リン化ナトリウム

リン化カリウム(K₃P)と同様に、固体のNa₃Pはリン原子を中心にした五配位型である^[1]。気相では、分子状のNa₃P及びリン化リチウム(Li₃P)はどちらも、中央のリン原子の孤立電子対とともに三角錐型を形成している。

Na₃Pの合成は、19世紀中盤に初めて報告された。フランスの科学者アレクサンドル・ボードリモンは、溶融したナトリウムと五塩化リンを反応させることでNa₃Pを合成した^[4]。

${\displaystyle {\ce {8Na(l)\ + PCl5 -> 5NaCl\ + Na3P}}}$

多くの異なる合成法が記載されている。可燃性と毒性のため、Na₃Pやその関連の塩は通常in situで合成される。白色のリンがナトリウム-カリウム合金で還元され、リン化物塩となる^[5]。

この変換は良く研究されており、リンは150℃のオートクレーブ中、5時間でNa₃Pを生成する^[6]。

${\displaystyle {\ce {P4\ + 12Na -> 4Na3P}}}$

この反応は常圧で起こるが、温度勾配を用いて不揮発性のNa₃P相(x < 3)を作り、その後、さらにナトリウムと反応させる^[7]。ナフタレンのような電子伝達剤が用いられることもある。この場合、ナフタレンは可溶性のラジカルアニオンを形成し、より速くリンを還元する^[8]。

Na₃Pは、反応性の高いリン化物アニオンの供給源になる。この物質は全ての溶媒に不溶であるが、酸と関連する給電子剤の懸濁液に反応し、PM₃型の誘導体を形成する^[5]。

${\displaystyle {\ce {Na3P\ + 3M+^5 -> M3P (M = H, Me3Si)}}}$

トリメチルシリル誘導体は"P³⁻"と等価であるが、揮発性 (b.p. 30-35 C @ 0.001 mm Hg) で可溶性である。

高温のN,N-ジメチルホルムアミドを溶媒としてNa₃Pを塩化インジウム(III)で処理することで、半導体のリン化インジウムが生成する。この過程で、金属ナトリウムと白色のリンからリン化物試薬が生成し、すぐにインジウム塩と反応する^[9] 。

${\displaystyle {\ce {3Na\ + P -> Na3P}}}$

${\displaystyle {\ce {Na3P\ + InCl3 -> InP\ + 3NaCl}}}$

産業的には、Na₃Pは、リン化亜鉛、リン化アルミニウムと合わせて、ポリマー合成の触媒としても用いられる。3種類の触媒からNa₃Pが除かれると、プロピレンや4-メチル-1-ペンテンの重合は効率的に行われなくなる^[10]。