El subóxido de carbono , o dióxido de tricarbono , es un compuesto químico orgánico que contiene oxígeno con fórmula C 3 O 2 y estructura O=C=C=C=O . Sus cuatro dobles enlaces acumulativos lo convierten en un cumuleno . Es uno de los miembros estables de la serie de oxocarbonos lineales O=C n =O , que también incluye dióxido de carbono ( CO 2 ) y dióxido de pentacarbono ( C 5 O 2 ). Aunque si se purifica cuidadosamente puede existir a temperatura ambiente en la oscuridad sin descomponerse, se polimerizará bajo ciertas condiciones.
La sustancia fue descubierta en 1873 por Benjamin Brodie sometiendo monóxido de carbono a una corriente eléctrica. Afirmó que el producto formaba parte de una serie de "oxicarburos" de fórmula C x +1 O x , a saber, C 2 O , C 3 O 2 , C 4 O 3 , C 5 O 4 , …, y haber identificado el los dos últimos; [3] [4] sin embargo, sólo se conoce C 3 O 2 . En 1891, Marcelino Berthelot observó que calentar monóxido de carbono puro a unos 550 °C creaba pequeñas cantidades de dióxido de carbono pero ningún rastro de carbono, y supuso que en su lugar se creaba un óxido rico en carbono, al que denominó "subóxido". Supuso que era el mismo producto obtenido por descarga eléctrica y propuso la fórmula C 2 O . [5] Otto Diels afirmó más tarde que los nombres más orgánicos dicarbonilmetano y dioxaleno también eran correctos.
Se describe comúnmente como un líquido o gas aceitoso a temperatura ambiente con un olor extremadamente nocivo. [6]
Se sintetiza calentando una mezcla seca de pentóxido de fósforo ( P 4 O 10 ) y ácido malónico o sus ésteres . [7] Por lo tanto, también puede considerarse como el anhídrido del anhídrido malónico , es decir, el "segundo anhídrido" del ácido malónico. [8]
En una revisión de Reyerson de 1930 se pueden encontrar varias otras formas de síntesis y reacciones del subóxido de carbono. [6]
El subóxido de carbono se polimeriza espontáneamente formando un sólido rojo, amarillo o negro. Se postula que la estructura es poli (α-pirónica), similar a la estructura de la 2-pirona (α-pirona). [9] [10] El número de monómeros en los polímeros es variable (ver Oxocarbono#Óxidos de carbono poliméricos ). En 1969, se planteó la hipótesis de que el color de la superficie marciana era causado por este compuesto; Esto fue desmentido por las sondas Viking Mars (en cambio, el color rojo se debe al óxido de hierro ). [11]
El subóxido de carbono se utiliza en la preparación de malonatos ; y como auxiliar para mejorar la afinidad del tinte de las pieles.
En síntesis química , el subóxido de carbono es un 1,3-dipolo que reacciona con alquenos para formar 1,3-ciclopentadionas. Debido a que es tan inestable, es un reactivo de último recurso. [12]
El subóxido de carbono, C 3 O 2 , se puede producir en pequeñas cantidades en cualquier proceso bioquímico que normalmente produce monóxido de carbono , CO, por ejemplo, durante la oxidación del hemo por la hemo oxigenasa-1. También se puede formar a partir de ácido malónico. Se ha demostrado que el subóxido de carbono en un organismo puede polimerizar rápidamente en estructuras de policarbono macrocíclicas con la fórmula común ( C 3 O 2 ) n (principalmente (C 3 O 2 ) 6 y (C 3 O 2 ) 8 ), y que esos Los compuestos macrocíclicos son potentes inhibidores de la Na + /K + -ATP-asa y de la ATP-asa dependiente de Ca, y tienen propiedades fisiológicas similares a las de la digoxina y acciones natriuréticas y antihipertensivas. Se cree que esos compuestos poliméricos de subóxido de carbono macrocíclicos son reguladores endógenos similares a la digoxina de Na + /K + -ATP-asas y ATP-asas dependientes de Ca, y natriuréticos y antihipertensivos endógenos. [13] [14] [15] Aparte de eso, algunos autores piensan también que esos compuestos macrocíclicos de subóxido de carbono posiblemente pueden disminuir la formación de radicales libres y el estrés oxidativo y desempeñar un papel en los mecanismos protectores anticancerígenos endógenos, por ejemplo en la retina . [dieciséis]
La estructura del subóxido de carbono ha sido objeto de experimentos y cálculos desde los años 1970. La cuestión central es la cuestión de si la molécula es lineal o está curvada (es decir, si ). Los estudios generalmente coinciden en que la molécula es altamente no rígida, con una barrera muy superficial a la flexión. Según un estudio, la geometría molecular se describe mediante un potencial de doble pozo con un mínimo en θ C 2 ~ 160°, una barrera de inversión de 20 cm −1 (0,057 kcal/mol) y un cambio de energía total de 80 cm. −1 (0,23 kcal/mol) para 140° ≤ θ C 2 ≤ 180°. [17] La pequeña barrera energética a la flexión es aproximadamente del mismo orden de magnitud que la energía vibratoria del punto cero . Por lo tanto, la molécula se describe mejor como cuasilineal. Si bien los estudios de infrarrojos [18] y de difracción de electrones [19] han indicado que el C 3 O 2 tiene una estructura curvada en la fase gaseosa, se descubrió que el compuesto posee al menos una geometría lineal promedio en la fase sólida mediante cristalografía de rayos X. aunque se ha interpretado que los grandes elipsoides térmicos de los átomos de oxígeno y C 2 son consistentes con una flexión rápida (mínimo θ C 2 ~ 170 °), incluso en estado sólido. [10]
Una forma de resonancia de heterocumuleno de subóxido de carbono basada en la minimización de cargas formales no explica fácilmente la falta de rigidez y la desviación de la linealidad de la molécula. Para explicar la estructura cuasilineal del subóxido de carbono, Frenking ha propuesto que el subóxido de carbono se considere como un "complejo de coordinación" de carbono (0) que lleva dos ligandos carbonilo y dos pares libres: . [20] Sin embargo, la contribución del enlace dativo en C 3 O 2 y especies similares ha sido criticada como químicamente irrazonable por otros. [21]
Cuando el óxido carbónico puro y seco [=monóxido de carbono] circula a través del tubo de inducción y allí se somete a la acción de la electricidad, se produce una descomposición del gas [...] El ácido carbónico [=dióxido de carbono] es formado, y simultáneamente con su formación se puede observar un depósito sólido en el tubo de inducción.
Este depósito aparece como una película transparente de color marrón rojizo que recubre las paredes del tubo.
Es perfectamente soluble en agua, que colorea fuertemente.
La solución tiene una reacción intensamente ácida.
El depósito sólido, en estado seco antes de haber estado en contacto con el agua, es un óxido de carbono.
