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Les esters phosphonates sont une classe de composés organophosphorés caractérisés par la présence d'un groupe phosphonate (–PO(OR)_2), où le phosphore est lié à deux groupes alcoxy et à un groupe alkyle ou aryle.
Ce sont des esters de l'acide phosphonique (R–PO(OH)_2) où les hydrogènes acides sont remplacés par des groupes alkyle ou aryle.
Les esters de phosphonate sont largement utilisés comme intermédiaires en synthèse organique, dans les produits chimiques agricoles (pesticides, herbicides, etc.), comme plastifiants, comme retardateurs de flamme et comme additifs dans les lubrifiants et les carburants. Certains sont également des précurseurs de phosphonates et de composés apparentés.
Numéro CAS : 149-57-5
Synonymes
Esters d'organophosphonate, phosphonate de dialkyle, alkylphosphonate de dialkyle, diesters d'acide phosphonique, esters d'acide phosphoreux
Introduction
Les esters phosphonates sont une classe de composés organophosphorés caractérisés par la présence d'un atome de phosphore lié à deux groupes alcoxy ou aryloxy et une liaison directe carbone-phosphore (C–P).
Leur formule générale est généralement représentée par (RO)2P(O)R', où R est un groupe alkyle ou aryle et R' est une fraction organique variable.
Ces composés sont structurellement similaires aux phosphates et aux phosphinates, mais diffèrent dans leurs états d'oxydation et leurs configurations de liaison.
Historiquement, le développement des esters de phosphonate remonte au début du 20e siècle, avec des avancées significatives après la Seconde Guerre mondiale, en particulier dans les secteurs agricole et pharmaceutique.
Leur polyvalence et leur stabilité chimique ont conduit à une utilisation intensive dans de nombreux secteurs industriels.
Structure chimique et classification
Les esters de phosphonate sont des dérivés d'acides phosphoniques (RPO(OH)2) où les groupes hydroxyles sont remplacés par des groupes alkyles ou aryles.
Ils existent dans plusieurs variantes structurelles basées sur la nature des groupes R et R' :
Phosphonates de dialkyle
Phosphonates d'aryle
Phosphonates mixtes d'alkyle et d'aryle
La liaison P=O confère une polarité significative, contribuant à leur réactivité et à leurs propriétés de liaison uniques.
La distinction avec les phosphates (qui ont des liaisons P–O–C) réside dans la liaison directe P–C, qui offre une résistance accrue à l'hydrolyse et à la dégradation enzymatique.
Propriétés physicochimiques
Les esters de phosphonate possèdent des propriétés physiques et chimiques distinctives, notamment :
Poids moléculaire : Généralement compris entre 150 et 300 g/mol
Solubilité : varie considérablement ; les phosphonates de dialkyle sont généralement solubles dans les solvants organiques, tandis que d'autres peuvent présenter une solubilité aqueuse
Polarité : élevée en raison de la liaison P=O
Stabilité thermique : Bonne résistance thermique ; souvent utilisé dans les formulations ignifuges
Comportement acido-basique : Le groupe phosphonate peut participer aux équilibres acido-basiques, notamment lorsqu'il est déprotégé
Synthèse des esters de phosphonate
Plusieurs méthodologies ont été développées pour synthétiser des esters de phosphonate :
Réaction de Michaelis-Arbuzov : une voie classique impliquant la réaction de phosphites de trialkyle avec des halogénures d'alkyle
Réaction de Pudovik : implique l'addition de phosphites de dialkyle à des aldéhydes ou des cétones en présence d'un catalyseur basique ou acide
Réactions de type Mannich : formation de liaisons C–P via des intermédiaires iminium
Hydrophosphonylation : Addition de phosphites à des composés carbonylés insaturés
Synthèse verte : utilisation de conditions sans solvant, assistées par micro-ondes ou sans catalyseur pour minimiser l'impact environnemental
Caractérisation spectroscopique et analytique
Les esters de phosphonate sont généralement caractérisés à l’aide d’une série d’outils analytiques :
Spectroscopie RMN :
RMN 1H : fournit des informations sur les environnements protoniques
RMN du 13C : utilisé pour l'analyse du squelette carboné
RMN 31P : crucial pour l'étude des environnements phosphorés ; les déplacements chimiques sont hautement diagnostiques
Spectroscopie infrarouge (IR) : identifie les fréquences d'étirement P=O (généralement autour de 1250 cm^-1)
Spectrométrie de masse (MS) : détermine les poids moléculaires et les modèles de fragmentation
Spectroscopie UV-Visible : utile pour les phosphonates conjugués
Méthodes chromatographiques : GC, HPLC et CCM pour l'analyse de la pureté et la séparation des composés
Réactivité et mécanisme
Les esters de phosphonate présentent divers modèles de réactivité :
Hydrolyse : Dans des conditions acides ou basiques, les esters peuvent s'hydrolyser en acides phosphoniques
Transestérification : échange de groupes alcoxy dans des conditions catalysées
Substitution nucléophile : fréquente avec les halogénures d'alkyle et les époxydes
Chimie de coordination : peut se lier aux centres métalliques formant des chélates, utile en catalyse et en science des matériaux
Leurs mécanismes de réaction impliquent souvent une attaque nucléophile au niveau du centre phosphore électrophile ou du carbone alpha adjacent.
Applications industrielles
Les esters de phosphonate ont une importance industrielle considérable :
Agriculture : Ingrédients clés des herbicides tels que le glyphosate et la phosphinothricine
Produits pharmaceutiques : Utilisés dans la synthèse des bisphosphonates pour les troubles osseux
Industrie des polymères : ils servent de retardateurs de flamme, de plastifiants et d'additifs
Traitement de l'eau : Utilisés comme inhibiteurs de tartre et de corrosion
Lubrifiants et revêtements : améliorent la durabilité et les propriétés de résistance
Activités biologiques et utilisations biomédicales
Inhibition enzymatique : certains esters de phosphonate imitent les états de transition dans les réactions enzymatiques, servant d'inhibiteurs puissants
Agents anticancéreux : Certains dérivés présentent une activité cytotoxique
Composés antiviraux : efficaces contre une gamme de virus, notamment le VIH et le VHB
Régénération osseuse : les bisphosphonates s'accumulent dans l'os et inhibent la résorption
Administration de médicaments : utilisés comme promédicaments ou en conjugaison avec des agents thérapeutiques
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT L'ESTER DE PHOSPHONATE
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Montrez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Sortez de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, déplacer la personne à l'air frais.
En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec les yeux :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuer à rincer les yeux pendant le transport vers l’hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS faire vomir.
Ne jamais rien donner par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d’extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Dangers particuliers résultant de la substance ou du mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de déversement accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuer le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
Manipulation et stockage :
Précautions pour une manipulation sans danger :
Éviter l’inhalation de vapeurs ou de brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris d’éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôles de l'exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance présentant des valeurs limites d’exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utiliser des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact cutané avec ce produit.
Jetez les gants contaminés après utilisation conformément aux lois en vigueur et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
Contact complet :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Contact par éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d’utilisation spécifique.
Protection du corps :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être sélectionné en fonction de la concentration et de la quantité de la substance dangereuse sur le lieu de travail spécifique.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs à épuration d'air sont appropriés, utilisez un respirateur complet avec des cartouches respiratoires combinées polyvalentes (US) ou de type ABEK (EN 14387) comme solution de secours aux contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d’air complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés conformément aux normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts :
Produits de décomposition dangereux :
Des produits de décomposition dangereux se forment en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique.
Considérations relatives à l’élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Proposez les solutions excédentaires et non recyclables à une entreprise d’élimination agréée.
Contactez un service professionnel agréé d’élimination des déchets pour éliminer ce matériau.
Emballage contaminé :
Éliminer comme produit non utilisé
