ホスホニウム：リン中心カチオンとその誘導体

構造と性質

PH4+は幾何構造がおおむね正四面体であり、全電荷も同じである点でNH4+に似ている。しかし、リンは窒素より大きく電気陰性度が低いため、結合長、分極率および反応性に影響が生じる。PH4+のモル質量は約35.01 g・mol−1である。有機ホスホニウムカチオンは一般に塩として安定であり、置換基とアニオンに応じて単離可能な固体またはイオン液体となる。

調製法と代表的な反応

テトラ有機ホスホニウム塩は、第三級ホスフィンのアルキル化（R3P + R'X → R4P+ X−）によって広く調製される。これらの塩は、リンに隣接する炭素上で脱プロトン化を受け、ホスホニウムイリドを与えることがある。イリドは炭素―炭素二重結合を構築するウィッティヒ反応の重要な中間体である。ホスホニウム化合物はまた、有機リン種に特徴的な求核反応および酸化還元化学にも関与する。

用途と例

• アルケン合成に用いるホスホニウムイリドの前駆体（ウィッティヒ化学）。
• かさ高い有機基をもつ場合の相間移動触媒、およびイオン液体の構成成分。
• 生物学・材料分野での用途。特定のトリフェニルホスホニウム結合体は、分子をミトコンドリアへ標的化するために用いられる。また、テトラアルキルホスホニウム類は、処方によっては熱安定化剤または抗菌剤として機能する。

歴史、存在および重要な区別

単純なPH4+イオンが単独で見いだされることはまれであり、共有結合性または有機リンの文脈以外で存在することはほとんどない。実用化学でホスホニウムに言及する場合、通常は裸の水素化物カチオンではなく第四級ホスホニウム塩を意味する。アンモニウムとの構造的類似性から、ホスホニウム類は結合と反応性の研究における有用な比較モデルとなる。基本的な定義についてはイオンを、また有機化学的文脈については関連資料を参照。

注：本項ではホスホニウム種の一般的特徴を要約しており、特殊な誘導体や反応機構上の細部を網羅するものではない。