三ヨウ化リン

三ヨウ化リン：有機合成化学における重要な試薬

三ヨウ化[リン]は、化学式PI3で表される無機化合物です。赤色の固体で、水と激しく反応する性質を持ちます。その高い反応性から、取り扱いには注意が必要ですが、不安定であるという誤解は必ずしも正しくありません。実際、市販もされており、有機合成化学の分野で広く利用されています。

性質

PI3は、リン原子と3つのヨウ素原子が結合した構造を持ちます。P-I結合は双極子モーメントが小さく、二硫化炭素溶液中ではほぼ0になります。この結合は比較的弱く、PBr3やPCl3と比較して不安定で、標準生成エンタルピーは-46 kJ/mol(固体)と小さい値を示します。リン原子のNMR化学シフトは、H3PO4を0 ppmとした場合、178 ppmとなります。

反応

PI3は[水]]と容易に反応し、亜リン酸(H3PO3)とヨウ化水素]を生成します。この反応は非常に速く、発熱を伴います。さらに、PI3は強力な[[還元剤としての性質も示します。例えば、-78℃という低温下でもスルホキシドをチオエーテルに還元する能力を持ちます。一方、赤リンと共にヨウ化ブチル溶液中で加熱すると、P2I4に還元されることが知られています。

製造

PI3は、通常、白リンの二硫化炭素溶液にヨウ素を加えることで合成されます。この反応は、以下の化学式で表されます。


P4 + 6I2 → 4PI3


別の合成法としては、三塩化[リン]と特定の金属ヨウ化物またはヨウ化水素を反応させる方法も知られています。

用途

PI3の最も重要な用途は、実験室におけるアルコールのヨウ化アルキルへの変換です。一級アルコールや二級アルコールを基質として用いることができ、多くの場合、アルコールの存在下で赤リンとヨウ素を反応させることで、PI3をその場で発生させて反応を行います。代表的な例として、メタノールからヨードメタンの合成が挙げられます。この反応は、以下の化学式で表されます。


PI3 + 3CH3OH → 3CH3I + H3PO3


生成するヨウ化アルキルは、求核置換反応やグリニャール試薬の合成などに用いられ、有機合成化学において非常に重要な中間体となります。

安全性への懸念

PI3の合成や取り扱いには、その高い反応性から細心の注意が必要です。また、温和な条件で合成できることから、違法薬物の密造に利用される可能性も指摘されており、その取り扱いには厳格な管理が必要となります。

まとめ

三ヨウ化リンは、有機合成化学において重要な役割を果たす試薬です。その高い反応性と還元力を活かし、様々な化合物の合成に利用されています。しかし、取り扱いには注意が必要であり、安全性への配慮が不可欠です。

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