Fosfazeni
I fosfazeni sono una famiglia di composti chimici contenenti formalmente un doppio legame tra fosforo e azoto. Si possono considerare derivati da H3P=NH o da HP=NH.[1]
I membri più importanti sono i ciclofosfazeni e i polifosfazeni lineari. Questi ultimi hanno proprietà che li rendono interessanti per applicazioni biomediche, per la costruzione di membrane per elettroliti solidi in batterie al litio o celle a combustibile, per materiali ottici, elastomeri per l'industria aerospaziale e materiali antifiamma.[2]
Classificazione
[modifica | modifica wikitesto]I fosfazeni si possono suddividere in monofosfazeni, difosfazeni, ciclofosfazeni e polifosfazeni lineari.[3]
Monofosfazeni
[modifica | modifica wikitesto]Hanno formula generale R3P=N–R', e sono noti anche col nome di iminofosforani. Una tipica reazione di sintesi è la seguente:[4]
- R3PCl2 + R'NH2 → R3P=N–R' + 2HCl
Si conoscono numerosissimi fosfazeni di questo tipo; i più comuni sono i derivati clorurati tipo Cl3P=N–R ottenuti facendo reagire pentacloruro di fosforo e ammine primarie.[5]
Difosfazeni
[modifica | modifica wikitesto]Hanno formula generale R3P=N–PR'2 o R3P=N–P(=O)R'2.
Ciclofosfazeni
[modifica | modifica wikitesto]Hanno formula generale (R2PN)n. I composti più importanti e più studiati sono quelli con n = 3 e 4, ma si conoscono derivati clorurati con n compreso tra 3 e 8 e derivati fluorurati con n compreso tra 3 e 19.[5]
I due composti più comuni, (Cl2PN)3 e (Cl2PN)4, si formano per reazione tra PCl5 e NH4Cl in solventi clorurati. Il meccanismo di reazione è complicato, ma una stechiometria complessiva si può scrivere come:[3]
- nPCl5 + nNH4Cl → (Cl2PN)n + 4nHCl
Le strutture di Lewis sono in genere disegnate alternado legami singoli e doppi nell'anello, ma le misure cristallografiche indicano che all'interno di uno stesso anello tutte le distanze di legame tra fosforo e azoto sono uguali. Le distanze P–N risultano minori di quelle attese per un legame semplice, indicando un coinvolgimento di legame π, ma non si è ancora ottenuta un soddisfacente descrizione del legame nell'anello. Gli anelli a sei termini risultano planari, mentre gli anelli a otto o più termini sono increspati, come illustrato nelle figure per (Cl2PN)3 e (Cl2PN)4.[6]
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Polifosfazeni lineari
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Contengono catene costituite da unità (R2P=N)n, dove n può arrivare a più di 10 000 e il peso molecolare superare il milione. Si ottengono per polimerizzazione a caldo di (Cl2PN)3. Gli atomi di cloro nel polimero formato sono molto reattivi e possono essere facilmente sostituiti con una varietà di gruppi nucleofili sia organici che organometallici, permettendo di ottenere materiali con caratteristiche diversissime e un ampio spettro di applicazioni. Alcuni campi di applicazione sono:[2][3]
- applicazioni biomediche, ad esempio per ottenere microsfere o membrane biocompatibili per rilascio controllato di farmaci
- membrane per trasporto di ioni, da utilizzare in accumulatori al litio o celle a combustibile
- materiali ottici, per ottenere polimeri modulandone l'indice di rifrazione, il colore e altri parametri per ottica non lineare
- elastomeri, ad esempio per ottenere materiali che siano chimicamente resistenti e rimangano flessibili in un campo molto ampio di temperature
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Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ IUPAC 1997
- ^ a b Allcock 2006
- ^ a b c Cotton et al. 1999, p. 405.
- ^ Greenwood e Earnshaw (1997), p. 535.
- ^ a b Haiduc 2006
- ^ Housecroft e Sharpe 2008
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- (EN) H. R. Allcock, Polyphosphazenes, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia200, ISBN 978-0-470-86210-0.
- (EN) F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo e M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6ª ed., Wiley-Interscience, 1999, ISBN 978-0-471-19957-1.
- (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
- (EN) I. Haiduc, Phosphorus-Nitrogen Compounds, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia186, ISBN 978-0-470-86210-0.
- (EN) C. E. Housecroft e A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 3ª ed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2008, ISBN 978-0-13-175553-6.
- (EN) IUPAC, Phosphazenes, in A. D. McNaught and A. Wilkinson (a cura di), Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"), 2ª ed., Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI:10.1351/goldbook, ISBN 0-9678550-9-8.
Altri progetti
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