Tribromuro di fosforo

Tribromuro di fosforo
Struttura del composto
Nome IUPAC
Tribromuro di fosforo
Nomi alternativi
Tribromofosfina Bromuro fosforoso
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	PBr3
Massa molecolare (u)	270,69
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	7789-60-8
Numero EINECS	232-178-2
PubChem	24614
SMILES	P(Br)(Br)Br
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,852
Temperatura di fusione	−41,5 °C (231,7 K)
Temperatura di ebollizione	173,2 °C (446,4 K)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	314 - 335 - EUH014
Consigli P	280 - 301+330+331 - 305+351+338 - 309+310

Il tribromuro di fosforo è un composto di formula PBr₃. A temperatura e pressione ambiente si presenta come un liquido trasparente fumante (a causa della reazione con l'umidità dell'aria). È tossico, ed è caratterizzato da un odore penetrante. È un reagente piuttosto comune nella sintesi organica. Il tribromuro di fosforo è anche un agente di soppressione delle fiamme libere.

Proprietà chimico-fisiche

L'angolo di legame Br-P-Br nel tribromuro di fosforo è pari a 101,0°. A temperatura ambiente è un liquido, avendo temperatura di fusione a −41,5 °C e temperatura di ebollizione a 173,2 °C.

Preparazione

Il tribromuro di fosforo viene preparato per trattamento del fosforo rosso con bromo:

${\ce {2 P + 3 Br2 -> 2 PBr3}}$

Per prevenire la formazione del pentabromuro di fosforo (PBr₅), si utilizza un eccesso di fosforo rosso. Il prodotto stesso di reazione viene usato come diluente per la sintesi, poiché la reazione richiede un attento controllo a causa della sua natura esotermica.

Reattività

Il tribromuro di fosforo, esattamente come il trifluoruro di fosforo (PF₃) e il tricloruro di fosforo (PCl₃), manifesta sia proprietà di base di Lewis sia proprietà di acido di Lewis . Per esempio, con BBr₃, il tribromuro di fosforo si comporta da base di Lewis formando l'addotto 1 : 1 Br₃B^--⁺PBr₃. Allo stesso tempo, il tribromuro di fosforo può reagire come acido di Lewis in diverse reazione, per esempio con alcoli, acidi carbossilici e ammine.

In particolare, la reazione più importante (e ampiamente sfruttata nella sintesi organica) che coinvolge il tribromuro di fosforo come reattivo è la conversione degli alcoli nei corrispondenti bromuri alchilici. Tutt'e tre gli atomi di bromo possono essere trasferiti:

${\ce {PBr3 + 3 ROH ->3 RBr + H3PO3}}$

Il meccanismo prevede l'iniziale attacco dell'ossigeno dell'alcol al fosforo del reattivo, con espulsione dello ione bromuro. Tale ione, nel secondo step, dà luogo ad una reazione S_N2 sul carbonio cui è legato il gruppo OH dell'alcol. Essendo una reazione S_N2, risulta evidente come la trasformazione sia relativamente facile con alcoli primari (e secondari), mentre sia più difficili con alcoli terziari; altresì, se il carbonio cui è legato il gruppo OH è chirale, si verifica una inversione della configurazione durante la trasformazione nel bromuro alchilico.

L'uso di tribromuro di fosforo per la conversione di alcoli in bromuri alchilici è auspicabile rispetto all'uso dell'acido bromidrico. Il tribromuro di fosforo infatti fornisce migliori rese ed evita problemi di rearrangiamento dei carbocationi (dal momento che prevede appunto un meccanismo di tipo S_N2, piuttosto che S_N1)

In una reazione analoga, il tribromuro di fosforo può convertire gli acidi carbossilici in bromuri acilici, sebbene questi siano altamente instabili, rispetto ai corrispondenti cloruri acilici:

${\ce {PBr3 + 3 RCOOH -> 3 RCOBr + H3PO3}}$

Tale reazione comunque è uno step fondamentale nell'alogenazione di Hell-Volhard-Zelinsky. In effetti, un altro uso del tribromuro di fosforo (stavolta come catalizzatore) è proprio correlato all'alogenazione in α di un acido carbossilico.

Date le caratteristiche di reattività, il tribromuro di fosforo è un quindi un reagente piuttosto diffuso, anche nella sintesi di farmaci come l'alprazolam, il metoesital sodico e il fenoprofene.

Pericoli

Il tribromuro di fosforo si trasforma spontaneamente nell'acido bromidrico (corrosivo), è altamente tossico e reagisce violentemente con acqua e alcoli. Quando impiegato in reazioni che producono l'acido fosforoso come sottoprodotto, in condizioni di distillazione, il tribromuro di fosforo può decomporre a 160 °C nella fosfina (PH₃) che può causare esplosioni a contatto con l'aria.

Bibliografia

• Greenwood, N. N. e Earnshaw, A., Chimica degli elementi, volume 1, PICCIN.
• Bertini, I. e Mani, F., Chimica Inorganica, CEDAM, ISBN 978-88-13-16631-1.
• Lee, J. D., Chimica Inorganica, PICCIN, 2000, ISBN 978-88-29-91528-6.

Voci correlate

• Trifluoruro di fosforo
• Tricloruro di fosforo
• Triioduro di fosforo

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