Carbè

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Carbé

Un carbè és una molècula neutra molt inestable que conté un carboni divalent amb sis electrons en la seva capa de valència [1] per tant, és altament reactiu i és generat únicament com a intermedi d'una reacció. Els carbens són deficients en electrons i es comporten com a electròfils i reaccionen fàcilment amb nucleòfils, per exemple enllaços C=C. Els carbens més coneguts són el Metilè :CH2 i el diclorcarbè :CCl2.

Propietats[modifica | modifica el codi]

Els carbens són compostos inestables i molt reactius, no poden ser aïllats ni emmagatzemats, precisament per això que no es va poder comprovar la seva existència fins al 1959 amb l'ajuda de l'espectroscòpia.

Estructura i enllaç[modifica | modifica el codi]

Carbè singlet i triplet

Existeixen dos tipus de carbens:

  • Carbè singlet
  • Carbè triplet

El carbè singlet té una hibridació sp2 i és planar, ja que els dos electrons es troben aparellats sobre un mateix orbital p mentre que el carbè triplet és lineal amb hibridació sp amb els dos electrons desaparellats.[2]

Reactivitat[modifica | modifica el codi]

La reactivitat dels carbens depèn del tipus de carbè que estiguem parlant: singlet o triplet. En cas del carbè singlet la reacció és estereoespecífica en syn en l'addició d'un alquè. És a dir, un alquè en cis en reaccionar amb un carbè singlet obtenim un cis-cilcopropà mentre que si l'alquè es troba en trans el que obtenim és el trans-ciclopropà substituït.

En un carbè triplet la reacció no és estereospecífica. Es pot interpretar el carbè com a un di-radical i que com a productes ens donarà una mescla dels dos isòmers cis i trans.[3]

Addició d'un carbé (singlet o triplet) a un alqué

Síntesi[modifica | modifica el codi]

Hi ha diferents mètodes de sintesi de carbens, un dels més senzills per generar un carbè substituït és a partir del cloroform (CHCl3) amb una base forta (p.e.KOH). La pèrdua del protó del cloroform ens genera l'anió que ràpidament expulsa un ió Cl2 per obtenir el carbè, en aquest cas el diclorcarbè. Una altra forma d'obtenció de carbens rellevant és mitjançant la descomposició (amb presència de llum o temperatura) de diazoalcans com el CH2N2 obtenim com a productes el [[N2]] i el carbè :CH2. Altres mètodes de síntesi són la síntesi directa utilitzant litiats (p.e. BuLi) amb compostos tipus R2CX2 on X és un halur com el Cl, Br, o I.

Sintensi d'un carbé per síntesi directa amb BuLi

Existeixen altres mètodes de síntesis de carbens emprant compostos de mercuri o rodi.

Lligands carbens en compostos organometàl·lics[modifica | modifica el codi]

exemple d'un carbé de Fischer

En química organometàl·lica els complexos amb fórmula LnMCR2 són anomenats carbens. Aquests es poden classificar en[1]

Carbens de Fischer[modifica | modifica el codi]

El carbè es troba enllaçat al metall enllaçat a grups electroatraients com el carbonil. Aquests carbens contenen un heteroàtom, el metall es troba en un estat d’oxidació baix i el Carboni del carbè esdevé un centre electròfil. Els grups R del carbè :CR2 són grups π-donadors com el –OMe o -NMe2 entre d'altres. El centre metàl·lic acostuma a ser Mo (0), Fe (0) o com en l'exemple W.

exemple d'un carbé de Schrock

Carbens de Shrock[modifica | modifica el codi]

El carbè està enllaçat al metall envoltat de grups electrodonadors. Aquests carbens no contenen cap heteroàtom, el metall té un estat d’oxidació elevat i el carboni del carbè és nucleòfil. . Els grups R del carbè :CR2 acostumen a ser del tipus H, alquils, etc. El centres metàl·lic més comuns són el Ta(V) o el W(VI)

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

La química dels carbens és utilitzada en la síntesi del tefló. El tefló és tetrafluoroetilé que s'obté a partir del difluorocarbè.

CHClF2 → :CF2 + HCl
2 :CF2 → F2C=CF2

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. 1,0 1,1 H.Crabtree, Robert. «Carbenes , Metathesis y polymerization». A: The organometallic chemistry of the transition metals. Primera edició. Wiley-Interscience, 1988, p. 244-264. 
  2. Structure of Carbene CH2 Philip S. Skell, Robert C. Woodworth; J. Am. Chem. Soc.; 1956; 78(17); 4496-4497. Abstract
  3. Organic Chemistry R.T Morrison, R.N Boyd pp 473-478.