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
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
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
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 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
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
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
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 molibdè (0), Fe (0) o com en l'exemple W.
exemple d'un carbé de Schrock
Carbens de Shrock
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
La química dels carbens és utilitzada en la síntesi del tefló. El tefló és tetrafluoroetilé que s'obté a partir del difluorocarbè.
↑ 1,01,1H.Crabtree, Robert. «Carbenes, Metathesis i polymerization». A: The organometallic chemistry of the transition metals. Primera edició. Wiley-Interscience, 1988, p. 244-264.
↑Structure of Carbene CH2 Philip S. Skell, Robert C. Woodworth; J. Am. Chem. Soc.; 1956; 78(17); 4496-4497. Abstract
