Onium-Verbindung

In der Chemie ist eine Onium-Verbindung oder ein Onium-Ion ein Kation, das formal durch Protonierung des Hydrids eines Pnictogens (Gruppe 15 im Periodensystem), Chalkogens (Gruppe 16) oder eines Halogens (Gruppe 17) entstanden ist. Das am längsten bekannte Onium-Ion und Namensgeber dieser Gruppe ist Ammonium, NH4+, das protonierte Derivat von Ammoniak, NH3.[1][2]

Der Begriff Onium wird auch für Kationen benutzt, die aus der Substitution eines Wasserstoffatoms durch eine andere Gruppe (z. B. Organyl-Reste oder Halogene) resultieren würden, wie das Tetraphenylphosphonium, (C6H5)4P+. Die substituierende Gruppe kann auch di- oder trivalent sein, wodurch sich z. B. Ionen wie das Iminiumion and Nitrilium ergeben.[1][2]

Einordnung

Onium-Verbindungen sind invers analog zu at-Komplexen. Lewis-Basen bilden Onium-Ionen, wenn das Zentralatom eine weitere Bindung eingeht und zum Kation wird. Lewis-Säuren bilden at-Ionen, wenn das Zentralatom durch Eingehen einer weiteren Bindung Elektronen erhält und so zum Anion wird.[3]

Onium-Ionen besitzen eine Ladung von +1. Ein Molekül mit zwei oder mehr Onium-Untergruppen wird als doppeltes Onium-Ion, dreifaches Onium-Ion usw. bezeichnet. Verbindungen, die aus einem Onium-Kation und einem Anion bestehen, werden als Onium-Salze bezeichnet.

Einfache Onium-Ionen

Im Folgenden ist eine Reihe von einfachen Onium-Ionen aufgeführt, also Hydriden ohne Substituenten.

Gruppe 15- (Stickstoffgruppe-)Onium-Kationen

Gruppe 16- (Chalkogen-)Onium-Kationen

  • Oxonium, H3O+ (protoniertes Wasser)
  • Sulfonium, H3S+ (protoniertes Sulfan)
  • Selenonium, H3Se+ (protoniertes Selan)
  • Telluronium, H3Te+ (protoniertes Monotellan)

Gruppe 17- (Halogen-)Onium-Kationen, Halonium-Ionen, H2X+ (protonierte Halogenwasserstoffe)

Pseudohalogen-Onium-Kationen

  • Aminodiazonium, H2N3+ (protoniertes Hydrogenazid)
  • Hydrocyanonium, H2CN+ (protoniertes Hydrogencyanid)

Gruppe 14- (Kohlenstoffgruppe-)Onium-Kationen

  • Methanium, CH5+ (protoniertes Methan, manchmal auch Methonium genannt, letzteres besitzt aber verschiedene Bedeutungen[4])
  • Weitere Alkanium-Kationen: CnH(2n+3)+
    • Ethanium, C2H7+ (protoniertes Ethan)
    • Propanium, C3H9+ (Propan, an irgendeinem Kohlenstoff protoniert)
      • Propylium oder propan-1-ylium (Propan, am endständigen Kohlenstoffatom protoniert)
      • Propan-2-ylium (Propan, am mittleren Kohlenstoffatom protoniert)
    • Butanium, C4H11+ (Butan, an irgendeinem Kohlenstoff protoniert)
      • n-Butanium (n-Butan, an irgendeinem Kohlenstoff protoniert)
        • n-Butylium oder n-Butan-1-ylium (n-Butan, am endständigen Kohlenstoffatom protoniert)
        • n-Butan-2-ylium (n-Butan, am mittleren Kohlenstoffatom protoniert)
      • Isobutanium (Isobutan, an irgendeinem Kohlenstoff protoniert)
        • Isobutylium oder Isobutan-1-ylium (an einem Ende protoniertes Isobutan)
        • Isobutan-2-ylium (am mittleren Kohlenstoff protoniertes Isobutan)
    • Octonium, C8H19+ (protoniertes Octan)
  • Silanium (manchmal auch Silonium), SiH5+ (protoniertes Silan) (Sollte nicht Siliconium genannt werden.[5])
  • Weitere Silanium-Kationen, SinH(2n+3)+
    • Disilanium, Si2H7+ (protoniertes Disilan)
  • Germonium, GeH5+ (protoniertes German)
  • Stannonium, SnH3+ (protoniertes SnH2; nicht protonierte Stannan SnH4)
  • Plumbonium, PbH3+ (protoniertes Bleihydrid, PbH2)

Gruppe 13- (Borgruppe-)Onium-Kationen

  • Boronium-Kationen, BH3+, BH4+, BH5+, BH6+ (protonierte Borane)

Wasserstoff- Onium-Kationen

  • Hydrogenonium, besser bekannt als Trihydrogen-Kation, H3+ (protonierter [molekularer] oder [zweiatomiger] Wasserstoff).

Gruppe 18- (Edelgas-)Onium-Kationen

  • Hydrohelium, besser bekannt als Helium-Hydridion, HeH+ (Protoniertes Helium). (Abundant in outer space).
  • Kryptonium KrH+ (protoniertes krypton)
  • Xenonium XeH+ (protoniertes xenon)

Onium-Ionen mit monovalenter Substitution

  • primäre Ammonium-Kationen, RH3N+ oder RNH3+ (protoniertes, primäres Amin)
    • Hydroxylammonium, NH3OH+ (protoniertes Hydroxylamin)
    • Methylammonium, CH3NH3+ (protoniertes Methylamin)
    • Ethylammonium, C2H5NH3+ (protoniertes Ethylamin)
    • Hydrazinium oder Diazanium, NH2NH3+ (protoniertes Hydrazin)
  • Sekundäre Ammonium-Kationen, R2NH2+ (protoniertes, sekundäres Amin)
    • Dimethylammonium (manchmal auch Dimethylaminium), (CH3)2NH2+ (protoniertes Dimethylamin)
    • Diethylammonium (manchmal auch Diethylaminium), (C2H5)2NH2+ (protoniertes Diethylamin)
    • Ethylmethylammonium, C2H5CH3NH2+ (protoniertes Ethylmethylamin)
    • Diethanolammonium (manchmal auch Diethanolaminium), (C2H4OH)2NH2+ (protoniertes Diethanolamin)
  • Tertiäre Ammonium-Kationen, R3NH+ (protoniertes, tertiäres Amin)
  • Quartäre Phosphonium-Kationen, R4P+ oder PR4+
    • Tetraphenylphosphonium, (C6H5)4P+
  • sekundäre Sulfonium-Kationen, R2SH+ (protonierte Sulfide)
  • Tertiäre Sulfonium-Kationen R3S+
    • Trimethylsulfonium, (CH3)3S+
  • Sekundäre Fluronium-Kationen R2F+
    • Dichlorfluoronium, Cl2F+

Onium-Kationen mit polyvalenten Substituenten

  • sekundäre Ammonium-Kationen mit einem doppelt gebundenen Substituenten, R=NH2+
    • Diazenium, HN=NH2+ (protoniertes Diazen)
  • quartäre Ammonium-Kationen mit einem doppelt gebundenen Substituenten und zwei einfach gebundenen Substituenten, R=NR2+
    • Iminium, R2C=NR2+ (substituted protoniertes imine)
    • Diazenium, RN=NR2+ (substituiert protoniertes Diazen)
  • tertiäre Ammonium-Kationen mit einem dreifach gebundenen Substituenten, R≡NH+
  • tertiäre Ammonium-Kationen mit zwei partiell doppelt gebundenen Substituenten, R=-NH+=-R
    • Pyridinium, C5H5NH+ (protoniertes Pyridin)
  • quartäre Ammonium-Kationen mit einem dreifach gebundenen Substituenten und einem einfach gebundenen Substituenten, R≡NR+
  • tertiäres Oxonium-Kation mit einem dreifach gebundenen Substituenten, R≡O+
    • Nitrosonium, N≡O+
  • tertiäre Oxonium-Kationen mit zwei partiell doppelt gebundene Substituenten, R=-O+=-R
    • Pyrylium, C5H5O+
  • tertiäre Sulfonium-Kationen mit dreifach gebundenen Substituenten, R≡S+
    • Thionitrosyl, N≡S+

Doppelonium-Dikationen

  • Hydrazinium-Dikation, +H3NNH3+ (doppelt protoniertes Hydrazin)
  • Diazenium-Dikation, +H2N=NH2+ (doppelt protoniertes Diazen)
  • Diazonium-Dikation, +HN≡NH+ (doppelt protonierter Stickstoff)

Ungewöhnliche Onium-Kationen

  • Borenium-Kation, R2B+ (protoniertes Borylen)
  • Carbenium-Kation, R3C+ (protonierte Carbene)
    • Methenium-Kation, H3C+ (protoniertes Methylen)
  • Silylium-Kation, R3Si+ (protoniertes Silylen)
  • Nitrenium-Kation, R2N+ (protoniertes Nitren)
  • Mercurinium-Kation, R3Hg+ (protonierte Organoquecksilber-Verbindung; gebildet als Intermediat in Oxymercurierungen)

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Eintrag zu onium compounds. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.O04291 – Version: 2.3.3.
  2. ↑ a b George A. Olah (1998), Onium Ions. John Wiley & Sons, 509 pages. ISBN 9780471148777
  3. ↑ Advanced Organic Chemistry: Reactions and mechanisms, Maya Shankar Singh, 2007, Dorling Kindersley, ISBN 978-81-317-1107-1.
  4. ↑ Eintrag zu carbonium ion. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.C00839 – Version: 2.3.3.
  5. ↑ chem.qmul.ac.uk