次亜リン酸

次亜リン酸の概要

次亜リン酸（Hypophosphorous acid, HPA）は、化学式H3PO2で表されるリンのオキソ酸であり、強力な還元剤として知られています。この化合物は無色で低融点の特性を持ち、水やジオキサン、アルコールに溶解する性質があります。次亜リン酸は一塩基酸であり、その化学式をHOP(O)H2と書くこともあります。次亜リン酸の塩は次亜リン酸塩と呼ばれ、互変異性体であるホスフィン酸（HP(OH)2）と平衡関係にあります。

合成方法

次亜リン酸は1816年にフランスの化学者ピエール・ルイ・デュロンによって初めて合成されました。工業的な合成方法としては、白リンをアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物と反応させることによって、次亜リン酸塩の水溶液を生成します。

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P4 + 4 OH− + 4 H2O → 4 H2PO−2 + 2 H2
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このプロセスでは、生成されるリン酸塩をカルシウム塩で処理することによって、選択的に沈殿させることが可能です。さらに、得られた化合物は硫酸などの非酸化性の強酸で処理することにより、純粋な次亜リン酸を単離することができます。

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H2PO−2 + H+ → H3PO2
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次亜リン酸は通常、50%の水溶液として流通しており、亜リン酸やリン酸に容易に酸化されます。そのため、単純に水を蒸発させる方法だけでは無水酸を得ることができません。純水の無水次亜リン酸は、ジエチルエーテルで水溶液を連続抽出することによって得ることができます。

性質

次亜リン酸はリン酸と同様に、P(═O)が強く選択されるP(═O)HからP–OHへの互変異性を示します。この分子は通常、50%水溶液として提供され、90℃程度までの加熱時には水と反応し、亜リン酸と水素ガスを生成します。

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H3PO2 + H2O → H3PO3 + H2
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110℃以上に加熱すると、亜リン酸とホスフィンに不均化する反応が起こります。

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3 H3PO2 → 2 H3PO3 + PH3
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反応特性

次亜[リン]]酸は、無機化合物の場合において、例えば[[クロム]を[クロム]に還元する反応が知られています。

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H3PO2 + 2 Cr2O3 → 4 CrO + H3PO4
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金属カチオンを金属に還元する性質により、多くの金属-次亜[リン]]酸錯体は不安定性を持つため、金属塩の話題が上がります。重要な金属塩の例としては、ニッケル塩である[Ni(H2O)62の性質が研究されています。

規制物質管理

次亜リン酸は、ヨウ素元素を還元してヨウ化水素酸を生成できる能力から、2001年に麻薬取締局にリストIの前駆体化学物質として指定されています。このため、アメリカ合衆国内では次亜リン酸およびその塩を取り扱う際には規制物質法や連邦規則集21巻に基づく厳格な管理が求められます。

有機合成における応用

次亜リン酸は有機化合物の合成でも重要な役割を果たします。アレンジアゾニウム塩を還元し、アミン置換基を取り除く反応に使用されます。また、フィッシャーエステル合成反応にも添加され、着色不純物の生成を防ぐ助けになります。さらに、ホスフィン酸誘導体の合成にも利用されます。

産業用途

次亜リン酸やその塩は、金属塩を還元して元の金属に戻すために使用されます。コバルト、銅、銀、マンガン、白金などの様々な遷移金属イオンに有効ですが、特にニッケルの還元に多く用いられ、工業的には無電解ニッケルめっきに利用されます。特に、次亜リン酸ナトリウムの形で使用されることが多いです。

次亜リン酸はその強力な還元特性から、化学合成や工業プロセスにおいて欠かせない化合物としての地位を確立しています。

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