stringtranslate.com

Ciclocarbono

En química orgánica , un ciclo[ n ]carbono (o simplemente ciclocarbono ) es un compuesto químico que consiste únicamente en un número n de átomos de carbono unidos covalentemente en un anillo . Dado que los compuestos están compuestos únicamente de átomos de carbono, son alótropos del carbono . Los posibles patrones de enlace incluyen todos los enlaces dobles (un cumuleno cíclico ) o enlaces simples y triples alternados (un poliino cíclico ). [1] [2] [3]

El primer ciclocarbono sintetizado es el ciclo[18]carbono (C 18 ). [4] Además de éste, se conocen C 6 , C 10 , C 12 , C 13 , C 14 , C 16 , C 20 y C 26. [5] [6] [7]

Ciclo[3]carbono

El miembro ( hipotético ) de tres carbonos de esta familia ( C 3 ) también se llama ciclopropatrieno .

Ciclo[6]carbono

El miembro de seis carbonos de esta familia ( C 6 ) también se llama benzotriino .

Ciclo[18]carbono

El ciclo[ n ]carbono más pequeño que se predice que es termodinámicamente estable es C 18 , con una energía de deformación calculada de 72 kilocalorías por mol. [1] [3] Un equipo de IBM/Oxford afirmó haber sintetizado sus moléculas en estado sólido en 2019: [4]

Síntesis de ciclocarbono
Síntesis de ciclocarbono

Según estos investigadores de IBM, el ciclocarbono sintetizado tiene enlaces triples y simples alternados , en lugar de estar compuesto únicamente de enlaces dobles. Esto supuestamente convierte a esta molécula en un semiconductor . [8]

Grandes ciclo[n]carbonos

Seenithurai & Chai 2020 encontraron que los ciclo[n]carbonos más grandes [hasta 100 átomos de carbono] exhiben un carácter polirradical y reportan cadenas de carbono lineales (l-CC[n]) así como cadenas de carbono cíclicas o ciclo[n] carbono (c-CC[n]), donde n=10-100. [9] Para todos los casos investigados, l -CC[ n ] y c -CC[ n ] son ​​singletes de estado fundamental, y c -CC[ n ] son ​​energéticamente más estables que l -CC[ n ]. Las propiedades electrónicas de l -CC[ n ] y c -CC[ n ] muestran patrones de oscilación peculiares para valores más pequeños de n , seguidos de cambios monótonos para valores más grandes de n . Para las cadenas de carbono más pequeñas, los l -CC[ n ] impares son más estables que los adyacentes pares, y c -CC[4 m+2 ]/ c -CC[4 m ] (donde m son números enteros positivos) son más/menos estables que los adyacentes impares. Con el aumento de n , l -CC[ n ] y c -CC[ n ] poseen una naturaleza polirradical creciente en sus estados fundamentales, con los orbitales activos deslocalizados en toda la longitud de l -CC[ n ] o en toda la circunferencia de c -CC[ n ]. [9]

Sobre la base de los resultados de TAO-LDA, los c -CC[n] más pequeños (hasta = 22, donde m son números enteros positivos) poseen una naturaleza no radicalaria y brechas de energía singlete-triplete considerables (por ejemplo, mayores de 20 kcal/mol). En vista de su alta estabilidad, se puede anticipar que es probable que estas cadenas de carbono cíclicas relativamente estables, como c -CC[10], c -CC[14], c -CC[18] y c -CC[22], se sinteticen en un futuro cercano. [9] Entre ellas, c -CC[18] (es decir, ciclo[18]carbono) ha sido sintetizado recientemente por un equipo de IBM/Oxford en 2019. [4]

Referencias

  1. ^ ab George A. Adamson; Charles W. Rees (1996). "Hacia la síntesis total de ciclo[ n ]carbonos y la generación de ciclo[6]carbono". J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 (13): 1535–1543. doi :10.1039/P19960001535.
  2. ^ Yves Rubin; Carolyn B. Knobler; Francois Diederich (1990). "Precursores de los ciclo[n]carbonos: desde 3,4-dialquinil-3-ciclobuteno-1,2-dionas y 3,4-dialquinil-3-ciclobuteno-1,2-dioles hasta ciclobutenodehidroanulenos y óxidos superiores de carbono". J. Am. Chem. Soc . 112 (4): 1607–1617. doi :10.1021/ja00160a047.
  3. ^ por François Diederich; Yves Rubin; Carolyn B. Knobler; Robert L. Whetten; Kenneth E. Schriver; Kendall N. Houk; Yi Li (8 de septiembre de 1989). "Moléculas totalmente de carbono: evidencia de la generación de ciclo[18]carbono a partir de un precursor orgánico estable". Science . 245 (4922): 1088–1090. Bibcode :1989Sci...245.1088D. doi :10.1126/science.245.4922.1088. PMID  17838807. S2CID  23726682.
  4. ^ abc Kaiser, Katharina (15 de agosto de 2019). "Un alótropo de carbono molecular sp-hibridado, ciclo[18]carbono". Science . 365 (6459): 1299–1301. arXiv : 1908.05904 . Bibcode :2019Sci...365.1299K. doi :10.1126/science.aay1914. PMID  31416933. S2CID  201019470.
  5. ^ Xu, Wei; Sun, Luye; Zheng, Wei; Gao, Wenze; ​​Kang, Faming (5 de octubre de 2023), Síntesis en superficie de ciclo[12]carbono antiaromático y ciclo[6]carbono aromático , doi :10.21203/rs.3.rs-3411973/v1
  6. ^ Xu, Wei; Sun, Luye; Zheng, Wei; Kang, Faming (5 de octubre de 2023), Síntesis y caracterización en superficie de ciclo[20]carbono antiaromático , doi :10.21203/rs.3.rs-3411934/v1
  7. ^ Alberto, Florián; Rončević, Igor; Gao, Yueze; Paschke, Fabián; Baiardi, Alberto; Tavernelli, Ivano; Mishra, Shantanu; Anderson, Harry L.; Bruto, Leo (10 de mayo de 2024). "El ciclo[13]carbono de número impar y su dímero, el ciclo[26]carbono". Ciencia . 384 (6696): 677–682. doi : 10.1126/science.ado1399. ISSN  0036-8075.
  8. ^ Castelvecchi, Davide (15 de agosto de 2019). «Los químicos crean el primer anillo de carbono puro». Nature . 572 (7770): 426. Bibcode :2019Natur.572..426C. doi : 10.1038/d41586-019-02473-z . PMID  31431741.
  9. ^ abc Seenithurai, Sonai; Chai, Jeng-Da (4 de agosto de 2020). "Investigación TAO-DFT de las propiedades electrónicas de cadenas de carbono lineales y cíclicas". Scientific Reports . 10 (1): 13133. Bibcode :2020NatSR..1013133S. doi : 10.1038/s41598-020-70023-z . PMC 7403413 . PMID  32753715.