卡拜

卡拜

卡拜（Carbyne）是擁有三個自由電子的電中性單價碳活性中間體HC及其衍生物的統稱。

基本介紹

  • 中文名：卡拜
  • 外文名：Carbyne
  • 學科：化學
  • 領域：化學
  • 術語：碳的同素異形體
簡介,性質,穩定性,金屬卡拜絡合物,過渡金屬卡賓配合物的合成,Fischer型卡賓配合物的合成,Schrock型卡賓化合物的合成,相關術語,直鏈乙炔碳,相關碳化物,

簡介

卡拜（Carbyne）是擁有三個自由電子的電中性單價碳活性中間體HC及其衍生物（如EtO2C-C）的統稱。卡拜可通過很多方法獲得。它可以短壽命的活性中間體存在於氣相中。
卡拜可以與金屬離子結合形成金屬卡拜配合物（如[WBr(CO)2(2,2'-bipy)C-Ar]和[WBr(CO)2(PPh3)2C-NR2]）。這類化合物的一種合成方法是讓W(CO)6與二異丙基氨基鋰（LDA）反應產生[(Pr2N)(OLi)C=W(CO)5]，然後再讓其與草醯溴或Br2-PPh3和三苯基膦反應。另一種合成方法是用路易斯酸處理甲氧基金屬卡賓配合物。

性質

穩定性

HC<ROOCC<PhC<BrC<ClC

金屬卡拜絡合物

卡拜可以形成金屬絡合物，此類化合物在1964年由Fischer第一次合成，金屬卡拜有兩種，分別被稱為Fischer卡拜和Schrock卡賓。
Fischer卡拜比較穩定，其中含有雜原子（多數是N、O）典型中心原子為零價的鐵、鎢、錳、鉻，典型配體為PPh3和CO
Schrock卡賓不穩定，只含有C、H，典型中心原子為高價的鉭、鈮、鈦

過渡金屬卡賓配合物的合成

由於Fischer型和Schrock型卡賓配合物的成鍵情況不同，所以合成方法有所差異。

Fischer型卡賓配合物的合成

主要通過對金屬羰基配合物進行親核進攻來製備。首例過渡金屬卡賓配合物就是由Fischer等人在1964年用烷基鋰或苯基鋰對六羰基鎢進行親核進攻，接著再進行甲基化反應合成。
因為LiR中的R代表烷基、芳基或甲矽基等多種不同的基團，烷基化試劑也可各不相同，所以該方法具有普適性，用此法可以合成出一系列Mo、W、Mn、Fe、Rh和Ni等不同金屬的Fischer型金屬卡賓配合物。
若用氨基化合物對羰基羰基配體親核進攻，然後發生烷基化，則可製備含氮的Fischer型卡賓配合物。
除此以外，Fischer型卡賓配合物還可以通過乙炔的衍生物在乙醇溶液中和酸反應製備。

Schrock型卡賓化合物的合成

Schrock型卡賓配合物主要通過烷基去質子化反應製備。Schrock等人利用此法製備了Nb、Ta等的卡賓配合物。
除了這個方法外，Schrock型卡賓配合物還可利用金屬配合物與重氮甲烷的反應來製備。
有機鋰化合物對Fischer型卡賓化合物的親核進攻，還可使之轉變為Schrock型卡賓化合物。

相關術語

直鏈乙炔碳

直鏈乙炔碳（Linear Acetylenic Carbon），也稱卡拜（Carbyne）、線型碳（Linear carbon），碳的一種同素異形體，具有
類型的結構。其中每個碳都是sp雜化，碳碳單鍵和三鍵交替。這種類型卡拜的楊氏模量是已知天然最硬材料——鑽石的40倍，同時也是奈米碳管的兩倍，因此將是很好的納米材料。

相關碳化物

（1）卡班（甲烷，英語：Carbane）
甲烷（化學式：CH4；英文：Methane），是結構最簡單的烷類，由一個碳原子以及四個氫原子組成。它是最簡單的烴類也是天然氣的主要成分。甲烷在地球上有很高的相對豐度，使之成為很有發展潛力的一種燃料，但在標準狀態下收集以及存儲氣態的甲烷是一個十分有挑戰性的課題。
在自然狀態下，甲烷可以在地底下或者海底找到，而大氣中也含有甲烷，這些甲烷稱為大氣甲烷。在原始大氣中，甲烷是主要成分之一。自1750年以來，地球大氣中的甲烷濃度增加了約150%，造成的全球暖化效應並占總長壽命輻射以及全球所有溫室氣體的20%（不包括水蒸氣）。在太空中，不少星體的表面和氣中也有甲烷。
甲烷的結構是由一個碳和四個氫原子透過sp雜化的方式化合而成，並且是所有烴類物質中，含碳量最小，且含氫量最大的碳氫化合物，因此甲烷分子的分子結構是一個正四面體的結構，碳大約位於該正四面體的幾何中心，氫位於其四個頂點，且四個碳氫鍵的鍵的鍵角相等、鍵長等長。標準狀態下的甲烷是一種無色無味的氣體。一些有機物在缺氧情況下分解時所產生的沼氣其實就是甲烷。
（2）卡賓（甲烯，英語：Carbene）
卡賓（Carbene），又稱碳烯、碳賓，是含二價碳的電中性化合物。卡賓是由一個碳和其他兩個基團以共價鍵結合形成的，碳上還有兩個自由電子。最簡單的卡賓是亞甲基卡賓，亞甲基卡賓很不穩定，從未分離出來，是比碳正離子、自由基更不穩定的活性中間體。其他卡賓可以看作是取代亞甲基卡賓，取代基可以是烷基、芳基、醯基、鹵素等。這些卡賓的穩定性順序排列如下：
H2C： < ROOCCH： < PhCH： < BrCH： < ClCH： < Br2C： < Cl2C：
氮雜環卡賓是一類較新穎的卡賓，也譯作穩定卡賓，具有特殊的穩定性，有些可以無限期的保存。典型的氮雜環卡賓中，卡賓的二價碳位於咪唑、噻唑、1,2,4-三嗪環系或與兩個取代氨基相連的碳上。
（3）卡拜（甲炔，英語：Carbyne）
在化學中，次甲基自由基（英語：Methylidyne radical）又稱甲炔、碳炔，或稱為一碳化一氫（英語：hydridocarbon、Carbon hydride）是一個僅由一個碳原子跟一個氫原子構成的極不穩定氣體或自由基，化學式為CH（或計作[CH]），也稱為甲炔基。
在自然狀態下，不會存在甲炔，除非是在低溫、低壓的特殊狀態下，才可能有此種不穩定狀態的化合物。炔類至少要兩個碳之間有三鍵，所以最小碳數（或分子量）的炔類是乙炔。
甲炔是一種最簡的卡拜。它是一種高反應性氣體，在一般條件下會迅速反應消失，但這種物質在星際介質中十分常見（第一個在星際介質中被觀測到的分子之一）。

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