stringtranslate.com

Enlace carbono-carbono

Un enlace carbono-carbono es un enlace covalente entre dos átomos de carbono . [1] La forma más común es el enlace simple : un enlace compuesto por dos electrones , uno de cada uno de los dos átomos. El enlace simple carbono-carbono es un enlace sigma y se forma entre un orbital hibridado de cada uno de los átomos de carbono. En el etano , los orbitales son orbitales hibridados sp 3 - , pero se producen enlaces simples formados entre átomos de carbono con otras hibridaciones (por ejemplo, sp 2 a sp 2 ). De hecho, los átomos de carbono en el enlace simple no necesitan ser de la misma hibridación. Los átomos de carbono también pueden formar enlaces dobles en compuestos llamados alquenos o enlaces triples en compuestos llamados alquinos . Un enlace doble se forma con un orbital hibridado sp 2 y un orbital p que no está involucrado en la hibridación. Un enlace triple se forma con un orbital hibridado sp y dos orbitales p de cada átomo. El uso de los orbitales p forma un enlace pi . [2]

Cadenas y ramificaciones

El carbono es uno de los pocos elementos que puede formar largas cadenas de sus propios átomos, una propiedad llamada concatenación . Esto unido a la fuerza del enlace carbono-carbono da lugar a una enorme cantidad de formas moleculares, muchas de las cuales son elementos estructurales importantes para la vida, por lo que los compuestos de carbono tienen su propio campo de estudio: la química orgánica .

2,2,3-trimetilpentano

La ramificación también es común en los esqueletos C-C. Los átomos de carbono en una molécula se clasifican según la cantidad de carbonos vecinos que tienen:

En las "moléculas orgánicas estructuralmente complejas", es la orientación tridimensional de los enlaces carbono-carbono en los loci cuaternarios lo que determina la forma de la molécula. [3] Además, los loci cuaternarios se encuentran en muchas moléculas pequeñas biológicamente activas, como la cortisona y la morfina . [3]

Síntesis

Las reacciones de formación de enlaces carbono-carbono son reacciones orgánicas en las que se forma un nuevo enlace carbono-carbono. Son importantes en la producción de muchos productos químicos sintéticos, como productos farmacéuticos y plásticos . La reacción inversa, en la que se rompe un enlace carbono-carbono, se conoce como activación del enlace carbono-carbono .

Algunos ejemplos de reacciones que forman enlaces carbono-carbono son la reacción aldólica , la reacción de Diels-Alder , la reacción de Grignard , las reacciones de acoplamiento cruzado , la reacción de Michael y la reacción de Wittig .

La síntesis dirigida de estructuras tridimensionales deseadas para carbonos terciarios se resolvió en gran medida a fines del siglo XX, pero la misma capacidad para dirigir la síntesis de carbono cuaternario no comenzó a surgir hasta la primera década del siglo XXI. [3]

Resistencia y longitud de los enlaces

El enlace simple carbono-carbono es más débil que el CH, OH, NH, HH, H-Cl, CF y muchos enlaces dobles o triples, y comparable en fuerza a los enlaces CO, Si-O, PO y SH, [4] pero comúnmente se considera fuerte.

Los valores dados arriba representan energías de disociación de enlaces CC que se encuentran comúnmente; ocasionalmente, los valores atípicos pueden desviarse drásticamente de este rango.

Casos extremos

Enlaces simples CC largos y débiles

Se han identificado varios casos extremos en los que el enlace CC es alargado. En el dímero de Gomberg , un enlace CC es bastante largo, de 159,7 picómetros . Es este enlace el que se rompe de forma reversible y fácil a temperatura ambiente en solución: [6]

En la molécula aún más congestionada hexakis(3,5-di- tert -butilfenil)etano , la energía de disociación del enlace para formar el radical triarilmetilo estabilizado es de solo 8 kcal/mol. También como consecuencia de su severa congestión estérica, el hexakis(3,5-di- tert -butilfenil)etano tiene un enlace central muy alargado con una longitud de 167 pm. [7]

Enlaces dobles CC débiles y retorcidos

La estructura del tetrakis(dimetilamino)etileno (TDAE) está muy distorsionada. El ángulo diedro de los dos extremos N 2 C es de 28º, aunque la distancia C=C es normal, 135 pm. El tetraisopropiletileno, casi isoestructural, también tiene una distancia C=C de 135 pm, pero su núcleo C 6 es plano. [8]

Enlaces triples CC cortos y fuertes

En el extremo opuesto, el enlace simple carbono-carbono central del diacetileno es muy fuerte a 160 kcal/mol, ya que el enlace simple une dos carbonos de hibridación sp. [9] Los enlaces múltiples carbono-carbono son generalmente más fuertes; se ha determinado que el doble enlace del etileno y el triple enlace del acetileno tienen energías de disociación de enlace de 174 y 230 kcal/mol, respectivamente. [10] Se ha observado un triple enlace muy corto de 115 pm para la especie de yodonio [HC≡C–I + Ph] [CF 3 SO 3 – ], debido a la fracción de yodonio que atrae fuertemente electrones . [11]

Véase también

Referencias

  1. ^ Dembicki, Harry (6 de octubre de 2016). Geoquímica práctica del petróleo para exploración y producción. Elsevier. pág. 7. ISBN 9780128033517.
  2. ^ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6.ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  3. ^ abc Quasdorf, Kyle W.; Overman, Larry E. (2014). "Revisión: síntesis enantioselectiva catalítica de estereocentros de carbono cuaternario". Nature (artículo). 516 (7530): 181–191. Bibcode :2014Natur.516..181Q. doi :10.1038/nature14007. PMC 4697831 . PMID  25503231. Icono de acceso cerrado
  4. ^ Yu-Ran Luo y Jin-Pei Cheng "Energías de disociación de enlaces" en CRC Handbook of Chemistry and Physics, 96.ª edición.
  5. ^ Manual de química y física del CRC , 88.ª edición
  6. ^ Bochkarev, LN; Molosnova, NE; Zakharov, LN; Fukin, GK; Yanovsky, AI; Struchkov, YT (1995). "Solvato de benceno de 1-difenilmetileno-4-(trifenilmetil)ciclohexa-2,5-dieno". Acta Crystallographica Sección C Estructura cristalina Comunicaciones . 51 (3): 489–491. doi :10.1107/S0108270194009005.
  7. ^ Rösel, Sören; Balestrieri, Ciro; Schreiner, Peter R. (2017). "Dimensionamiento del papel de la dispersión de Londres en la disociación del hexafeniletano de terc-butilo todo-meta". Chemical Science . 8 (1): 405–410. doi :10.1039/c6sc02727j. ISSN  2041-6520. PMC 5365070 . PMID  28451185. 
  8. ^ Bock, Hans; Borrmann, Horst; Havlas, Zdenek; Oberhammer, Heinz; Ruppert, Klaus; Simon, Arndt (1991). "Tetrakis(dimetilamino)eteno: una molécula extremadamente rica en electrones con una estructura inusual tanto en la fase cristalina como en la fase gaseosa". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 30 (12): 1678–1681. doi :10.1002/anie.199116781.
  9. ^ "Libro web del NIST".
  10. ^ Blanksby, Stephen J.; Ellison, G. Barney (abril de 2003). "Energías de disociación de enlaces de moléculas orgánicas". Accounts of Chemical Research . 36 (4): 255–263. CiteSeerX 10.1.1.616.3043 . doi :10.1021/ar020230d. ISSN  0001-4842. PMID  12693923. 
  11. ^ Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H.; Kosower, Edward M. (1992). Introducción a la química orgánica (4.ª ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. pág. 574. ISBN 978-0139738500.OCLC 52836313  .