bélyegkép|140px|jobbra|Foszfóniumion 140px|jobbra|bélyegkép|A , az alapvegyület szerkezete A foszfóniumionok [PR1R2R3R4]+ képletű ionok (ahol R általában hidrogén, szerves csoport vagy halogén). Ezek tetraéderes molekulaszerkezetűek. Vegyületei általában színtelenek vagy az anionoknak megfelelő színűek.
Foszfóniumionok fajtái Protonált foszfinok Az alapvegyület, a foszfóniumion képlete , és megtalálható a foszfónium-jodidban. Az alapvegyület sói ritkák, de ez intermedier a tetrakisz(hidroximetil)foszfónium-klorid előállításában: PH3 + HCl + 4 HCHO -> P(CH2OH)4Cl Számos szerves foszfóniumvegyület állítható elő primer, szekunder és tercier foszfinok protonálásából: PR1R2R3 + H+ → A foszfinok bázikussága a szokásos rendszert követi: ha R alkil, az bázikusabb, mintha R aril.
Tetraorganofoszfóniumionok A leggyaoribb foszfóniumionokban a foszforhoz 4 szerves szubsztituens csatlakozik. E kvaterner foszfóniumionok közé tartozik a tetrafenilfoszfónium- ( és a tetrametilfoszfóniumion (). bélyegkép|jobbra|144px|Tetrametilfoszfónium-bromid jobbra|bélyegkép|A szilárd foszfor-pentaklorid szerkezete, bemutatva autoionizációját tetraklórfoszfóniumra és hexaklórfoszfátra. A kvaterner foszfóniumionok ([PR1R2R3R4]+, ahol egyik R sem H) szerves foszfinok alkilációjával hozhatók létre. Például a trifenilfoszfin brómmetánnal való reakciója metiltrifenilfoszfónium-bromidot ad: PPh3 + CH3Br -> CH3PPh3Br E foszfóniumvegyületek metilcsoportja kevéssé savas, a pKa becslések szerint 15 körül van: CH3PPh_3^+ + B- -> H2C=PPh3 + HB (ahol B bázis). E deprotonáció Wittig-reagenseket ad.
Foszfor-pentaklorid és hasonló vegyületek A szilárd foszfor-pentaklorid ionos, képlete , vagyis tetraklórfoszfónium kationt és hexaklórfoszfát aniont tartalmazó vegyület. Híg oldatokban az alábbi egyenlet szerint disszociál: PCl5 <-> PCl_4^+ + Cl- A trifenilfoszfin-diklorid() 5 koordinációjú foszforánként és klórtrifenilfoszfónium-kloridként is létezik közegtől függően. Hasonlít a -hoz: ionos vegyület () poláris oldószerekben, illetve trigonális bipiramis alakú molekulákból álló vegyület apolárisakban.
Alkoxifoszfónium-vegyületek: Arbuzov-reakció A Michaelis–Arbuzov-reakció egy háromértékű foszfortartalmú észter halogénalkánnal való reakciója, mely ötértékű foszforvegyületet ad és egy másik halogénalkánt. A foszforszubsztrát gyakran foszfit (), az alkilezőszer egy jódalkán. középre|600px|bélyegkép|A Michaelis–Arbuzov-reakció mechanizmusa
Használata Textilekhez 150px|bélyegkép|jobbra|Textilekhez gyakran használatos a tetrakisz(hidroximetil)foszfónium-klorid. A tetrakisz(hidroximetil)foszfónium-kloridot gyűrődés- és tűzálló textilimpegnáló szerként használják pamuthoz és más cellulózalapú szövetekhez. Tűzálló impregnálószer készíthető THPC-ből annak karbamiddal való kezelésével. A karbamid a hidroximetilcsoportokkal reagál, a foszfóniumszerkezet foszfin-oxiddá alakul a reakció eredményeként. Fázistranszfer-katalizátorok és csapadékképző szerek A szerves foszfóniumionok lipofilek és fázistranszfer-katalizátorként használatosak a kvaterner ammóniumionokhoz hasonlóan. A sók, a szervetlen anionok és a tetrafenilfoszfónium () poláris szerves oldószerekben oldódnak. Példa erre a perrenátja ().
Szerves szintézisek reagensei A Wittig-reagensek használatosak szerves szintézisekben is. Ezek a foszfóniumsókból származnak. A deprotonáláshoz erős bázis, például nátrium-amid vagy butillítium kell: (Ph3P+CH2R)X- + C4H9Li -> Ph3P=CHR + LiX + C4H10 Az egyik legegyszerűbb ilid a metiléntrifenilfoszforán ().Leírása:
A (X = Cl, Br) képletű vegyületek használhatók a Kirsanov-reakcióban. A Kinnear–Perren-reakció használatos alkánfoszfonil-dikloridok ( és -észterek (R1P(O)(OR2)OR3) szintéziséhez. A foszfor-triklorid alkilációval keletkező alkiltriklórfoszfónium-sók fontos köztitermékek: RCl + PCl3 + AlCl3 -> RPCl_3^+AlCl_4^- „Zöldhidrogénhez” való ammóniatermeléshez A fő ipari ammóniatermelő folyamat a Haber–Bosch-folyamat, mely általában hidrogénforrásként földgázt használ, mely nitrogénnel reagálva ammóniát hoz létre. 2021-ben Doug MacFarlane, Alekszandr Szimonov és Bryan Suryantó a Monash Egyetemen létrehozott egy módszert „zöldammónia” előállítására, mely feltehetően a Haber–Bosch-folyamatot felválthatja.Breakthrough brings green ammonia production closer to reality E folyamat hasonlít az elektrolitikus hidrogén-előállító folyamathoz. A sóból fehérítőt előállítani kívánó Verdant céggel együtt dolgozva Suryantóék felfedezték, hogy egy tetraalkilfoszfónium-só képes hatékony ammónia-előállításra szobahőmérsékleten.Nitrogen reduction to ammonia at high efficiency and rates based on a phosphonium proton shuttle
Jegyzetek
Fordítás
Kategória:Kationok Kategória:Funkciós csoportok