Phosphortribromid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Phosphortribromid
Andere Namen	Phosphor(III)-bromid Tribromphosphan
Summenformel	PBr3
Kurzbeschreibung	klare, farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7789-60-8 EG-Nummer 232-178-2 ECHA-InfoCard 100.029.253 PubChem 24614 ChemSpider 23016 Wikidata Q416401
Eigenschaften
Molare Masse	270,69 g·mol^−1
Aggregatzustand	flüssig[1]
Dichte	2,85 g·cm^−3[1]
Schmelzpunkt	−41,5 °C[1]
Siedepunkt	173,2 °C[1]
Dampfdruck	2,9 hPa (bei 20 °C)[1]
Löslichkeit	heftige Zersetzung in Wasser[1]
Brechungsindex	1,687 (25 °C)[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 314​‐​335 EUH: 014 P: 261​‐​271​‐​280​‐​301+330+331​‐​303+361+353​‐​305+351+338[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Phosphortribromid ist eine ätzende chemische Verbindung aus Phosphor und Brom mit der chemischen Formel PBr₃. Es gehört zu den Phosphorhalogeniden und liegt als klare, farblose Flüssigkeit vor, die einen charakteristischen, stechenden Geruch hat und an der Luft raucht.

Gewinnung und Darstellung

Phosphortribromid lässt sich aus den Elementen darstellen. Dabei wirkt das gebildete Phosphortribromid selbst als Lösemittel für den weißen Phosphor (P₄). Um eine Bildung von Phosphorpentabromid (PBr₅) zu vermeiden, setzt man Phosphor im Überschuss ein.

${\displaystyle \mathrm {P_{4}+6\ Br_{2}\longrightarrow 4\ PBr_{3}} }$

Eigenschaften

Molekülgeometrie von PBr₃

Phosphortribromid kann (ähnlich wie Phosphortrifluorid oder Phosphortrichlorid) in Reaktionen abhängig von den Reaktionspartnern sowohl als Lewis-Säure als auch als Lewis-Base agieren.

Die Geometrie des Phosphortribromidmoleküls ist nicht eben, sondern wie in der Abbildung angedeutet, trigonal-pyramidal (Pyramide mit dreieckiger Grundfläche). Das freie Elektronenpaar am Phosphor beansprucht ebenfalls Raum und verhindert, dass sich die drei Bromatome in einer Ebene mit dem Phosphoratom befinden. Diese Geometrie ähnelt der des Ammoniak-Moleküls.

Verwendung

Phosphortribromid wird zur Substitution der Hydroxygruppe primärer und sekundärer – nicht jedoch tertiärer – Alkohole durch Brom eingesetzt^[4]. Hierdurch lassen sich Alkylbromide darstellen:

${\displaystyle \mathrm {R{-}CH_{2}OH+PBr_{3}\longrightarrow R{-}CH_{2}Br+PBr_{2}OH} }$

Diese Reaktion folgt dem Mechanismus einer S_N2-Reaktion.

Ein Molekül PBr₃ kann bis zu drei Hydroxygruppen umwandeln. Dabei setzt es sich zu Phosphonsäure um:

${\displaystyle \mathrm {3\ R{-}CH_{2}OH+PBr_{3}\longrightarrow 3\ R{-}CH_{2}Br+H_{3}PO_{3}} }$

Analog dazu lassen sich mittels Phosphortribromid aus Carbonsäuren Carbonsäurebromide darstellen:

${\displaystyle \mathrm {R{-}COOH+PBr_{3}\longrightarrow R{-}COBr+PBr_{2}OH} }$

Ferner wird Phosphortribromid bei der α-Bromierung von Carbonsäuren als Katalysator eingesetzt, etwa bei der Hell-Volhard-Zelinsky-Reaktion.

In der Mikroelektronik und für Leistungshalbleiter wird PBr₃ zur Dotierung von Silicium in Diffusionsöfen verwendet.^[5][6]

Sicherheitshinweise

Phosphortribromid und seine Dämpfe sind ätzend. Es reagiert heftig mit Wasser und einer Reihe weiterer Substanzen, wie weißem Phosphor, Alkalimetallen, Alkoholen, Aminen und Ammoniak.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Phosphortribromid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
2. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Index of Refraction of Inorganic Liquids, S. 4-140.
3. Eintrag zu Phosphorus tribromide im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
4. K. Peter, C. Vollhardt, N. E. Schore: Organische Chemie. 4. Auflage, Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2005, S. 393 ff.
5. Junction Formation Dopants for Diffusion and Ion Implantation (Table 5). In: Device Fabrication. osha.gov, abgerufen am 22. August 2007.
6. R. V. Knoell, S. P. Murarka: Epitaxial growth induced by phosphorus tribromide doping of polycrystalline silicon films on silicon. In: Journal of Applied Physics. Band 57, Nr. 4, 1985, S. 1322–1327, doi:10.1063/1.334533.