Kvaternarni amonijum katjon

Kvaternarni amonijum katjon. R grupe mogu da budu iste ili različite alkil ili aril grupe. Isto tako R grupe mogu da budu povezane.

Kvaternarni amonijum katjoni su pozitivno naelektrisani poliatomski joni sa strukturom NR+
4, pri čemu je R alkil ili aril grupa.^[1] Za razliku od amonijum jona (NH+
4) i primarnih, sekundarnih, ili tercijarnih amonijum katjona, kvaternarni amonijum katjoni su permanentno naelektrisani, nezavisno od pH njihovog rastvora. Kvaternarne amonijum soli ili kvaternarna amonijum jedinjenja (zvana kvaternarni amini u žargonu naftnih polja) su soli kvaternarnih amonijum katjona.

Sinteza

Kvaternarni amonijum katjoni se pripremaju alkilacijom tercijarnih amina sa halougljenikom.^[2] U starijoj literaturi to se obično naziva Menšutkinovom reakcijom, dok se u modernim izvorima jednostavno naziva kvaternizacijom.^[3] Ova reakcija se može koristiti za formiranje jedinjenja sa nejednakim dužinama alkilnih lanaca; na primer pri pravljenju katjonskih surfaktanata jedna od alkil grupa amina je obično duža od drugih.^[4] Tipična sinteza benzalkonijum hlorida se izvodi koristeći dugolančani alkildimetilamin i benzil hlorid:

CH₃(CH₂)_nN(CH₃)₂ + ClCH₂C₆H₅ → [CH₃(CH₂)_nN(CH₃)₂CH₂C₆H₅]⁺Cl⁻

Reakcije

Kvaternarni amonijum katjoni nisu reaktivni prema jakim elektrofilima, oksidansima, i kiselinama. Oni su isto tako stabilni prema većini nukleofila. Ovo zadnje svojstvo se na primer ispoljava u vidu stabilnosti hidroksidnih soli kao što su tetrametilamonijum hidroksid i tetrabutilamonijum hidroksid. Zbog njihove otpornosti, mnogi neobični anjoni su bili izolovani kao kvarternarne amonijum soli. Primeri obuhvataju tetrametilamonijum pentafluoroksenat, koji sadrži visoko reaktivni pentafluoroksenatni (XeF−
5) jon. Permanganat se može rastvoriti u organskim rastvaračima, kad se koristi njegova NBu+
4 so.^[5][6]

Sa izuzetno jakim bazama, kvaternarni katjoni se degradiraju. Oni podležu Somalet-Hauserom^[7] i Stivensovom rearanžmanu,^[8] kao i dealkilaciji pod oštrim uslovima. Kvaternarni amonijum katjoni koji sadrže N–C–C–H jedinice mogu da podlegnu Hofmanovoj eliminaciji i Emdeovoj degradaciji.

Pogled od „gore” na Bu₄N⁺.

Pogled sa „strane” na Bu₄N⁺.

Vidi još

• Benzalkonijum hlorid, benzetonijum hlorid, metilbenzetonijum hlorid, ketalkonijum hlorid, cetilpiridinijum hlorid, cetrimonijum, cetrimid, dofanijum hlorid, tetraetilamonijum bromid, i domifen bromid – antimikrobni su ingredijenti prisutni u raznim produktima na slobodno
• Dikvat - dikvaternarno amonijum jedinjenje koje se koristi kao kontaktni herbicid
• Karnitin
• Cetrimonijum bromid (CTAB), stearalkonijum hlorid – katjonski surfaktanti sa širokim opsegom kozmetičkih primena
• Holin
• Kokamidopropil betain (CAPB), čest cviterjonski surfaktant u kozmetičkim primenama
• Denatonijum, najgorčije poznato jedinjenje
• Dimetildioktadecilamonijum hlorid
• Parakvat, herbicid
• Polikvaternijum, polimeri koji sadrže kvarterne amonijeve soli, koji se koriste za proizvode za ličnu negu
• Kvaternarno amonijumski mišićni relaksanti
• Silicijumski kvaternarni amin
• Tetra-n-butilamonijum bromid i Alikvat 336, česti katalizatori faznog transfera
• Tetrametilamonijum hlorid
• Tetrametilamonijum hidroksid
• Tetrametilamonijum pentafluoroksenat, sadrži neobični pentagonalni pentafluoroksenatni (XeF₅⁻) jon
• Triazen

Reference

1. IUPAC. „quaternary ammonium compounds”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).
2. Brasen, C. R.; Hauser (1954). „o-Methylethylbenzyl Alcohol”. Org. Synth. 34: 58. doi:10.15227/orgsyn.034.0058. 
3. Smith, Michael B.; March, Jerry (2001). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (5th изд.). New York, NY: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-58589-3. 
4. „Surfactants”. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. 2005. doi:10.1002/14356007.a25_747. 
5. Herriott, Arthur W. (1977). „Purple benzene: Solubilization of anions in organic solvents”. J. Chem. Educ. 54 (4): 229. Bibcode:1977JChEd..54Q.229H. doi:10.1021/ed054p229.1. 
6. Doheny, Anthony J., Jr.; Ganem, Bruce (1980). „Purple benzene revisited”. J. Chem. Educ. 57 (4): 308. Bibcode:1980JChEd..57..308D. doi:10.1021/ed057p308.1. 
7. Brasen, W. R.; Hauser, C. R. (1963). „2-Methylbenzyldimethylamine”. Org. Synth. ; Coll. Vol., 4, стр. 585 
8. Pine, Stanley H. (2011). „The Base-Promoted Rearrangements of Quaternary Ammonium Salts”. Organic Reactions. ISBN 978-0-471-26418-7. doi:10.1002/0471264180.or018.04. 

Literatura

• Pine, Stanley H. (2011). „The Base-Promoted Rearrangements of Quaternary Ammonium Salts”. Organic Reactions. ISBN 978-0-471-26418-7. doi:10.1002/0471264180.or018.04. 
• Smith, Michael B.; March, Jerry (2001). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (5th изд.). New York, NY: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-58589-3. 

Spoljašnje veze

• Toxicities of quaternary ammonium
• Zhang, Chang; Cui, Fang; Zeng, Guang-ming; Jiang, Min; Yang, Zhong-zhu; Yu, Zhi-gang; Zhu, Meng-ying; Shen, Liu-qing (15. 6. 2015). „Quaternary ammonium compounds (QACs): A review on occurrence, fate and toxicity in the environment”. Sci. Total Env. 518–519: 352—362. doi:10.1016/j.scitotenv.2015.03.007.