Химическая энциклопедия

КАРБEНЫ (от лат. carbo - уголь). 1. Нестабильные соед. двухвалентного углерода общей ф-лы :CRR, где R, R Н, Hal, орг. остаток и др. Характеризуются наличием у центр (карбенового) атома С двух несвязывающих мол. орбиталей (МО) с двумя своб электронами. Известны синглетные К., в к-рых одна из этих МО занята двумя электронами, а вторая свободна, и триплетные К. с двумя одноэлектронными МО Называют К. по соответствующему валентно-насыщенному соед. с заменой окончаний "ан", "ен", "ин" и т.д. на соотв. "илиден", "енилиден", "инилиден", напр., этилиден, циклопентадиенилиден, флуоренилиден Используют также заместительную номенклатуру, напр. дихлоркарбен, дифенилкарбен Для частицы :СН₂ сохранено назв метилен. Известны аналоги К соед. двухвалентных элементов IVб гр. (силилены, гермилены, станнилены и плюмбилены), соед. одновалентных азота (нитрены), фосфора, бора и т. п., а также атомарные О, S, Se, Be. Общий метод генерирования К. - сольволиз (в присут. оснований) или термолиз галоформов и их аналогов, напр.:

Сольволитич. методы обычно более эффективны в условиях межфазного катализа. Др. общий метод - термич. или фотолитич. разложение диазосоединений, причем использование катализаторов (соли Сu, Rh, Pd) позволяет проводить эти р-ции в мягких условиях и с высокой селективностью послед. превращений. К. могут быть также получены разложением металлоорг. соед., напр.:

Для прямого спектроскопич. исследования К. создают их высокую мгновенную концентрацию с помощью импульсного фотолиза, ударной волны или электрич. разряда с послед. использованием быстродействующих способов регистрации (напр., спектрографы и ИК спектрометры быстрого сканирования). Др. метод - низкотемпературная стабилизация в инертной матрице (метод матричной изоляции). Генерирование К. в высоком вакууме позволяет использовать масс-спектрометрию. Для структурных исследований К. с пониж. реакц. способностью и таких их аналогов, как силилены и гермилены, используют электронографию. Триплетные К. широко исследуются с помощью метода ЭПР. Для исследования механизмов р-ций К. в жидкой фазе применяют метод хим. поляризации ядер, а также импульсные методы с использованием пико- и наносекундной лазерной техники. К. высоко реакционноспособны, вступают во мн. р-ции, что широко используется в орг. синтезе. наиб. известная р-ция - их присоединение по кратным связям и внедрение в простые связи, напр.:

Для них характерны разл. перегруппировки, напр. Вольфа перегруппировка , а также образование димеров и полимеров. Реакц. способность мн. К. и их аналогов удается регулировать путем их комплексообразования с орг. лигандами и соед. переходных металлов. Карбеновые комплексы переходных металлов (W, Mo, Re и др.) играют существ. роль в метатезисе олефинов и полимеризации циклоолефинов. Р-ции фторсодержащих К. лежат в основе получения мн. фтормономеров (тетрафторэтилен, гексафторпропилен), а также фторароматич. соед. важных полупродуктов в получении лек. препаратов, пестицидов, красителей. Р-ции с участием К. используют в синтезе мн. циклопропанов, напр., противогрибкового препарата "октицил", высокоэффективных пестицидов типа перметрина и др. пиретроидов. 2. О К. - компонентах нефти см. Битумы нефтяные . Лит.: Кирмсе В., Химия карбенов, пер. с англ., М., 1966; Нефедов О. М., Иоффе А. И., "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1974, т. 19, № 3, с. 305: там же. 1979. т. 24. № 5; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 1, M., 1981, с. 586-89; Нефедов О. М., "Успехи химии", 1989, т. 58, в. 7 и 8; Нефедов О. М., Иоффе А. И., Менчиков Л. Г., Химия карбенов, М., 1990. О. М. Нефедов.