Los análogos de carbeno en química son carbenos con el átomo de carbono reemplazado por otro elemento químico . Al igual que los carbenos regulares, aparecen en las reacciones químicas como productos intermedios reactivos y, con precauciones especiales, pueden estabilizarse y aislarse como compuestos químicos. Los carbenos tienen alguna utilidad práctica en la síntesis orgánica, pero los análogos de carbeno son en su mayoría curiosidades de laboratorio que solo se investigan en el mundo académico. Se conocen análogos de carbeno para elementos del grupo 13 , grupo 14 , grupo 15 y grupo 16 .
Los carbenos del grupo 14 más pesados son los sililenos , R 2 Si:, los germilenos R 2 Ge: (por ejemplo , difosfagermileno ), los estannylenos R 2 Sn: y los plumbilenos R 2 Pb:, conocidos colectivamente como metalilenos y considerados como monómeros para los polimetalanos . [1] El estado de oxidación de estos compuestos es +2 y la estabilidad aumenta con el número cuántico principal (moviéndose una fila hacia abajo en la tabla periódica ). Esto hacedicloroplombileno PbCl 2 y diclorostannileno SnCl 2 compuestos iónicos estables aunque existen como polímeros o pares de iones.
Los análogos de carbeno del grupo 14 no forman orbitales híbridos, sino que retienen la configuración electrónica (ns) 2 (np) 2 debido al aumento de la brecha sp para elementos más grandes. Dos electrones permanecen en un orbital s y, por lo tanto, sus compuestos tienen estados fundamentales exclusivamente de singlete y no el estado fundamental de triplete que se puede observar en los carbenos dependiendo de los sustituyentes. El orbital s ( par solitario ) es inerte y el orbital p vacante es muy reactivo. Los carbenos estables del grupo 14 requieren la estabilización de este orbital p, lo que generalmente se logra mediante la coordinación de un ligando Cp * o la coordinación con nitrógeno , oxígeno oligandos que contienen fósforo , aunque la estabilización se puede lograr solo mediante protección estérica.
Los métodos generales para la síntesis de metalilenos sustituidos con carbono ( arilo o alquilo ) son la reducción de especies M 4+ o reacciones de sustitución en haluros M 2+ . Los metalilenos estables requieren sustituyentes voluminosos para evitar el ataque nucleofílico del centro metálico en el orbital p. Ejemplos de estos sustituyentes voluminosos en R2M : son los grupos mesitilo , dis (di(trimetilsilil)metilo) y adamantilo . Con una protección estérica insuficiente, el metalileno formará un dímero o un polímero . El primer dialquilgermileno aislable se sintetizó en 1991: [2]
El ángulo de enlace CMC en los metalilenos es inferior a 120°, lo que confirma una hibridación distinta de sp2 . El carácter p más alto para el enlace CM II en comparación con el enlace CM IV se refleja en su longitud de enlace ligeramente más alta .
En el grupo de 15 elementos, el análogo de carbeno de nitrógeno neutro (RN) se llama nitreno . El análogo de fósforo es un fosfinideno . También hay análogos de carbeno del grupo 15 cargados, más notablemente iones de fosfenio (R 2 P + ) que son isolobales con (hetero-)carbenos que poseen un estado fundamental singulete.