Trimethylfosfaan

Sjabloon:Infobox chemische stof Trimethylfosfaan, ook wel trimethylfosfine genoemd, is een organische fosforverbinding met de formule $\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3$, wat vaak afgekort wordt tot $\mathrm{P}\mathrm{M}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3$. Het is een kleurloze vloeistof met een voor veel mensen onplezierige lucht. Deze lucht is karakteristiek voor veel alkylfosfanen. De verbinding wordt veel als ligand toegepast in de coördinatiechemie.

Synthese

$\mathrm{P}\mathrm{M}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3$ kan bereid worden via de reactie van trifenylfosfiet met methylmagnesiumchloride:

$3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{P}(\mathrm{O}\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{B}\mathrm{u}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}$

De synthese wordt uitgevoerd in dibutylether waaruit het door het verschil in kookpunt (142°C voor de ether, 39°C voor het fosfaan) makkelijk gedestilleerd kan worden.

Structuur

De vorm van het molecuul is dat van een driezijdige pyramide met een vrijwel perfecte C_3v symmetrie. De C-P-C bindingshoek is ongeveer 98,6°. Deze hoek is in overeenstemming met het feit dat fosfor voornaamelijk de 3p-orbitalen voor de binding gebruikt en dat er vrij weinig sp-hybridisatie in fosfor optreedt, een veel voorkomend verschijnsel in de fosforchemie. Het gevolg is dat het vrije elektronenpaar van fosfor zich in een voornamelijk s-orbitaal bevindt, net als in fosfine, $\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$.

Reacties

Structuur van $\mathrm{W}[\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3]{\phantom{A}}_5$.

Met een pK_z van 8,65 is trimetylfosfaan in staat met sterke zuren een proton te accepteren en (na verwijderen van het oplosmiddel) zouten van het type $[\mathrm{H}\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{+}]\mathrm{X}{\phantom{A}}^{-}$ te geven. Deze reactie is reversibel.

Met sterke basen, zoals alkyllithium-verbindingen wordt aan één van de methylgroepen een waterstof-ion onttrokken en ontstaat $\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{L}\mathrm{i}$.

$\mathrm{P}(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3$ wordt makkelijk geoxideerd tot trimethylfosfineoxide. Met broommethaan wordt, analoog aan de reactie van trimethylamine met die stof, tetramethylfosfoniumbromide gevormd..

Coördinatieverbindingen

Trimethylfosfine is een sterk basische ligand die met vrijwel alle metalen coördinatieverbindingen vormt. Als ligand heeft de stof een kegelhoek van 118°. Deze hoek geeft een indicatie van de sterische eisen die de ligand stelt, en daarmee ook hoe de ligand aan metalen kan binden.

Als tamelijk compact fosfine kunnen meerdere $\mathrm{P}\mathrm{M}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3$-moleculen aan één overgangsmetaal-centrum binden, bijvoorbeeld $\mathrm{P}\mathrm{t}(\mathrm{P}\mathrm{E}\mathrm{t}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_4$ Met zilverjodide wordt een lucht-stabiele vaste stof gevormd, $\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{I}(\mathrm{P}\mathrm{M}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3)$, waaruit bij verwarmen weer trimethylfosfaan vrijkomt.

Veiligheid

$\mathrm{P}\mathrm{M}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3$ is een toxische en pyrofore stof. Na oxidatie met natriumhypochloriet of waterstofperoxide tot trimethylfosfineoxide is het relatief velig te hanteren.