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하이포아인산

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1. 개요

하이포아인산(H₃PO₂)은 인의 옥소산으로, 1816년 프랑스 화학자 피에르 루이 뒬롱에 의해 처음 제조되었다. 산업적으로는 백린을 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물과 반응시켜 하이포아인산염 수용액을 만들고, 이를 강한 비산화성 산으로 처리하여 얻는다. 하이포아인산은 일반적으로 50% 수용액으로 공급되며, 가열 시 아인산과 포스핀으로 불균등화 반응을 일으킨다. 이 분자는 차우토머리즘을 나타내며, 저온에서 물과 반응하여 아인산과 수소 기체를 생성하고, 고온에서는 불균등화 반응을 통해 아인산과 포스핀을 생성한다. 하이포아인산은 환원제 및 산소 제거제로 사용되며, 미국에서는 메스암페타민 제조에 사용될 수 있어 규제 대상이며, 무전해 니켈 도금에 널리 사용된다.

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하이포아인산 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
하이포아인산의 골격 모델
하이포아인산의 골격 모델
하이포아인산의 공-막대 모델
하이포아인산의 공-막대 모델
IUPAC 이름포스핀산
다른 이름하이드록시(옥소)-λ5-포스판
하이드록시-λ5-포스파논
옥소-λ5-포스파놀
옥소-λ5-포스핀산
포스폰산 (마이너 호변 이성질체)
식별
표준 InChI1S/H3O2P/c1-3-2/h3H2,(H,1,2)
표준 InChI 키ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N
CAS 등록번호6303-21-5
UNII8B1RL9B4ZJ
PubChem CID3085127 (2H3)
ChemSpider ID10449263
10459437 (17O2)
2342086 (2H3)
UN 번호UN 3264
ChEBI29031
SMILESO[PH2]=O
ChEMBL2105054
KEGGD02334
InChI1/H3O2P/c1-3-2/h3H2,(H,1,2)
InChIKeyACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYAQ
속성
화학식H3PO2
외형무색의 조해성 결정 또는 유성 액체
몰 질량66.00 g/mol
밀도1.493 g/cm3
1.22 g/cm3 (50 wt% 수용액)
용해도혼화성
다른 용매에 대한 용해도에탄올, 다이에틸 에터에 매우 잘 녹음
녹는점26.5 °C
끓는점130 °C (분해)
짝염기포스핀산염
pKa1.2
구조
분자 모양유사 사면체
위험성
SDSJT Baker
인화점불연성
관련 화합물
관련 인 옥소산아인산
인산
다른 화합물하이포아인산 나트륨
하이포아인산 바륨

2. 제법 및 가용성

하이포아인산은 1816년 프랑스의 화학자 피에르 루이 뒬롱에 의해 처음 제조되었다.[24][4]

2. 1. 산업적 제조

하이포아인산은 2단계 공정을 통해 산업적으로 제조된다. 먼저, 백린알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물과 반응시켜 하이포아인산염 수용액을 생성한다.[24][4]

:P4 + 4 OH + 4 H2O → 4 H2PO2 + 2 H2

이 단계에서 생성된 아인산염칼슘염으로 처리하여 선택적으로 침전시킬 수 있다. 그런 다음 정제된 물질을 강한 비산화성 산(주로 황산)으로 처리하여 유리된 하이포아인산을 생성한다.[24][4]

:H2PO2 + H+ → H3PO2

하이포아인산은 일반적으로 50% 수용액으로 공급된다. 무수산은 하이포아인산이 아인산인산으로 산화될 준비가 되어 있고 또한 아인산과 포스핀으로 불균등화되기 때문에 단순히 물을 증발시켜서는 얻을 수 없다.[24]

2. 2. 무수 하이포아인산

하이포아인산은 일반적으로 50% 수용액으로 공급된다. 무수 하이포아인산은 아인산인산으로 산화되거나 아인산과 포스핀으로 불균등화되기 때문에 단순히 물을 증발시켜서는 얻을 수 없다.[25] 순수한 무수 하이포아인산은 다이에틸 에터로 수용액을 연속 추출하여 얻을 수 있다.[25]

3. 특성

하이포아인산은 차우토머리즘을 나타내며 P(═O)H에서 P–OH로의 변화는 아인산과 유사하며, P(═O) 형태가 강력하게 선호된다.[6]

하이포아인산의 토토머리즘
가열 시 불균등화되어 포스핀인산을 생성한다.[26]

3. 1. 반응

하이포아인산은 보통 50% 수용액으로 공급되며, 저온(약 90°C)에서 물과 반응하여 아인산과 수소 기체를 생성한다.[7]

: H3PO2 + H2O → H3PO3 + H2

110°C 이상으로 가열하면 하이포아인산이 불균등화 반응을 거쳐 아인산과 포스핀을 생성한다.[7]

: 3 H3PO2 → 2 H3PO3 + PH3

이 분자는 차우토머리즘을 나타내며 P(═O)H에서 P–OH로의 변화는 아인산과 유사하며, P(═O) 형태가 강력하게 선호된다.[6]

4. 반응

하이포아인산은 산화 크롬(III)을 산화 크롬(II)로 환원시킬 수 있다.[4]

:H3PO2 + 2 Cr2O3 → 4 CrO + H3PO4

유기화학에서 하이포아인산(H3PO2)은 아레네다이아조늄염을 환원시켜 아민 치환기를 제거하는 데 사용될 수 있다.[34][35][36] 하이포아인산의 농축 용액에서 다이아조화될 때 아민 치환기는 아렌으로부터 제거될 수 있다.

하이포아인산은 약한 환원제 및 산소 제거제로 기능하기 때문에 피셔 에스터화 반응에서 첨가제로 사용되기도 하며, 착색된 불순물의 형성을 방지한다.

하이포아인산은 포스핀산 유도체를 제조하는 데 사용된다.[37]

4. 1. 무기물과의 반응

하이포아인산은 산화 크롬(III)을 산화 크롬(II)로 환원시킬 수 있다.[4]

:H3PO2 + 2 Cr2O3 → 4 CrO + H3PO4

4. 2. 무기 유도체

대부분의 금속-하이포아인산염 착물은 하이포아인산염이 금속 양이온을 다시 벌크 금속으로 환원시키는 경향이 있기 때문에 불안정하다. 몇몇 예외적인 금속 착물이 알려져 있으며,[27][28][29] 그중 하나는 니켈 염 [Ni(H2O)6](H2PO2)2이다.[8][9][10]

4. 3. 유기물과의 반응

유기화학에서 하이포아인산(H3PO2)은 아레네다이아조늄염을 환원시켜 아민 치환기를 제거하는 데 사용될 수 있다.[34][35][36] 하이포아인산의 농축 용액에서 다이아조화될 때 아민 치환기는 아렌으로부터 제거될 수 있다.

하이포아인산은 약한 환원제 및 산소 제거제로 기능하기 때문에 피셔 에스터화 반응에서 첨가제로 사용되기도 하며, 착색된 불순물의 형성을 방지한다.

하이포아인산은 포스핀산 유도체를 제조하는 데 사용된다.[37]

5. 규제 현황

하이포아인산은 요오드를 환원시켜 아이오도산을 생성하며, 에페드린 또는 슈도에페드린메스암페타민으로 환원시키는 데 효과적인 시약이다.[11] 미국 마약 단속국(DEA)은 2001년 11월 16일부터 하이포아인산(및 그 염)을 List I 전구체 화학 물질로 지정했다.[12] 이에 따라 미국에서 하이포아인산 또는 그 염을 취급하는 자는 마약류 관리법 및 21 CFR §§ 1309 및 1310에 따른 규제 통제를 받는다.[12][13][14]

5. 1. 미국

하이포아인산은 아이오딘을 환원시켜 아이오딘화 수소산을 생성하는데, 이는 에페드린 또는 슈도에페드린메스암페타민으로 환원시키는 데 효과적인 시약이다.[30] 미국 마약단속국(DEA)은 2001년 11월 16일부터 하이포아인산 및 그 염을 목록 I 전구체 화학물질로 지정했다.[31] 따라서 미국에서 하이포아인산 또는 그 염류 취급자는 규제물질법 및 21 CFR §§ 1309 및 1310에 따라 등록, 기록 보관, 보고, 수입/수출 요건을 비롯한 엄격한 규제 통제를 받는다.[31][32][33]

6. 적용

하이포아인산 및 그 염은 금속염을 환원시켜 벌크 금속을 석출시키는 데 사용된다. 다양한 전이 금속 이온(Co, Cu, Ag, Mn, Pt의 이온)에 효과적이지만, 니켈을 환원시키는 데 가장 일반적으로 사용된다.[38] 이것은 무전해 니켈 도금의 기반이 되며, 이 용도로는 주로 하이포아인산 나트륨 염이 사용된다.[39]

참조

[1] 서적 General Chemistry 2007
[2] 서적 Handbook of Inorganic Chemicals McGraw-Hill 2002
[3] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
[4] 간행물 Extrait d'un mémoire sur les combinaisons du phosphore avec l'oxigène https://babel.hathit[...] 1816
[4] 서적 Elements of Inorganic Chemistry https://archive.org/[...] Blanchard and Lea 1858
[5] 서적 Chemistry of the Elements
[6] 저널 P(═O)H to P–OH Tautomerism: A Theoretical and Experimental Study American Chemical Society (ACS) 2015-09-29
[7] 저널 Thermal Disproportionation of Hypophosphorous Acid 2003-08
[8] 저널 The bivalent metal hypophosphites Sr(H 2 PO 2 ) 2, Pb(H 2 PO 2 ) 2 and Ba(H 2 PO 2 ) 2 2005-02-15
[9] 저널 The alkali hypophosphites KH 2 PO 2, RbH 2 PO 2 and CsH 2 PO 2 2004-05-15
[10] 저널 Hexaaquanickel(II) bis(hypophosphite) 2003-01-15
[11] 저널 Further studies on the reduction of benzylic alcohols by hypophosphorous acid/iodine http://content.arkat[...] 2005-08-23
[12] 간행물 66 FR 52670—52675 http://frwebgate.acc[...] 2001-10-17
[13] 웹사이트 21 CFR 1309 http://www.access.gp[...] 2007-05-02
[14] 웹사이트 21 USC, Chapter 13 (Controlled Substances Act) http://www.usdoj.gov[...]
[15] 서적 Organic Chemistry Cengage Learning
[16] OrgSynth 2,4,6-Tribromobenzoic acid 1956
[17] OrgSynth 3,3′-Dimethoxybiphenyl and 3,3′-Dimethylbiphenyl
[18] 저널 Palladium-Catalyzed Dehydrative Allylation of Hypophosphorous Acid with Allylic Alcohols
[19] 저널 Synthetic applications of hypophosphite derivatives in reduction 2015
[20] 저널 On the Mechanism of Electroless Ni–P Plating 1994
[21] 서적 General Chemistry https://archive.org/[...] 2007
[22] 서적 Handbook of Inorganic Chemicals McGraw-Hill 2002
[23] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
[24] 간행물 Extrait d'un mémoire sur les combinaisons du phosphore avec l'oxigène https://babel.hathit[...] 1816
[24] 서적 Elements of Inorganic Chemistry https://archive.org/[...] Blanchard and Lea 1858
[25] 서적 Chemistry of the Elements
[26] 저널 Thermal Disproportionation of Hypophosphorous Acid 2003-08
[27] 저널 Hexaaquanickel(II) bis(hypophosphite) 2003-01-15
[28] 저널 The bivalent metal hypophosphites Sr(H 2 PO 2 ) 2 , Pb(H 2 PO 2 ) 2 and Ba(H 2 PO 2 ) 2 2005-02-15
[29] 저널 The alkali hypophosphites KH 2 PO 2 , RbH 2 PO 2 and CsH 2 PO 2 2004-05-15
[30] 저널 Further studies on the reduction of benzylic alcohols by hypophosphorous acid/iodine http://content.arkat[...] 2005-08-23
[31] 간행물 66 FR 52670—52675 http://frwebgate.acc[...] 2001-10-17
[32] 웹사이트 21 CFR 1309 http://www.access.gp[...] 2007-05-02
[33] 웹사이트 21 USC, Chapter 13 (Controlled Substances Act) http://www.usdoj.gov[...]
[34] 서적 Organic Chemistry Cengage Learning
[35] OrgSynth 2,4,6-Tribromobenzoic acid 1956
[36] 저널 3,3′-Dimethoxybiphenyl and 3,3′-Dimethylbiphenyl
[37] 저널 Palladium-Catalyzed Dehydrative Allylation of Hypophosphorous Acid with Allylic Alcohols
[38] 저널 Synthetic applications of hypophosphite derivatives in reduction 2015
[39] 저널 On the Mechanism of Electroless Ni–P Plating 1994



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