En química , un ion oxonio es cualquier catión de oxígeno con tres enlaces . [1] El ion oxonio más simple es el ion hidronio H 3 O + . [2]
Alquiloxonio
El hidronio es uno de una serie de iones de oxonio con la fórmula R 3− n H n O + . El oxígeno suele ser piramidal con una hibridación sp 3 . Aquellos con n = 2 se denominan iones de oxonio primarios, un ejemplo es el metanol protonado . Otros iones de hidrocarburo oxonio se forman por protonación o alquilación de alcoholes o éteres (R − C−-R 1 R 2 ). En medios ácidos, el grupo funcional oxonio producido al protonar un alcohol puede ser un grupo saliente en la reacción de eliminación de E2 . El producto es un alqueno . Generalmente se requieren condiciones extremas de acidez, calor y deshidratación.
Los iones de oxonio secundarios tienen la fórmula R 2 OH + , siendo un ejemplo los éteres protonados.
Los iones terciarios de oxonio tienen la fórmula R 3 O + , siendo un ejemplo el trimetiloxonio . [3] Las sales de alquiloxonio terciario son agentes alquilantes útiles . Por ejemplo, tetrafluoroborato de trietiloxonio ( Et
3O+
) ( BF-
4), un sólido cristalino blanco, se puede utilizar, por ejemplo, para producir ésteres etílicos cuando las condiciones de esterificación tradicional de Fischer no son adecuadas. [4] También se utiliza para la preparación de enol éteres y grupos funcionales relacionados. [5] [6]
ion oxonio piramidal general | fórmula esquelética del catión trimetiloxonio | modelo de bola y palo de trimetiloxonio | modelo de relleno de espacio de trimetiloxonio |
El oxatriquinano y el oxatriquinaceno son iones de oxonio inusualmente estables, descritos por primera vez en 2008. El oxatriquinano no reacciona con agua hirviendo o con alcoholes , tioles , iones haluro o aminas , aunque sí reacciona con nucleófilos más fuertes como hidróxido , cianuro y azida .
Iones de oxocarbenio
Otra clase de iones oxonio que se encuentran en la química orgánica son los iones oxocarbenio , obtenidos por protonación o alquilación de un grupo carbonilo , por ejemplo, R − C =−R ′ que forma una estructura de resonancia con el carbocatión completo R−−O − R ′ y, por tanto, es especialmente estable:
Especies estabilizadas con oro
Una especie de oxonio inusualmente estable es el complejo de oro tris [trifenilfosfina oro (I)] tetrafluoroborato de oxonio, [(Ph 3 PAu) 3 O] [BF 4 ], donde se cree que las interacciones aurofílicas intramoleculares entre los átomos de oro son responsables de la estabilización de los átomos de oro. catión. [7] [8] Este complejo se prepara mediante el tratamiento de Ph 3 PAuCl con Ag 2 O en presencia de NaBF 4 : [9]
- 3 Ph 3 PAuCl + Ag 2 O + NaBF 4 → [(Ph 3 PAu) 3 O] + [BF 4 ] - + 2 AgCl + NaCl
Se ha utilizado como catalizador para la transposición de propargyl Claisen . [10]
Relevancia para la química de los productos naturales
Los iones oxonio complejos bicíclicos y tricíclicos han sido propuestos como intermediarios clave en la biosíntesis de una serie de productos naturales por las algas rojas del género Laurencia . [11]
Varios miembros de estas elusivas especies han sido preparados explícitamente por síntesis total, demostrando la posibilidad de su existencia. [11] La clave para su generación exitosa fue el uso de un anión de coordinación débil ( anión de Krossing, [Al (pftb) 4 ] - , pftb = perfluoro- terc- butoxi) como contraanión. [12] Como se muestra en el siguiente ejemplo, esto se ejecutó mediante una estrategia de abstracción de haluro transanular mediante la reacción del precursor del ión oxonio (un haluro orgánico ) con la sal de plata del anión de Krossing Ag [Al (pftb) 4 ] • CH 2 Cl 2 , generando el ion oxonio deseado con precipitación simultánea de haluros de plata inorgánicos . Los iones de oxonio resultantes se caracterizaron de forma exhaustiva mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear a baja temperatura (-78 ° C) con el apoyo del cálculo de la teoría funcional de la densidad .
También se demostró que estos iones de oxonio dan lugar directamente a múltiples productos naturales relacionados al reaccionar con varios nucleófilos , como agua, bromuro, cloruro y acetato. [13] [14] [15]
Ver también
- Ión de onio , un catión +1 derivado de la protonación de un hidruro (incluye iones de oxonio)
- Pirilio , otro tipo de ion con +1 carga formal en oxígeno
- Sulfonio , un congénere más pesado
Referencias
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