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硫化リンは、リンと硫黄のみを含む無機化合物のグループを構成します。これらの化合物の化学式はP 4 S n （ n ≤ 10）です。商業的に重要なものは 2 つあり、五硫化リン（P 4 S 10）は他の有機硫黄化合物の製造のためにキロトン規模で製造され、三硫化リン（P 4 S 3 ）は「どこでも着火できるマッチ」の製造に使用されます。
P 4 S 3とP 4 S 10の他にも硫化リンはいくつかある。これらの硫化リンのうち 6 つは異性体として存在する: P 4 S 4、 P 4 S 5、 P 4 S 6、 P 4 S 7、 P 4 S 8、および P 4 S 9。これらの異性体はギリシャ文字の接頭辞で区別される。接頭辞は異性体の発見順に基づいており、構造に基づいているわけではない。[1]既知の分子状硫化リンはすべて、4 つのリン原子の四面体配列を含む。[2] P 4 S 2も知られているが、-30 °C 以上では不安定である。[3]
硫化リンモノマー（PS）は非常に不安定で、高温でのみ存在します。その結合は約55kcal/molで、長さは約2.4 オングストロームです。[4]
準備
これらの化合物を製造する主な方法は、リンと硫黄の混合物の熱分解です。生成物の分布は、 31 P-NMR 分光法で分析できます。より選択的な合成には、次の方法があります。
- 脱硫、例えばトリフェニルホスフィンの使用、および補完的に、
- トリフェニルアルシン硫化物を用いた硫化。[5] [6]
P 4 S 3
リンセスキ硫化物は、赤リンを450 K以上の硫黄で処理し、[7]二硫化炭素とベンゼンで慎重に再結晶化することによって製造されます。別の方法としては、不活性で不燃性の溶媒中で白リンと硫黄を制御された状態で融合させる方法があります。[8]
P 4 S 4
P 4 S 4のα型およびβ型は、対応するP 4 S 3 I 2異性体を((CH 3 ) 3 Sn) 2 Sで処理することによって調製できる: [7]
P 4 S 3 I 2 は、リン、硫黄、ヨウ素の化学量論量の反応によって合成できます。
P 4 S 5
P 4 S 5は、光と触媒量のヨウ素の存在下で、二硫化炭素溶液中で化学量論量のP 4 S 3を硫黄と処理することによって製造できます。[9]次に、それぞれの生成物の分布を31P -NMR分光法を使用して分析します。
特に、α- P 4 S 5はP 4 S 10と赤リンの光化学反応によって容易に生成されます。 [7] P 4 S 5は加熱すると不安定になり、融点に達する前にP 4 S 3とP 4 S 7に不均化する傾向があることに注意してください。 [10]
P 4 S 6
P 4 S 6はトリフェニルホスフィンを用いてP 4 S 7から硫黄原子を抽出することによって作ることができる：[7]
α- P 4 S 5 をCS 2中でPh 3 AsSで処理すると、 α -P 4 S 6も生成します。[5] 2つの新しい多形 δ- P 4 S 6と ε- P 4 S 6 は、 α -P 4 S 4 をCS 2中でPh 3 SbSで処理することによって生成できます。[11]
P 4 S 7
P 4 S 7は対応する元素の直接結合によって最も簡便に作られ、最も精製しやすい二元系硫化リンの一つである。[12]
- P 4 + 7 S → P 4 S 7
P 4 S 8
β- P 4 S 8はα- P 4 S 7をCS 2中のPh 3 AsSで処理することによって生成され、α -P 4 S 7とβ- P 4 S 8の混合物が得られる。[5]
P 4 S 9
P 4 S 9は2つの方法で作ることができます。1つはP 4 S 3を過剰の硫黄で加熱する方法です。[7]もう1つの方法はP 4 S 7とP 4 S 10を1:2のモル比で加熱する方法で、 P 4 S 9が可逆的に生成されます。[11]
- P 4 S 7 + 2 P 4 S 10 ⇌ 3 P 4 S 9
P 4 S 10
P 4 S 10は最も安定した硫化リンの一つである。最も簡単に作れるのは、白リンと硫黄を真空管内で570 K以上に加熱することである。 [13]
- P 4 + 10 S → P 4 S 10
参照
- 三硫化二リン( P 2 S 3 )
参考文献
- ^ Jason, ME; Ngo, T.; Rahman, S. (1997). 「低温での硫黄によるリンの酸化における生成物とメカニズム」Inorg. Chem. 36 (12): 2633–2640. doi :10.1021/ic9614879.
- ^ Holleman, AF; Wiberg, E.無機化学。Academic Press: サンディエゴ、2001年。ISBN 0-12-352651-5。
- ^ Heal, HG 『硫黄、窒素、リンの無機複素環化学』 Academic Press: ロンドン、1980年ISBN 0-12-335680-6。
- ^ Almasi, Lucreţia (1971)。「硫黄とリンの結合」。Senning, Alexander (編)。有機および無機化学における硫黄。第 1 巻。ニューヨーク: Marcel Dekker。p. 43。ISBN 0-8247-1615-9LCCN 70-154612 。
- ^ abc Jason, ME (1997). 「ヒ素およびアンチモン硫化物から硫化リンへの硫黄の移動。いくつかのあまり一般的でない P 4 S n種の合理的合成」。Inorg . Chem. 36 (12): 2641–2646. doi :10.1021/ic9614881.
- ^ ノホトニック、H.; Blachnik、R. (1999)。 「Zwei neue Phosphorusulfide（2つの新硫化リン）」。有機体と化学の研究。625 (12): 1966 ～ 1968 年。土井:10.1002/(SICI)1521-3749(199912)625:12<1966::AID-ZAAC1966>3.0.CO;2-B。
- ^ abcde Catherine E. Housecroft、Alan G. Sharpe (2008)。「第15章：グループ15の元素」。無機化学、第3版。ピアソン。p. 484。ISBN 978-0-13-175553-6。
- ^ 「三硫化リン」、G. Brauer 編『無機化学分取ハンドブック』第 2 版、Academic Press、1963 年、NY、第 1 巻、563 ページ。
- ^ 「五硫化リン」、G. Brauer 編『無機化学分取ハンドブック』第 2 版、Academic Press、1963 年、NY、第 1 巻、565 ページ。
- ^ A. アーンショー、ノーマン・グリーンウッド (2002)。「リン」。元素化学、第 2 版。バターワース・ハイネマン。p. 508。ISBN 0750633654。
- ^ ab R. Bruce King (2005). 「リン」.無機化学百科事典、第2版. Wiley. p. 3711. ISBN 9780470862100。
- ^ 「七硫化リン」、G. Brauer 編『無機化学分取ハンドブック』第 2 版、Academic Press、1963 年、NY、第 1 巻、566 ページ。
- ^ 「二硫化二リン」、無機化学分取ハンドブック、第 2 版、G. Brauer 編、Academic Press、1963 年、NY、第 1 巻、567 ページ。