Un compuestu organofosforado o compuestu de organofósforo ye un compuestu orgánicu degradable que contién enllaces fósforu-carbonu (sacante los ésteres de fosfatu y fosfito), utilizaos principalmente nel control de plagues como alternativa a los hidrocarburos clorados que persisten nel ambiente. La química de los organofosforados ye la ciencia qu'estudia les propiedaes y la reactividá de los compuestos organofosforados. El fósforu comparte'l grupu 15 de la tabla periódica col nitróxenu y otros elementos. Los compuestos de nitróxenu y los compuestos de fósforu son un tanto similares.Dillon, K. B.; Mathey, F.; Nixon, J. F. Phosphorus. The Carbon Copy; John Wiley & Sons, 1997. ISBN 0-471-97360-2Quin, L. D. A Guide to Organophosphorus Chemistry; John Wiley & Sons, 2000. ISBN 0-471-31824-8Racke, K.D., 1992. Degradation of organophosphorus insecticides in environmental matrices. In: Chambers, J.E., Levi, P.E. (Eds.), Organophosphates: Chemistry, Fate, and Effects. Academic Press, San Diego, pp. 47–73.
La definición de los compuestos organofosforados ye variable, lo que puede llevar a tracamundiu. En química industrial y ambiental, un compuestu organofosforado precisa contener solamente un sustituyente orgánicu, pero nun precisa tener un enllaz direutu P-C. Asina la mayoría de los insecticides, como por casu el malatión, inclúyense de cutiu nesta clase de compuestos.
Estáu d'oxidación, númberu de coordinación y valencia P'ayudar a establecer los enllaces d'un átomu de fósforu nun compuestu organofosforado empléguense tres números.
NC Símbolos Fórmula xeneral Grupu de compuestos 1 σ11n R—P Fosfinidenos 1 σ1λ³ R—CP Fosfoalquinos 2 σ2λ³ R2C=P—R Fosfoalquenos 2 σ2λ³ RO—P=O Oxofosfinos 2 σ2λ³ R—P=S Tioxofosfinos 2 σ2λ³ R—N=P Iminofosfinos 2 σ2λ³ R—P=P—R Difosfenos 2 σ2λ2 R2P+ Catión fosfenio 3 σ³λ³ R3P Fosfines 3 σ³λ³ R—PX2 Dihaluro alquilfosfonoso 3 σ³λ³ R2P—X Haluru de dialquilfosfino 3 σ³λ³ R—P(OR)2 Dialquilfosfonito 3 σ³λ³ (RO)3P Trialquilfosfito 3 σ³λ5 R—PO2 Dioxofosforanos 3 σ³λ5 RO—PO2 Alquilmetafosfato 3 σ³λ5 R—P(O)(=CH2) Metilenoxofosforano 3 σ³λ5 R—P(=CR2)2 Bis(metilen)fosforano 4 σ4λ4 R4P+ Ion fosfonio 4 σ4λ5 R—P(O)(OH)2 Ácidu fosfónico 4 σ4λ5 R2—P(O)(OH) Ácidu fosfínico 4 σ4λ5 R3—P(O) Óxidu de fosfina 4 σ4λ5 RO—P(O)(OH)2 alquilfosfato 4 σ4λ5 (RO)2P(O)(OH) dialquilfosfato 4 σ4λ5 (RO)3P(O) trialquilfosfato 5 σ5λ5 R5P fosforanos 6 σ6λ6 R6P- Ensin nome común
Estáu d'oxidación o númberu d'oxidación: Nun modelu d'enllaz iónicu, ye la carga iónica que queda en cada átomu dempués d'aplicar unes reglesPrincipios básicos de química. Harry B. Gray, Gilbert P. Haight. Editorial Reverteé, 1981. ISBN 8429172009 Páx. 5.9 qu'asignen los Par d'electrones pares d'electrones compartíos a los átomos más electronegativos.Química organometálica de los metales de transición. Robert H. Crabtree. Ediciones de la Universitat Jaume I, 1997. ISBN 8480211342 Páx. 55 El fósforu puede adoptar diversos estado d'oxidación, y ye nabitual clasificar a los compuestos organofosforados sobre la base de que sían derivaos del fósforu (V) o del fósforu (III), que son les clases predominantes de compuestos de fósforu.
Na nomenclatura de sustitución de la IUPAC, una nomenclatura descriptiva qu'entá ye pocu utilizada, pa nomar los compuestos de fósforu y otros elementos que nun presenten el númberu d'enllaz estándar empleguen la convención λ (lambda).Convenciones kappa, lambda y delta. Jesús Marcos Segura. Química ya Industria de l'Asociación Nacional de Químicos d'España. 554, xunetu-agostu, 22-28, 2004. Al pie de ella emplega'l número de coordinación σ.
El númberu de coordinación, que se representa poles lletres griegues sigma σ con un superíndice, ye'l númberu d'átomos a los que ta direutamente enllazáu l'átomu central, o'l númberu d'enllaces σ que forma l'átomu central.A guide to organophosphorus chemistry. Louis D. Quin. Wiley-IEEE, 2000. ISBN 0471318248 Páx. 8 El número de coordinación δ del fósforu puede variar ente 1 y 6.
Na convención lambda, el númberu total d'enllaces n ente un elementu y los sos átomos vecinos indícase como λn, llamáu valencia λ. El símbolu λ5-fosfano indica que'l fósforu enllazar con cinco hidrógenos, esto ye, el símbolu λ utilizar pa indicar que'l fósforu presenta un estáu de valencia non estándar (l'estándar ye 3) y el superíndice indica cinco enllaces con hidróxenu.
Nesti sistema, la fosfina o fosfano ye un compuestu σ³λ³. Nun compuestu σmλn, l'átomu de fósforu ta xuníu a m átomos por aciu un total de n enllaces.
Una clasificación de los compuestos organofosforados, según el númberu de coordinación Na tabla de la derecha amuésense diversos grupos de compuestos organofosforados, según el so distintu númberu de coordinación (NC) y les sos valencies lambda, λ.
Compuestos organofosforados de fósforu(V)
Ésteres de fosfatu y amidas
Los ésteres fosfóricos o ésteres fosfatu tienen la estructura xeneral P(=O)(O)3 na que'l fósforu tien estáu d'oxidación 5+, P (V). Estes especies son de gran importancia teunolóxica como axentes ignífugos y plastificantes. A falta d'un enllaz P-C, estos compuestos nun son téunicamente compuestos organofosforados, sinón ésteres del ácidu fosfórico. Na naturaleza atopen munchos derivaos, como la fosfatidilcolina. Los ésteres fosfóricos son sintetizaos por alcoholisis d'oxicloruro de fósforu. Tamién se conoz una variedá de derivaos mestos amido-alcoxo, por casu la ciclofosfamida que ye una melecina d'importancia médica contra'l cáncer. Tamién los derivaos que contienen el grupu tiofosforilo (P=S) ente los que s'atopa'l pesticida malatión. Los organofosforados preparaos a mayor escala son los ditiofosfatos de cinc, un aditivu p'aceite de motor. Dellos millones de kilogramos d'esti complexu de coordinación prodúcense añalmente pola reacción d'alcoholes con pentasulfuro de fósforu.Jürgen Svara, Norbert Weferling, Thomas Hofmann “Phosphorus Compounds, Organic” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley-VCH, Weinheim, 2006.
thumb|center|800px|Dalgunos compuestos organofosforados y compuestos rellacionaos: fosfatidilcolina, malatión, ciclofosfamida, trifenilfosfato y ditiofosfato de cinc.
Nel mediu ambiente, estos compuestos degradar por hidrólisis pa producir finalmente'l fosfatu y el alcohol o l'amina orgánica de la que se deriven.
Acedos fosfónico, fosfínico y los sos ésteres
Los fosfonatos son ésteres del ácidu fosfórico y tienen la fórmula xeneral RP(=O)(O)2. Los fosfonatos tienen munches aplicaciones téuniques, como por casu, el glifosatu, más conocíu como Roundup, un yerbicida. Cola fórmula (HO)2P(O)CH2NHCH2CO2H, esti deriváu de la glicina ye unu de los yerbicíes más utilizaos. Los bifosfonatos (dacuando llamaos bisfosfonatos, denominación correuta de la IUPAC) son una clase de fármacos pa tratar la osteoporosis.Bifosfonatos y osteoporosis posmenopáusica. Joaquín Calaf Alsina. Scientific Communication Management, 2003. ISBN 8475926673 144 páxines El gas nervioso axente sarín, que contién los enllaces C-P y F-P, ye un fosfonato.
Los fosfinatos con dos enllaces C-P, tienen la fórmula xeneral R2P(=O)(O). Un miembru comercialmente significativu ye la yerbicida glufosinato. Similar al glifosatu que se mentó enantes, tien la estructura CH3P(O)(OH)CH2CH2CH(NH2)CO2H.
center|800 px|thumb|Exemplos ilustrativos de fosfonatos y fosfinatos nel orde indicáu: Sarín (fosfinato), glifosatu (fosfonato), fosfomicina (fosfonato), acedu zoledrónico (fosfonato) y glufosinato (fosfinato). En disolución aguacienta, loc acedos fosfónicos se ionizan pa dar los correspondientes organofosfonatos.
La reacción de Michaelis-Arbuzov ye'l principal métodu pa la síntesis d'estos compuestos. Por casu, el dimetilmetilfosfonato (ver figura anterior) surde de la reorganización de trimetilfosfito, que ye catalizada pol yoduro de metilu. Na reacción de Horner-Wadsworth-Emmons y na homologación de Seyferth-Gilbert, los fosfonatos utilizar en reacciones con compuestos carbonilo. La reacción de Kabachnik-Campos ye un métodu pa la preparación de aminofosfonatos. Estos compuestos contienen un enllaz bien inerte ente'l fósforu y el carbonu. Arriendes d'ello, se hidrolizan pa dar derivaos del ácidu fosfónico y fosfínico, pero non fosfatu.
Óxidos de fosfina y compuestos rellacionaos con enllaz P-N
Los óxido de fosfina (designación δ³λ³) tienen la estructura xeneral R3P=O con estáu d'oxidación formal 5+, P (V). Los óxidos de fosfina formen enllaces d'hidróxenu y dalgunos, poro, son solubles n'agua. L'enllaz P=O ye bien polar con un momentu dipolar de 4.51 D pal óxidu de trifenilfosfina. Compuestos rellacionaos colos óxidos de fosfina son les imides (R3PNR') y calcogenuros rellacionaos (R3PE, onde Y= S, Se, Te). Estos compuestos son dalgunos de los compuestos organofosforados térmicamente más estables, pero pocos son útiles en cantidaes significatives.
Sales de fosfonio y fosforanos
Los sales de fosfonio tienen la fórmula [PR4+]X- pos inclúin l'ión fosfonio, R4P+. Estes especies son compuestos tetraédricos de fósforu (V). Dende'l puntu de vista comercial, el miembru más importante ye cloruru de tetrakis(hidroximetil)fosfonio, [P(CH2OH)4]Cl, que s'utiliza como retardante del fueu nel sector testil. Aproximao 2 millones de kg prodúcense añalmente d'esti cloruru y del sulfatu d'esi catión. Llograr por reacción de fosfines con formaldehídu en presencia d'un ácidu mineral:
PH3 + HX + 4 CH2O → [P(CH2OH)4+]X-
Una gran variedá de sales de fosfonio pueden preparar por alquilación y arilación de organofosfinas:
PR3 + R'X → [PR3R'+]X-
La metilación de trifenilfosfina ye'l primer pasu na preparación del reactivu de Wittig.
center|580px|thumb|Compuestos de fósforu (V): l'ión fosfonio, P(CH2OH)4+, dos estructures de resonancia pal reactivu de Wittig, Ph3PCH2, y el pentafenilfosforano, un raru compuestu de pentaorganofósforo. Nota: Ph representa'l grupu fenilo C6H5
El fosforano padre (δ5λ5) ye PH5 y nun ye conocíu. Son abondo comunes otros compuestos rellacionaos conteniendo halogenuros y otros sustituyentes orgánicos de fósforu. Aquellos derivaos con cinco sustituyentes orgánicos son raros, anque ye conocíu P(C6H5)5, que deriva del tetrafenilfosfonio, P(C6H5)4, por reacción con fenillitio.
Los iluros de fósforu son fosforanos insaturados, conocíos como reactivos de Wittig, por casu, CH2P(C6H5)3. Estos compuestos deriven del fósforu tetraédricu (V) y considérense rellacionaos de los óxido de fosfina. Tamién se deriven de los sales de fosfonio, pero por desprotonación, non por alquilación.
Compuestos organofosforados de fósforu(III)
Fosfitos, fosfonitos y fosfinitos
Los fosfitos, dacuando llamaos ésteres fosforosos o ésteres de fosfito, tienen la estructura xeneral P(O)3, presentando'l fosforo un estáu d'oxidación +3, P(III). Estes especies deriven de l'alcoholisis del tricloruro de fósforu:
PCl3 + 3 ROH → P(OR)3 + 3 HCl
La reacción ye xeneral, polo que se conocen un gran númberu d'especies. Los fosfitos emplegar na reacción de Perkow y la reacción de Michaelis-Arbuzov. Tamién sirven como amestandos na química organometálica.
Tamién esisten compuestos entemedios ente los fosfitos y les fosfines: son los fosfonitos, P(O)2R'), y los fosfinitos, P(O)R'2. Estes especies llograr a partir de reacciones de alcoholisis de los correspondientes cloruros fosfonoso y fosfínoso, PClR'2 y PCl2R' respeutivamente).
Fosfines
El principal compuestu de la fosfines ye PH3, llamáu fosfina, anque'l so nome aconseyáu pola IUPAC ye fosfano.Gold Book IUPAC: Link La sustitución d'unu o más átomos d'hidróxenu por un sustituyente orgánicu (arriendo, arilo), forma una organofosfina, PH3−xRx, xeneralmente llamada tamién fosfina.
540px|thumb|center|Dellos compuestos organofosforados amenorgaos: un complexu d'un amestando pinza de organofosfina, la difosfina quiral utilizada en catálisis homoxénea, la fosfina primaria, PhPH2, y el compuestu de fósforu (I), (PPh)5..
Comparanza ente fosfines y aminas thumb|120px|right|Fosfina terciaria thumb|120px|right|Amina terciaria