Термин «карбен» может также относиться к конкретному соединению. :CH 2 , также называемый метиленом , исходный гидрид , из которого формально образуются все остальные карбеновые соединения. [1] [2]
Существует два типа карбенов: синглеты и триплеты , в зависимости от их электронной структуры. [3] Разные классы подвергаются разным реакциям.
Остается неясным, образуются ли в этих условиях действительно свободные карбены или комплекс металл-карбен. Тем не менее образующиеся таким образом металлокарбены дают ожидаемые органические продукты. [7] В специализированном, но поучительном случае α-галогенсодержащие соединения ртути можно выделить и отдельно термолизовать. « Реактив Зейферта » при нагревании выделяет CCl 2 :
C 6 H 5 HgCCl 3 → CCl 2 + C 6 H 5 HgCl
Отдельно карбены могут быть получены реакцией экструзии с большим изменением свободной энергии. Диазирины и эпоксиды фотолизируются с огромным выделением при деформации кольца карбенов . Первые выдавливают инертный газообразный азот , но эпоксиды обычно дают реакционноспособные карбонильные отходы, а асимметричные эпоксиды потенциально могут образовывать два разных карбена. Обычно связь CO с меньшим дробным порядком связи (меньшее количество резонансных структур с двойной связью) разрывается. Например, когда один заместитель представляет собой алкил , а другой - арил , арилзамещенный углерод обычно высвобождается в виде карбенового фрагмента.
Двумя классами карбенов являются синглетные и триплетные карбены. Триплетные карбены представляют собой дирадикалы с двумя неспаренными электронами, обычно образуются в результате реакций, разрывающих две σ-связи (альфа-элиминирование и некоторые реакции экструзии), и не вызывают повторной гибридизации атома карбена. Синглетные карбены имеют одну неподеленную пару , обычно образуются в результате диазораспада и принимают sp. 2 орбитальная структура. [8] Валентные углы (определенные методом ЭПР ) составляют 125–140° для триплетного метилена и 102° для синглетного метилена.
Различные механизмы подразумевают, что присоединения синглетных карбенов стереоспецифичны , а присоединения триплетных карбенов стереоселективны . Метилен в результате диазометана фотолиза реагирует либо с цис- , либо с транс - 2-бутеном, образуя единственный диастереомер диметилциклопропана 1,2- : цис из цис и транс из транс . Таким образом, метилен представляет собой синглетный карбен; если бы это был триплет, продукт не зависел бы от геометрии исходного алкена. [13]
Вставки - еще один распространенный тип реакции карбена. [15] форма окислительного присоединения . Вставки могут происходить, а могут и не происходить в один этап (см. выше). Конечным результатом является то, что карбен вставляется в существующую связь, предпочтительно X–H (X не углерод), в противном случае C–H или (в противном случае) связь C–C. Алкилкарбены встраиваются гораздо более избирательно, чем метилен, который не различает первичные, вторичные и третичные связи CH.
возникающая 1,2-перегруппировка, в результате внутримолекулярного внедрения в связь, прилегающую к карбеновому центру, является помехой в некоторых схемах реакций, поскольку она потребляет карбен, чтобы дать тот же эффект, что и традиционная реакция отщепления . [16] Как правило, жесткие структуры благоприятствуют внутримолекулярным внедрениям. В гибких структурах образование пятичленного кольца предпочтительнее образования шестичленного кольца. Когда такие вставки возможны, межмолекулярные вставки не наблюдаются. Как меж-, так и внутримолекулярные внедрения допускают асимметричную индукцию от хирального металлического катализатора.
В металлоорганических соединениях комплексы металлов с формулой L n MCRR' часто описываются как карбеновые комплексы. [17] Однако такие соединения не реагируют так же, как свободные карбены, и редко образуются из предшественников карбенов, за исключением стойких карбенов. [ нужна ссылка ] [18] Карбеновые комплексы переходных металлов можно классифицировать по их реакционной способности, причем наиболее четко определены первые два класса:
Карбены Фишера , в которых карбен связан с металлом, содержащим электроноакцепторную группу (обычно карбонил). В таких случаях карбеноидный углерод является слабо электрофильным.
Карбены Шрока , в которых карбен связан с металлом, имеющим электронодонорную группу. В таких случаях карбеноидный углерод является нуклеофильным и напоминает реагент Виттига (который не считается производным карбена).
Карбеновые радикалы , в которых карбен связан с металлом с открытой оболочкой, при этом углерод карбена обладает радикальным характером. Карбеновые радикалы имеют характеристики карбенов Фишера и Шрока, но обычно являются долгоживущими промежуточными продуктами реакции.
Атомный углерод — одиночный атом углерода с химической формулой :C:, по сути, двойной карбен. Также использовался для получения «настоящих карбенов» на месте.
^ Грасс, ПБ; Брауэр, Бельгия; Зупанчич, Джей Джей; Кауфманн, К.Дж.; Шустер, Великобритания (1983). «Химические и физические свойства фторенилидена: уравновешивание синглетных и триплетных карбенов». Журнал Американского химического общества . 105 (23): 6833. doi : 10.1021/ja00361a014 .
^ Немировский, А.; Шрайнер, PR (ноябрь 2007 г.). «Электронная стабилизация триплетных карбенов в основном состоянии». Дж. Орг. Хим . 72 (25): 9533–9540. дои : 10.1021/jo701615x . ПМИД 17994760 .
^ Напротив, Гроссман 2003 , с. 85 гласит: «Реакционная способность карбенов и карбеноидов одинакова, независимо от того, как они образуются». Анализ Гроссмана не подтверждается современными текстами по физической органической химии и, вероятно, относится к быстрому уравновешиванию состояний карбенов после большинства методов генерации карбенов.
^ Скелл, PS; Вудворт, Р.К. (1956). «Структура карбена, ч2». Журнал Американского химического общества . 78 (17): 4496. doi : 10.1021/ja01598a087 .
^ Напротив, Гроссман 2003 : «Диазосоединения превращаются в синглетные карбены при осторожном нагревании и в карбеноиды при обработке солью Rh(II) или Cu(II), такой как Rh 2 (OAc) 4 или CuCl 2 . Переходный металл -производные карбеноиды, которые имеют двойную связь металл – C, вступают в реакции, типичные для синглетных карбенов. На этом этапе вы можете думать о них как о свободных синглетных карбенах, хотя это не так».
^ Ян, Пэн; Ян, Вантай (10 июля 2013 г.). «Поверхностная хемоселективная фототрансформация связей C – H на органических полимерных материалах и связанные с этим высокотехнологичные приложения». Химические обзоры . 113 (7): 5547–5594. дои : 10.1021/cr300246p . ISSN 0009-2665 . ПМИД 23614481 .
^ Фон Э. Деринг, В.; Хоффманн, АК (1954). «Прибавление дихлоркарбена к олефинам». Журнал Американского химического общества . 76 (23): 6162. doi : 10.1021/ja01652a087 .
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: 02a93ed682f4f3e84f671106afdc12bd__1722231840 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/02/bd/02a93ed682f4f3e84f671106afdc12bd.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Carbene - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)