пар валентних оболонок. В твердому ж стані пентахлорид фосфору має іонниу будову. Його кристали сформовані з тетраєдричних катіонів PCl та октаєдричних аніонів PCl. В полярних розчинниках сполука дисоціює на ці ж іони 2 PCl5 [PCl][PCl6−] а при сильнішому розведенні — з утворенням вільного хлорид-аніона PCl5 [PCl]Cl−
Отримання PCl5 отримують хлоруванням PCl3.R. N. Maxson,"Phosphorus Pentachloride" Inorganic Syntheses 1939, vol. 1, pp. 99–100. Річне світове виробництво пентахлориду фосфору становить близько 10 тис. тон. PCl3 + Cl2 PCl5 (ΔH = −124 кДж/моль)
Хімічні властивості Атом фосфору в PCl5 збіднений електронами і виступає як сильний електрофільний центр. Завдяки цьому пентахлорид фосфору активно реагує з практично будь-якими нуклеофілами вступаючи в реакції заміщення атомів хлору, чи приєднання основ Льюїса до атома фосфору. Реакції заміщення Пентахлорид фосфору бурхливо взаємодіє з водою з утворення ортофосфорної кислоти та хлороводню. PCl5 + 4 H2O → H3PO4 + 5 HCl При недостачі води реакція зупиняється на стадії : PCl5 + H2O → POCl3 + 2 HCl
Зі спиртами реакція може протікати з утворенням різних продуктів в залежності від структури спирту та співвідношення реагентів. Часто відбувається перетворення аліфатичних спиртів на алкілхлориди: PCl5 + 2ROH → POCl3 + RCl + HCl
Аналогічно відбувається перетворення карбонових кислот на хлорангідриди: PCl5 + 2RCOOH → POCl3 + RCOCl + HCl Висока стабільність оксихлориду фосфору зумовлює також реакції PCl5 з багатьма неорганічними оксидами та кислотами:
Пентахлорид фосфору також здатен заміщувати на атоми хлору кисень амідних груп утворюючи так звані реактиви Вільсмаєра та деяких кетонних груп утворюючи дихлориди: PCl5 + Me2N-CH=O → POCl3 + [Me2N=CHCl]+[POCl4]- PCl5 + Ph2C=O → POCl3 + Ph2CCl2 Окисно-відновні реакції Ступінь окислення +5 для фосфору є найстабільнішою, тому PCl5 рідко виступає у ролі відновника чи окисника. Сильне нагрівання PCl5 може призводити до відщеплення молекули хлору PCl5 → PCl3 + Cl2 Також при нагріванні можливе окисне хлорування й інших сполук. PCl5 + 2NO2 → PCl3 + 2NO2Cl
Реакції приєднання Пентахлорид фосфору здатен виступати як кислота Льюїса та приєднувати сполуки, що мають вільну електронну пару з утворенням сполук гексакоординованого фосфору. Прикладом таких реакцій є взаємодія з піридином: PCl5 + C5H5N → C5H5NPCl5 Бідентатні ліганди здатні заміщувати частину атомів хлору, утворюючи похідні, аналогічні комплексам металів. PCl5 + → [(bipy)PCl4]+Cl-
Посилання
Зовнішні посилання The period 3 chlorides International Chemical Safety Card 0544 CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards