El ciclopropenilideno , o c - C3H2 , es una molécula parcialmente aromática que pertenece a una clase altamente reactiva de moléculas orgánicas conocidas como carbenos . En la Tierra, el ciclopropenilideno solo se ve en el laboratorio debido a su reactividad. Sin embargo, el ciclopropenilideno se encuentra en concentraciones significativas en el medio interestelar (ISM) y en la luna Titán de Saturno . Su isómero simétrico C2v , propadienilideno (CCCH2 ) , también se encuentra en el ISM, pero con abundancias de aproximadamente un orden de magnitud menor. [1] Un tercer isómero simétrico C2 , propargileno (HCCCH), aún no se ha detectado en el ISM, muy probablemente debido a su bajo momento dipolar .
La detección astronómica de c -C 3 H 2 se confirmó por primera vez en 1985. [2] Cuatro años antes, se habían observado varias líneas ambiguas en la región de radio de los espectros tomados del medio interestelar, [3] pero las líneas observadas no se identificaron en ese momento. Estas líneas se combinaron más tarde con un espectro de c -C 3 H 2 utilizando una descarga de acetileno-helio . Sorprendentemente, se ha descubierto que c -C 3 H 2 es ubicuo en el medio interestelar. [4] Las detecciones de c -C 3 H 2 en el medio difuso fueron particularmente sorprendentes debido a las bajas densidades. [5] [6] Se creía que la química del medio difuso no permitía la formación de moléculas más grandes, pero este descubrimiento, así como el descubrimiento de otras moléculas grandes, continúan iluminando la complejidad del medio difuso. Más recientemente, las observaciones de c -C 3 H 2 en nubes densas también han encontrado concentraciones que son significativamente más altas de lo esperado. Esto ha llevado a la hipótesis de que la fotodisociación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) mejora la formación de c - C 3 H 2 . [7]
El 15 de octubre de 2020, se anunció que se habían encontrado pequeñas cantidades de ciclopropenilideno en la atmósfera de Titán , la luna más grande de Saturno . [8]
Se ha especulado que la reacción de formación de c -C 3 H 2 es la recombinación disociativa de c - C
3yo+
3. [9]
C - C
3yo+
3es un producto de una larga cadena de química del carbono que ocurre en el medio intersticial. Las reacciones de inserción de carbono son cruciales en esta cadena para la formación de C
3yo+
3Sin embargo, como ocurre con la mayoría de las reacciones entre iones y moléculas que se especula que son importantes en los entornos interestelares, esta vía no ha sido verificada en estudios de laboratorio. La protonación del amoniaco por c - C
3yo+
3es otra reacción de formación. Sin embargo, en condiciones típicas de nubes densas, esta reacción contribuye con menos del 1% a la formación de C 3 H 2 .
Los experimentos de haces moleculares cruzados indican que la reacción del radical metilidina (CH) con acetileno (C 2 H 2 ) forma ciclopropenilideno más hidrógeno atómico y también propadienilideno más hidrógeno atómico. [10] La reacción neutral-neutral entre el carbono atómico y el radical vinilo (C 2 H 3 ) también forma ciclopropenilideno más hidrógeno atómico. [11] Ambas reacciones son rápidas a 10 K y no tienen barrera de entrada y proporcionan vías de formación eficientes en entornos interestelares fríos y atmósferas ricas en hidrocarburos de planetas y sus lunas. [12]
El ciclopropenilideno aislado en matriz se preparó mediante termólisis al vacío instantánea de un derivado de cuadriciclano en 1984. [13]
El ciclopropenilideno se destruye generalmente por reacciones entre iones y moléculas neutras. De estas, las reacciones de protonación son las más comunes . Cualquier especie del tipo HX + puede reaccionar para convertir el c - C3H2 nuevamente en c - C.
3yo+
3. [9] Debido a consideraciones de concentración y constante de velocidad , los reactivos más importantes para la destrucción de c -C 3 H 2 son HCO + , H+ 3, y H 3 O + . [14]
Tenga en cuenta que el c -C 3 H 2 se destruye en su mayor parte al convertirlo nuevamente en C
3yo+
3. Dado que las principales vías de destrucción solo regeneran la molécula madre principal, el C 3 H 2 es esencialmente un callejón sin salida en términos de la química del carbono interestelar. Sin embargo, en nubes difusas o en la región de fotodisociación (PDR) de nubes densas, la reacción con C + se vuelve mucho más significativa y el C 3 H 2 puede comenzar a contribuir a la formación de moléculas orgánicas más grandes .
Las detecciones de c -C 3 H 2 en el medio isotrópico se basan en observaciones de transiciones moleculares mediante espectroscopia rotacional . Dado que c -C 3 H 2 es un trompo asimétrico, los niveles de energía rotacional se dividen y el espectro se vuelve complicado. Además, debe notarse que C 3 H 2 tiene isómeros de espín muy similares a los isómeros de espín del hidrógeno . Estas formas orto y para existen en una proporción de 3:1 y deben considerarse moléculas distintas. Aunque las formas orto y para parecen químicamente idénticas, los niveles de energía son diferentes, lo que significa que las moléculas tienen diferentes transiciones espectroscópicas .
Al observar c -C 3 H 2 en el medio interestelar, solo se pueden ver ciertas transiciones. En general, solo hay unas pocas líneas disponibles para su uso en la detección astronómica. Muchas líneas son inobservables porque son absorbidas por la atmósfera de la Tierra . Las únicas líneas que se pueden observar son las que caen en la ventana de radio . Las líneas observadas con más frecuencia son la transición de 1 10 a 1 01 en18 343 MHz y la transición de 2 12 a 1 01 en85 338 MHz de orto - c -C 3 H 2 . [2] [4] [7]