英: organic phosphorus, organophosphate

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an insecticide that interferes with an insects nervous system

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2016/03/01 19:11:07」(JST)

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リン酸類およびホスフィンの命名法。互変異性体の関係にあるものは矢印で示した。図に示した構造式中の水素原子を有機置換基で置き換えたものが有機リン化合物と呼ばれる

有機リン化合物（ゆうきリンかごうぶつ、 organophosphorus compound）は炭素−リン結合を含む有機化合物の総称である。リンは窒素と同じく第15族元素であり、それらを含む化合物は共通の性質を持つことが多い^[1]^[2]。

リンは−3、−1、+1、+3、+5価の原子価をとりうる。一般に符号にかかわらず+3価と−3価の酸化状態を (III) と表すことが多い。IUPAC命名法には配位数 δ と結合数 λ を用いたものがある。この命名法に従えば、ホスフィンは δ³λ³ の化合物となる。

神経系・呼吸器系に対する毒性がある化合物が多いことから第二次世界大戦ごろから殺虫剤として農薬に使われている。「ホス(phos)」が付く農薬はたいてい有機リン剤である（ただしホスゲンは無関係）。また人への神経毒性が高い化合物も多いため、神経ガスとしてサリンなどが開発された。人の中毒症状としては縮瞳が特徴的である。公衆衛生学、労働安全衛生、労働災害では、毒性のある化合物について特に疾病原因や汚染物質として扱う。

また、化学兵器原料となるものも多く、これらの製造・使用・取引にあたり各種の法規制を受ける。

ホスフィン

詳細は「ホスフィン」を参照

ホスフィン類 PR₃の親化合物はホスフィン PH₃ である。ホスフィン類の原子価は−3価であり(δ³λ³)、単純なアミンのリン類縁体である。トリフェニルホスフィンは有機化学でよく用いられる。

アミンと同様、ホスフィンは三角錐型の構造をとるが、結合角はアミンより大きい。トリメチルホスフィンの C−P−C 結合角は 98.6° であるが、メチル基を tert-ブチル基で置き換えると 109.7° まで増加する。

反転障壁はアミンよりもずっと大きい。そのため異なる3つの置換基を持つホスフィンは光学活性を持つ。一方アミンは容易に立体反転を起こすためラセミ体しか存在しない。

塩基性はアミンより低く、たとえばホスホニウムイオン PH₄⁺ の pK_a は −14 であるのに対してアンモニウムイオン NH₄⁺ では 9.21、トリメチルホスホニウムの pK_a 8.65 に対しトリメチルアンモニウムは 9.76 であり、トリフェニルホスホニウムの pK_a 11.2) に対しトリフェニルアンモニウムは pK_a 19 である。

アミンと同じく孤立電子対を持つが性質は異なる。ピリジンなどの孤立電子対は非局在化によって C=C 結合を含む共役系を形成するが、同様の構造を持つホスフィン (ホスホリン) ではそのようなことが起こらない。同じ理由でピロールのリン類縁体であるホスホールは芳香族性を持たない。

反応性は求核性があるという点でアミンに類似し、一般式 R₄P⁺ X⁻ で表されるホスホニウム塩をつくる。この性質はアルコールをハロゲン化アルキルに変換するアッペル反応などで利用される。

アミンと異なり、ホスフィンは容易に酸化されてホスフィンオキシドになる。

以下にホスフィンの合成法を示す。

有機金属試薬（グリニャール試薬など）によるハロゲン化リンの求核置換反応。
- R_nPCl_m + m R'M → R_nR'_mP + m MCl (n + m = 3)
金属カリウムなどとホスフィンから合成した金属ホスフィドによる求核置換反応。ハロゲン化アルキルとナトリウムアミドの反応に対応する。
- R₂PM + R'Cl → R₂R'P + MCl (M = Li, Na, K)
強塩基存在下（ジメチルスルホキシド中水酸化カリウムなど）でのホスフィンのアルケン、アルキンへの求核付加反応。反応はマルコフニコフ則に従う^[3]。反応に用いるホスフィンは赤リンと水酸化カリウムから系中で発生させることもできる。一級ホスフィン (RPH₂) および二級ホスフィン (R₂PH) をアクリロニトリルなど電子不足のアルケンと反応させる場合には、塩基を必要としない。
- R₂PH + R'₂C=CR'₂ → R₂P−CR'₂−CHR'₂
- R₂PH + R'C≡CR' → R₂P−CR=CHR'
アゾビスイソブチロニトリルや有機過酸化物を用いた、ホスフィンのアルキンへのラジカル付加反応。この反応ではアンチマルコフニコフ型の生成物が得られる。
クロロシランを用いたホシフィンオキシドの還元。

ホスフィンを用いた反応には以下のようなものがある。。

ハロゲン化アルキルとの反応によるホスホニウム塩の生成。
還元剤としての利用。
- シュタウディンガー反応においてアジドをアミンに、光延反応においてアルコールをエステルに変換するのに使われる。これらの反応の過程で、ホスフィンは酸化されてホスフィンオキシドになる。
- 活性化されたカルボニル基を還元するのにも用いられ、例えば α-ケトエステルの α-ヒドロキシエステルへの還元が知られる^[4]。トリメチルホスフィン上の水素原子の移動を含む反応機構が提唱されている（トリフェニルホスフィンは反応しない）。
- ジアザホスホレンのように、適切な置換基で修飾すると P−H 結合の極性が反転し（極性変換）、このようなホスフィンヒドリドはカルボニル基を還元する。ベンゾフェノンの例を以下に示す^[5]。

配位子としてのホスフィン

ホスフィン類はソフトな非共有電子対を持つため、ロジウムやパラジウムなどの遷移金属へのよい配位子となる。これらの錯体は溶液中でも安定なものが多く、有機金属化学の発展に寄与した。たとえばウィルキンソン錯体は均一系での水素化触媒として名高い。
近年、ホスフィン配位子を用いて金属触媒の機能を上げる試みが大きな成果を上げている。たとえば軸不斉要素を組み込んだ BINAP は各種の不斉反応に優秀な結果を与え、開発者の野依良治はこれらの成果によってノーベル化学賞を受賞している。また最近ではホスフィン配位子をかさ高く、電子豊富にすることでクロスカップリング反応などにおける反応性が格段に高まることがわかり、有機化学分野で最も進展の著しい領域の一つとなっている。

単座ホスフィン配位子の例(PPh3)
二座ホスフィン配位子の例(dppm)
三座ホスフィン配位子の例(triphos)

ホスフィンオキシド

詳細は「ホスフィンオキシド」を参照

ホスフィンオキシド (δ³λ³) は R₃P=O で表され、酸化数は −1 である。水素結合により多くは親水性である。P=O 結合はかなり分極しており、例えばトリフェニルホスフィンオキシドの双極子モーメントは 4.51 D である。

リンと酸素の結合は古くから議論の的だった。5価のリンはオクテット則に反しており、昔はアミンオキシドと同じく R₃P→O のように配位結合として記述された。酸素の電子対からリンの（窒素には無い）空のd軌道への逆供与による完全な二重結合という説もあったが、P=O 結合は C=C 結合と違って付加反応をしないことを説明できなかった。いまでは計算化学の発達によりイオン性の単結合 P⁺−O⁻ にかなり近いことがわかっている^[6]。結合距離がふつうの単結合より短く強いのはイオン間のクーロン力による。硫酸、リン酸および過塩素酸の結合も強く分極した単結合である。

ホスホン酸エステル

詳細は「ホスホン酸エステル」を参照

ホスホン酸エステル（ホスホナート）は一般式 RP(=O)(OR)₂ で表される。ホーナー・ワズワース・エモンズ反応やセイファース・ギルバート増炭反応において、カルボニル化合物と反応させる安定化カルボアニオンとして用いられる。多くの工業用途があり、ビスホスホナートは医薬品として用いられる。

亜リン酸エステルとリン酸エステル

詳細は「亜リン酸エステル」を参照

亜リン酸エステル（ホスファイト）は一般式 P(OR)₃ で示され、リンの酸化数は +3 である。パーコー反応 (Perkow reaction) やアルブーゾフ反応に利用される。リン酸エステル（ホスフェート）は一般式 P(=O)(OR)₃ で示され、リンの酸化数は +5 である。難燃剤や可塑剤として工業的に重要である。P−C 結合を持たないので、これらは厳密には有機リン化合物には含まれない。

ホスホラン

詳細は「ホスホラン」を参照

ホスホランは −5 の酸化数を持ち (δ⁵λ⁵)、親化合物 PH₅ はホスホランまたは λ⁵-ホスファンと呼ばれる。リンイリドは不飽和結合を持つホスホランであり、ウィッティヒ反応などで使われる。

リンを含む多重結合

リン−炭素二重結合を持つ化合物 (R₂C=PR) はホスファアルケン (phosphaalekene)、三重結合を持つもの (RC≡P) はホスファアルキン (phosphaalkyne) と呼ばれる。ホスホリン（ホスファベンゼン）はベンゼン中の炭素1個がリンで置き換えられた構造を持つ化合物である。ホスファアルケンの反応性は多くの場合イミンとは異なり、アルケンと類似する。これはホスファアルケンの最高被占軌道 (HOMO) がリン上の孤立電子対ではなく二重結合にあるためである（イミンでは窒素原子の孤立電子対が HOMO である）。ゆえに、ホスファアルケンはアルケンと同様、ウィッティヒ反応、コープ転位、ディールス・アルダー反応などを起こす。

ベッカー (Becker) らはブルック転位と類似したケト-エノール互変異性を利用し、1974年に最初にホスファアルケンを合成した。

同年、ハロルド・クロトーは (CH₃)₂PH の熱分解により CH₂=PCH₃ が生成することを分光学的に示した。

ホスファアルケンの一般的な合成法は適切な前駆体の 1,2-脱離反応を用いるものであり、反応は熱またはジアザビシクロウンデセン (DBU)、DABCO、トリエチルアミンなどの塩基で補助される。

ベッカーが用いた方法は、リン原子を含有するポリフェニレンビニレンの合成にも用いられている^[1]。

有機リン中毒の解毒剤

プラリドキシムヨウ化メチル（pralidoxime iodide）は、有機リン剤中毒の特異的な解毒剤である。商品名はパム（PAM）、またオキシム剤と呼ばれることもある。化学的にはピリジニウム環にオキシム部位が置換した構造を持つ。

サリンやVXガスなどの解毒剤として知られているが、本来想定していた用途は、有機リン系の農薬中毒に対してであった。しかし、サリンなどの神経ガスも有機リン剤の一種であるため、効果を発揮する。1995年の地下鉄サリン事件では、全国各地のPAMを新幹線で集め、600人以上の被害者の命を救ったことで、一躍有名となった。

また、アトロピンも有機リン剤中毒等の治療にも用いられ、地下鉄サリン事件での治療にも用いられた。米軍では神経ガスに暴露してしまった時にアトロピンを打つ事が規定されており、「各BC兵器のタイプ別の症状をイラスト化した」簡易マニュアルが配布されている。

参考文献

^ ^a ^b Dillon, K. B.; Mathey, F.; Nixon, J. F. Phosphorus. The Carbon Copy; John Wiley & Sons, 1997. ISBN 0-471-97360-2
^ Quin, L. D. A Guide to Organophosphorus Chemistry; John Wiley & Sons, 2000. ISBN 0-471-31824-8
^ Arbuzova, S. N.; Gusarova, N. K.; Trofimov, B. A. "Nucleophilic and free-radical additions of phosphines and phosphine chalcogenides to alkenes and alkynes". Arkivoc 2006, part v, 12–36 (EL-1761AR). リンク（英語）
^ Zhang, W.; Shi, M. "Reduction of activated carbonyl groups by alkyl phosphines: formation of α-hydroxy esters and ketones". Chem. Commun. 2006 1218–1220. doi:10.1039/b516467b
^ Burck, S.; Gudat, D.; Nieger, M.; Du Mont, W.-W. "P-Hydrogen-Substituted 1,3,2-Diazaphospholenes: Molecular Hydrides" J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3946–3955. doi:10.1021/ja057827j
^ Dobado, J. A.; Martinez-Garcia, H; Molina, J. M.; Sundberg, M. R.; J. Am. Chem. Soc, 120, 8461-8471 (1998)

UpToDate Contents

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1. カルシウムおよびリン酸バランスの調節 regulation of calcium and phosphate balance
2. 高リン血症の原因および治療の概要 overview of the causes and treatment of hyperphosphatemia
3. 心血管疾患の危険因子の概要 overview of the possible risk factors for cardiovascular disease
4. 小児における糖尿病性ケトアシドーシスの臨床的特徴、および診断 clinical features and diagnosis of diabetic ketoacidosis in children
5. 低リン血症の評価および治療 evaluation and treatment of hypophosphatemia

Japanese Journal

神経剤サリンの臨床 : 症状と治療 (特集アセチルコリンと神経疾患 : 100年目の現在地)

柳澤信夫
Brain and nerve : 神経研究の進歩 66(5), 561-569, 2014-05
NAID 40020088975

新川・春日川河口干潟(瀬戸内海備讃瀬戸)における懸濁粒子中のリンの挙動

朝日俊雅,竹本沙紀,一見和彦,山口一岩,多田邦尚
海の研究 23(2), 29-44, 2014-03-15
… 一方,懸濁態有機リン(POP)および懸濁態無機リン(PIP)濃度は,塩分に対し有意な相関関係が認められる場合と,認められない場合があった。 …
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ノルマルプロピルS型の有機リン殺虫剤について : 再び新しい殺虫剤の開発分野になるか (特集新農薬の研究開発動向)

下松明雄
ファインケミカル : 調査・資料・報道・抄録 43(3), 25-34, 2014-03
NAID 40020018046

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関連記事	「リン」「有機」

「113F061」

　　[★]

65歳の男性。健診の胸部エックス線写真で異常陰影を指摘されて来院した。18歳から35歳まで工場でボイラーの点検保守を行っており、その後は農業に従事している。喫煙は25本/日を40年間。身長 163cm、体重 72kg。体温 36.3℃。脈拍 72/分、整。血圧 102/68mmHg。呼吸数 16/分。SpO2 98%(room air)。心音に異常を認めない。呼吸音は両側下胸部で減弱している。胸部CTで胸膜プラークを認める。
原因となる曝露物質として考えられるのはどれか。

[正答]

※国試ナビ4※　［113F060］←［国試_113］→［113F062］

「104I078」

　　[★]

長期間の摂取によって、求心性視野狭窄、難聴、構音障害、小脳性運動失調、錐体外路徴候および四肢遠位部の感覚障害をきたすのはどれか。

[正答]

※国試ナビ4※　［104I077］←［国試_104］→［104I079］

「091A048」

　　[★]

急性中毒の原因と治療法の組み合わせで正しい物

(1) 水酸化ナトリウム溶液誤飲－咽頭刺激による催吐
(2) 硝酸銀溶液誤飲－生理食塩水による胃洗浄
(3) 有機リン農薬誤飲－アトロピン静注
(4) 青酸ガス吸入－チオ硫酸ナトリウム静注
(5) ベンゾジアゼピン系薬大量服薬－血液透析

a. (1)(2)(3)
b. (1)(2)(5)
c. (1)(4)(5)
d. (2)(3)(4)
e. (3)(4)(5)

「103E005」

　　[★]

組合せで正しいのはどれか。2つ選べ。

[正答]

※国試ナビ4※　［103E004］←［国試_103］→［103E006］

「080B069」

　　[★]

神経筋接合部を障害するのは

a. (1)(2)(3)
b. (1)(2)(5)
c. (1)(4)(5)
d. (2)(3)(4)
e. (3)(4)(5)

「縮瞳」

　　[★]

英: miosis　← mio(より小さい) + sis
ラ: myosis
同: 瞳孔縮小 pupillary constriction
関: 瞳孔
対: 散瞳

病態

副交感神経の興奮による
交感神経の障害による

臨床関連

薬物中毒

疾患

参考

1. 縮瞳

余りよく分からない

http://www.flickr.com/photos/bionerd/3238702465/

http://webeye.ophth.uiowa.edu/eyeforum/atlas/pages/cornea-corneal-abrasion-with-reflex-spastic-miosis.html

「急性薬物中毒」

　　[★]

英: acute drug intoxication
関: 薬物中毒

	縮瞳	散瞳
	≦2mm	≧5mm
薬物	麻薬	コカイン
	有機リン	アンフェタミン
	トリクロロエタノール	三環系抗うつ薬
		フェノチアジン
		抗コリン薬
		交感神経作動薬
疾患	ホルネル症候群	IC-PC動脈瘤
	橋出血	脳底動脈瘤
		テント切痕ヘルニア
		視力喪失
		視神経萎縮