Dies ist meine erste Synthese welche ich für würdig empfinde um auf dieser Plattform veröffentlicht zu werden. Phosphorpentachlorid PCl5 ist eines der stärksten Chlorierungsmitteln welches für die Herstellung von Carbonsäurechloride benutzt werden kann. Somit ist größte Vorsicht mit dem Umgang dieser sehr potenten Chemikalie geboten. Auch zu beachten gilt, dass PCl5 an der Luft raucht da es mit dem Wasser in der Luft sofort reagiert !
Geräte:
Stative
Zweihalskolben x 2
Tropftrichter
Gas/Vakuum Adapter
Schläuche
U Rohr - Trockenrohr
Thermometer Adapter / Gewinderohr
Pasteur Pipette
Stopper
Plastik Box
Liebig Rückfluss-kühler - besser einen effizienteren nehmen
Chemikalien:
Salzsäure
TCCA- Trichlorisocyanursäure



Chlor
Chloroform
Phosphor rot
Phosphorpentachlorid
Hinweis:
Chlor ist giftig und gasförmig ! Nur mit Abzug guter Ventilation oder draußen arbeiten!
Salzsäure ist korrosiv!
Chloroformdämpfe wirken betäubend! Nur mit Abzug guter Ventilation oder draußen arbeiten!
Roter Phosphor ist brennbar!
Phosphorpentachlorid ist extrem reaktiv und sehr giftig ! Bitte mit höchstem Respekt behandeln!
Die gesamte Aperatur sollte vorher aufgebaut werden und auf Gasdichtheit überprüft werden.
Durchführung:
Man trockne mindestens 100 mL Chloroform mittels Molsiebe oder anderem geeignetem Trockenmittel und destilliere es anschließend nach dem entfernen des Trockenmittels ab.
Man baue einen Chlorgasgenerator mit dem Zweihalskolben, dem Troptrichter und einem Vakuumadapter auf. Es wird ein U-Trockenrohr an einem Stativ befestigt. Man beschicke dieses mit Calciumchlorid zur Trocknung von Gasen. Ebenfalls wird der andere Zweihalskolben mit Rückfluss-kühler, einem Thermometer Adapter, /Gewinderohr welches eine Pasteur Pipette anstatt eines Thermometers aufgesetzt hat, aufgebaut. Auf dem Kühler welcher in der Mitte befestigt ist wird ebenfalls ein Vakuum Adapter angebracht. Man befülle eine Plastik Box mit einer verdünnten NaOH Lösung und stelle diese zur Seite. Die Konzentration sollte niedrig gehalten werden da diese Box zum Reinigen des Überschüssigen Chlorgases gedacht ist und somit sich nicht stark erhitzen sollte. Nun beschicke man den Tropftrichter am Chlorgasgenerator mit 150 mL conc Salzsäure. Der Zweihalskolben wird mittels Trichter mit 100 g TCCA beschickt. Man schließe den (Druckausgleichenden !!!) Tropftrichter oben mit einem Stopper und setze ihn auf den Zweihalskolben. Der Vakuumadapter wird ebenfalls aufgesetzt und mit einem Schlauch zum bereits mit CaCl2 beschicktem U Rohr verbunden. Der Ausgang des U-Trockenrohrs wird mit der Pasteur - Pipette mit einem Schlauch verbunden. Der Zweihalskolben, wo die Hauptreaktion stattfinden sollte, wird mit 1 g rotem Phosphor und 100 mL des trockenem Chloroform beschickt. Anschließend wird der Rückfluss-kühler wieder aufgesetzt. Auf diesem ist ein Vakuum Adapter angebracht welcher mit einem Schlauch in die Plastik Box und in die Lösung ragend verbunden ist. Dieser wird mit einer Wäschekluppe an der Box befestigt. Man schalte das Wasser für den Rückfluss-kühler ein. Anschließend wird der Tropftrichter geöffnet so, dass alle 3 Sekunden ein Tropfen der HCl auf die TCCA tropft. Das Chlorgas strömt durch die Schläuche und das Trockenrohr und wird somit trockener in das trockene Chloroform, welches den roten Phosphor beinhaltet eingeleitet. Anschließend wird das überschüssige Chlorgas in die NaOH Lösung eingeleitet um unschädlich gemacht zu werden. Die Reaktion ist sehr stark exotherm und man kann erkennen, dass das Chloroform zum refluxieren beginnt. Es ist dringend darauf zu achten, dass die Pasteur Pipette nicht verklebt! Die Reaktion ist abgeschlossen wenn das Chloroform nicht mehr refluxiert und alles an rotem Phosphor in eine gelbliche Paste - dem PCl5 übergegangen ist. Der Hahn des Tropftrichters wird geschlossen und man warte bis ALLES an noch in der Apparatur befindlichem Chlorgas in die NaOH Lösung eingeleitet wurde. Es muss dringend darauf geachtet werden, dass bei Unterdruckbildung keine NaOH Lösung zurück durch den Schlauch in die Reaktion gesaugt wird. Dies könnte problematische Konsequenzen aufgrund der Reaktivität von Wasser und PCl5 nach sich ziehen. Der Zweihalskolben mit dem PCl5 wird von der Aperatur genommen und schnellstmöglich mit zwei Stopper verschlossen. Anschließend wird das Chloroform auf einem Ölbad vom PCl5 bis zur trockene abdestilliert. Das erhaltene PCl5 wird in ein vorher gewogenes GL45 Gefäß mit PTFE Dichtung überführt. Dieses Gefäß wird anschließend erneut gewogen und Ordnungsgemäß beschriftet und trocken und lichtgeschützt gelagert.
Ausbeute: 0,0319 mol, 6,65 g (98,9% d.Th.)
Entsorgung:
Das verwendete Chloroform wird nach der dem abdestillieren nochmals destilliert und anschließend mit 1% abs. EtOH stabilisiert und in einem Behälter mit der Aufschrift "Nur für PCl5 Herstellung" (aufgrund von möglichen Resten) seperat für die Wiederverwendung aufbewahrt.
Von der NaOH Lösung wird der PH mittels PH Papiers ermittelt und so gut wie möglich neutralisiert und anschließend im Abfluss entsorgt, da nur NaCl , etwas unreagierte NaOH, HCl und Wasser enthalten sein sollte.
Das verwendete CaCl2 wird je nachdem wie sehr es klumpt bei den Feststoffen entsorgt oder wiederverwendet.
Die TCCA-HCl Reaktionsmischung wird den wässrigen Sauren Abfällen zugeführt.
Erklärung:

Phosphor reagiert mit fünf äquivalenten Chlor zu Phosphorpentachlorid
Anmerkung zur Lösungsmittelwahl:
Chloroform ist unter anderem eines der Lösungsmittel welche für diese Reaktion in Frage kommen, da der Kohlenstoff bereits an drei Chlor Atome gebunden ist. Eine bessere Wahl wäre Tetrachlorkohlenstoff da dieses vollkommen durch chloriert ist. Jedoch ist Tetrachlorkohlenstoff sehr schwer zu erhalten trotz seiner mannigfaltigen Einsatzmöglichkeiten. Auch DCM - Dichlormethan könnte als ein mögliches Lösungsmittel in Frage kommen, jedoch ist dabei zu beachten, dass durch die Chlorierung des Kohlenstoffs, welche eine Nebenreaktion darstellt, viel Energie in Form von Wärme frei wird was zu einem thermalen Runway führen könnte, welcher Produktverlust und mögliche Sicherheitsrisiken mit sich bringen könnte. DCM wurde aufgrund dieser bedenken auch nicht getestet.
Bilder:

Ich muss mich vielmals entschuldigen, dass ich keine Bilder hochladen kann, jedoch ist meine Handy Kamera derzeit gesplittert. (Ich habe mein Handy minuten vor betreten des Labors auf den harten Betonboden fallen lassen... Pech muss man haben...) Ich habe versucht die Aperatur zum besseren Verständniss zu zeichnen.
Es werden neue Bilder aufgenommen wenn: Ich einen neuen zweiten Zweihalskolben habe - Unfall beim Abwaschen und meine Handy Kamera wieder funktioniert.