Карбин - Carbyne
В области органической химии , A карбин является общим термином для любого соединения , чья структура состоит из электрически нейтрального углерода атома , соединенных с одной ковалентной связью и имеет три несвязанные электроны. Атом углерода имеет один или три неспаренных электрона , в зависимости от его состояния возбуждения ; что делает его радикальным . Химическая формула может быть записана RC • или RC 3 • (также записывается в виде ⫶ CR), или просто СН .
Карбины можно рассматривать как производные простейшего такого соединения, метилидинового радикала или незамещенного карбина HC • или HC 3 • , в котором функциональная группа представляет собой атом водорода .
Электронная конфигурация
Молекулы карбина обычно находятся в электронных дублетных состояниях : несвязывающие электроны на углероде расположены как один радикал (неспаренный электрон) и одна электронная пара, оставляя свободную атомную орбиталь , а не являясь трирадикалом ( квартетное состояние ). Простейший случай представляет собой СН радикал, который имеет электронную конфигурацию 1σ 2 2σ 2 3σ 2 1π. Здесь молекулярная орбиталь 1σ - это по существу атомная орбиталь углерода 1s, а 2σ - орбиталь связи CH, образованная перекрытием гибридной орбитали углерода sp с орбиталью водорода 1s. 3σ - это несвязывающая углеродная орбиталь, направленная вдоль оси CH в сторону от водорода, в то время как есть две несвязывающие 1π-орбитали, перпендикулярные оси CH. Однако 3σ - это sp-гибрид, который имеет более низкую энергию, чем орбиталь 1π, которая представляет собой чистый p, поэтому 3σ заполняется до 1π. Радикал CH фактически изоэлектронен атому азота, который действительно имеет три неспаренных электрона в соответствии с правилом максимальной множественности Хунда . Однако атом азота имеет три вырожденных p-орбитали, в отличие от радикала CH, где гибридизация одной орбитали (3σ) приводит к разнице энергий.
Вхождение
Карбин может быть короткоживущим промежуточным продуктом . Например, fluoromethylidyne (CF) могут быть обнаружены в газовой фазе с помощью спектроскопии в качестве промежуточного продукта во флэш - фотолиза из CHFBr 2 .
Карбины могут действовать как трехвалентные лиганды в комплексах с переходными металлами , в которых они связаны с металлом тремя несвязанными электронами в группе -C 3 • . Примерами таких координационных соединений являются Cl (CO)
4W≡C-CH
3, W Br ( CO ) 2 ( 2,2'-бипиридин ) ≡ C - арил и WBr (CO) 2 ( PPh 3 ) 2 ≡C-NR 2 . Такое соединение может быть получено реакцией гексакарбонила вольфрама W (CO) 6 с диизопропиламидом лития с образованием ( i Pr 2 N) (OLi) C = W (CO) 5 . Затем эту соль окисляют либо оксалилбромидом, либо трифенилфосфиндибромидом с последующим добавлением трифенилфосфина . Другой метод состоит в обработке метоксигруппы металла карбены с кислотой Льюиса .