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 sencillo 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 sp 3 - orbitales hibridados , 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 sencillo no necesitan tener la misma hibridación. Los átomos de carbono también pueden formar dobles enlaces en compuestos llamados alquenos o triples enlaces en compuestos llamados alquinos . Se forma un doble enlace con un orbital hibridado con sp 2 y un orbital p que no está involucrado en la hibridación. Se forma un triple enlace con un orbital con hibridación sp y dos orbitales p de cada átomo. El uso de 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 catenation . Esto sumado a la fuerza del enlace carbono-carbono da lugar a una enorme cantidad de formas moleculares, muchas de las cuales son elementos estructurales importantes de la vida, por lo que los compuestos de carbono tienen su propio campo de estudio: la química orgánica .
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/a/af/SubstitutionAtCarbon.svg/220px-SubstitutionAtCarbon.svg.png)
La ramificación también es común en los esqueletos C-C. Los átomos de carbono de una molécula se clasifican según el número de vecinos de carbono que tienen:
- Un carbono primario tiene un vecino de carbono.
- Un carbono secundario tiene dos vecinos de carbono.
- Un carbono terciario tiene tres vecinos de carbono.
- Un carbono cuaternario tiene cuatro vecinos de carbono.
En las "moléculas orgánicas estructuralmente complejas", es la orientación tridimensional de los enlaces carbono-carbono en los loci cuaternarios la que dicta 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 artificiales, como productos farmacéuticos y plásticos .
Algunos ejemplos de reacciones que forman enlaces carbono-carbono son las reacciones aldólicas , la reacción de Diels-Alder , la adición de un reactivo de Grignard a un grupo carbonilo , una reacción de Heck , una reacción de Michael y una reacción de Wittig .
La síntesis dirigida de las estructuras tridimensionales deseadas para los 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]
Fortalezas y longitudes de la unión
En relación con la mayoría de los enlaces, un enlace carbono-carbono es muy fuerte . [4]
Enlace C – C | Molécula | Energía de disociación del enlace (kcal / mol) |
---|---|---|
CH 3 −CH 3 | etano | 90 |
C 6 H 5 −CH 3 | tolueno | 102 |
C 6 H 5 −C 6 H 5 | bifenilo | 114 |
CH 3 C (O) −CH 3 | acetona | 84 |
CH 3 −CN | acetonitrilo | 136 |
CH 3 −CH 2 OH | etanol | 88 |
Los valores dados anteriormente representan energías de disociación de enlaces que se encuentran comúnmente; ocasionalmente, los valores atípicos pueden desviarse drásticamente de este rango.
Molécula | Etano | Etileno | Acetileno |
---|---|---|---|
Fórmula | C 2 H 6 | C 2 H 4 | C 2 H 2 |
Clase | alcano | alqueno | alquino |
Estructura | ![]() | ![]() | ![]() |
Hibridación de carbono | sp 3 | sp 2 | sp |
Longitud de enlace CC | 1,535 Å | 1,339 Å | 1,203 Å |
Proporción de enlace simple CC | 100% | 87% | 78% |
Método de determinación de estructura | espectroscopia de microondas | espectroscopia de microondas | espectroscopia infrarroja |
Casos extremos
Bonos simples CC largos y débiles
Se han identificado varios casos extremos en los que el enlace CC se alarga. En el dímero de Gomberg , un enlace CC es bastante largo a 159,7 picómetros . Es este enlace el que se rompe fácilmente y de forma reversible a temperatura ambiente en solución: [6]
En la molécula aún más congestionada hexakis (3,5-di- terc- butilfenil) etano , la energía de disociación del enlace para formar el radical triarilmetilo estabilizado es sólo de 8 kcal / mol. También como consecuencia de su severa congestión estérica, el hexakis (3,5-di- terc- butilfenil) etano tiene un enlace central muy alargado con una longitud de 167 µm. [7]
Dobles enlaces CC retorcidos y débiles
La estructura del tetrakis (dimetilamino) etileno (TDAE) está muy distorsionada. El ángulo diedro para los dos extremos de N 2 C es 28º aunque la distancia C = C es normal de 135 pm. El tetraisopropiletileno casi isoestructural también tiene una distancia C = C de 135 pm, pero su núcleo C 6 es plano. [8]
Triples enlaces CC cortos y fuertes
En el extremo opuesto, el enlace sencillo carbono-carbono central del diacetileno es muy fuerte a 160 kcal / mol, ya que el enlace sencillo une dos carbonos de hibridación sp. [9] Los enlaces múltiples carbono-carbono son generalmente más fuertes; Se ha determinado que el doble enlace de etileno y el triple enlace de acetileno tienen energías de disociación de enlaces 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 fuertemente atrayente de electrones. [11]
Ver también
- Enlace carbono-hidrógeno
Referencias
- ↑ Dembicki, Harry (6 de octubre de 2016). Geoquímica práctica del petróleo para exploración y producción . Elsevier. pag. 7. ISBN 9780128033517.
- ^ Smith, Michael B .; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6a ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
- ^ a b c Quasdorf, Kyle W .; Overman, Larry E. (2014). "Revisión: síntesis catalítica enantioselectiva de estereocentros de carbono cuaternario" . Naturaleza (papel). 516 (7530): 181–191. Código bibliográfico : 2014Natur.516..181Q . doi : 10.1038 / nature14007 . PMC 4697831 . PMID 25503231 .
- ^ Yu-Ran Luo y Jin-Pei Cheng "Energías de disociación de enlaces" en el Manual CRC de Química y Física, 96ª edición.
- ^ Manual CRC de Química y Física , 88a edición
- ^ Bochkarev, LN; Molosnova, NE; Zakharov, LN; Fukin, GK; Yanovsky, AI; Struchkov, YT (1995). "Solvato de 1-difenilmetilen-4- (trifenilmetil) ciclohexa-2,5-dieno benceno". Acta Crystallographica Sección C Comunicaciones de la estructura cristalina . 51 (3): 489–491. doi : 10.1107 / S0108270194009005 .
- ^ Rösel, Sören; Balestrieri, Ciro; Schreiner, Peter R. (2017). "Dimensionamiento del papel de la dispersión de Londres en la disociación de hexafeniletano de terc-butilo todo-meta" . Ciencia química . 8 (1): 405–410. doi : 10.1039 / c6sc02727j . ISSN 2041-6520 . PMC 5365070 . PMID 28451185 .
- ^ Bock, Hans; Borrmann, Horst; Havlas, Zdenek; et al. (1991). "Tetrakis (dimetilamino) eteno: una molécula extremadamente rica en electrones con estructura inusual tanto en el cristal como en la fase gaseosa". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 30 (12): 1678-1681. doi : 10.1002 / anie.199116781 .
- ^ "Libro web del NIST" .
- ^ Blanksby, Stephen J .; Ellison, G. Barney (abril de 2003). "Energías de disociación de enlaces de moléculas orgánicas". Cuentas de Investigación Química . 36 (4): 255–263. CiteSeerX 10.1.1.616.3043 . doi : 10.1021 / ar020230d . ISSN 0001-4842 . PMID 12693923 .
- ^ 1927-, Streitwieser, Andrew (1992). Introducción a la química orgánica . Heathcock, Clayton H., 1936-, Kosower, Edward M. (4ª ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey: Prentice Hall. pag. 574. ISBN 978-0139738500. OCLC 52836313 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )