Фосфоновые кислоты

Фосфоновые кислоты — тип фосфорсодержащих органических соединений.Общая формула R-PO(OH)₂. Есть связь «углерод-фосфор». Являются производными фосфористой кислоты. Один из важнейших типов фосфоорганических соединений.

Физические свойства

Гигроскопичные белые кристаллы, с четкими температурами плавления. В среднем — около 200°С

В спектрах ЯМР ³¹P химически сдвиги для фосфоновых кислот лежат в области 5-31 м д., полосы поглощения связи P=O в инфракрасных спектрах -в области 1150—1220 см⁻¹.

Химические свойства

образование солей с основаниями

Они бывают как кислыми, так и средними, в зависимости от количества объёмов основания и кислоты, так как фосфоновые кислоты двухосновны.

CH₃-PO(OH)₂+2NaOH=CH₃-PO(ONa)₂
CH₃-PO(OH)₂+NaOH=CH₃-PO(OH)(ONa)
образуют сложные эфиры и ангидриды.

Получение

Получают реакцией PCl₃ с водой и нитрилами

Применение

Используются в теплоэнергетике (их добавки ингибируют образование накипей и понижают жесткость воды), в нефте- и газодобыче, а также нефтепереработке (предотвращает гипсовые отложения в трубопроводах), в пищевой, парфюмерной и текстильной промышленности (добавки фосфоновых кислот ингибируют коррозию в автоклавах, входят в состав осветляющих композиций, стабилизируют вина и т. п.), при никелировании стали, как добавки к удобрениям), строительстве (замедлитель схватывания бетона и гипса). Являются основой для широкого класса боевых отравляющих веществ нервно-паралитического действия.

Важнейшие представители

Фосфонуксусная кислота HOOCCH2P(O)(OH)2 — самая обычная фосфоновая кислота, не считая её активности по отношению к вирусам.
Нитрилометиленфосфоновая кислота — сильная шестиосновная кислота (pK1 0,3, рК2 1,5, рК3 4,64, рК4 5,88, рК5 7,3, рК6 12,1). С неорг. и орг. основаниями образует соли. Окисляется пероксидами в N-оксид. В широком интервале рН образует устойчивые комплексы с катионами металлов. Получают по схеме: NH3+3CH2O+PCl3+6H20=N[CH2P(O)(OH)2]3+9НCl. Слабо выражены токсические свойства, трудно окисляется, температура всп. 200 °C, температура самовоспламенение — около 440 °C, нижний предел взрываемости аэровзвеси 400 г/м³. ПДК в воздухе населенных пунктов 0,05 мг/л, для водоемов 0,6 мг/л; ЛД50 ок. 2000 мг/кг (для теплокровных, при приеме внутрь). Все области применения фосфоновых кислот для неё характерны
Оксиэтилидендифосфорная кислота СН3С(ОН)[Р(О)(ОН)

Сильная пятиосновная к-та: рКа 1,7, 2,47, 7,28, 10,29 и 11,13. Разлагается при температуре около 250 °C (в водных р-рах разлагается при 140 °C); с основаниями образует соли. Избытком уксусного ангидрида ацетилируется по группе СОН; при обработке диазаалканами образует тетраэфиры. При нагр. претерпевают фосфонат-фосфатную перегруппировку.

т. пл. 198—200 °С; 350 кДж/кг, −1214 кДж/моль, −2177 кДж/моль. Растворимость (г/л): в воде-2300, в этаноле-700, ДМФА-125, ДМСО-200, 30%-ной уксусной к-те-1500; не раств. в ацетоне, углеводородах и алкилгалогенидах. В спектре ЯМР 31Р хим. сдвиг 19,3 м.д. (относительно 85%-ной Н3РО4); в спектре ПМР химический сдвиг 1,35 м.д. (СН3). Константа спин-спинового взаимод. для НССР 16 Гц.

Синтезируется из хлорида фосфора, воды и уксусной кислоты Используется в нефтедобывающей промышленности и теплоэнергетике (её добавки предотвращают отложение солей в котлах и трубопроводах), в сельском хозяйстве (регулятор роста зерновых и зернобобовых), в парфюмерии и косметике (стабилизатор изделий), в бытовой химии (входит в состав препаратов для отбеливания, удаления накипи и пятен)

Хорошо горит, температура самовоспломенения 220 °C (аэрогель) и 338 °C (аэрозоль)