Carbenos

carbenos.qxd

09/03/2009

16:45

PÆgina 25

Investigación Química

Carbenos estables con estructura electrónica de tipo singlete:
una nueva y excepcional familia de ligandos
Salvador Conejero
Resumen: Aunque durante muchos años los carbenos se han considerado como especies muy reactivas, difíciles de aislar, tras muchos
esfuerzos, la síntesis de carbenos estables se ha convertido enuna realidad. Su excepcional comportamiento como ligandos en complejos de los metales de transición ha propiciado la síntesis de numerosos carbenos estables (o persistentes) con estructuras muy variadas y con propiedades electrónicas y estéricas muy características que serán objeto de esta revisión.
Palabras clave: Carbenos acíclicos, carbenos N-heterocíclicos, carbenos estables, carbenossinglete.
Abstract: Carbenes have been considered as highly reactive species, difficult to isolate, for a long time. The successful synthesis of
stable carbenes and their extraordinary behaviour as ligands for the transition metals have brought about to the synthesis of several stable (or at least persistent) carbenes with different structural and electronic motifs that will be revised here.Keywords: Acyclic carbenes, N-heterocyclic carbenes, stable carbenes, persistent carbenes, singlet carbenes.

1. Introducción
Los carbenos son especies neutras divalentes en las que el
átomo de carbono tiene sólo seis electrones en su capa de
valencia. La geometría de un carbeno puede ser lineal (I) o
angular (II-V) (Figura 1). En la primera el carbeno posee una
hibridación sp con dos orbitales pdegenerados en energía,
mientras que en la segunda el átomo de carbono carbénico
adopta una hibridación sp2 que hace que estos dos orbitales,
ahora denominados pπ y σ, dejen de estar degenerados. El
orbital σ adquiere un mayor carácter s y se estabiliza, mientras
que el pπ se mantiene inalterado. La mayor parte de los carbenos tienen una estructura angular y su multiciplidad de
espíndependerá de la diferencia energética entre el estado singlete y el triplete, que a su vez vendrá determinada por los factores electrónicos y estéricos de los sustituyentes del carbeno.
R
R

R

I
geometría lineal
triplete

pπ

R

σ

II
geometría
angular
triplete

pπ

R

pπ

R

σ

R

R

σ R

R
III

IV

pπ
σ
V

geometrías angulares singlete

Figura 1. Carbenosde estructura lineal y angular.

Sin analizar los aspectos estructurales y electrónicos que
determinan su estabilidad,[1] estas especies han sido consideradas a lo largo de los años como transitorias y, por este motivo, durante la década de los años 50 algunos grupos de investigación concentraron sus esfuerzos en su síntesis y estabilización a fin de poder comprender su reactividad yestructura. Por desgracia y pese a que la idea original de estabilizar
a los carbenos mediante heteroátomos era correcta, las dificultades experimentales no permitieron alcanzar este objeti-

vo.[2] A finales de los años 1980 y principios de 1990 dos
importantes descubrimientos marcaron el comienzo de un
área de la química cuya expansión continúa en la actualidad.
El primero y más controvertido fue laobtención accidental
por el grupo de Bertrand de un carbeno estabilizado por un
grupo fosfano y otro trimetilsililo.[3] El objetivo inicial no era
la obtención de un carbeno, sino la formación de un enlace
múltiple P−C.[4] Aunque inicialmente Bertrand no reconoció
su naturaleza carbénica, en un artículo publicado en 1989 se
refirió por vez primera a esta especie como un carbeno
estable.[5]El segundo descubrimiento, y sin lugar a dudas el
que más impacto ha tenido en la comunidad científica, fue la
síntesis por el grupo de Arduengo del primer carbeno N-heterocíclico estable.[6] A pesar de que los carbenos sustituidos
con grupos amino eran bien conocidos en Química
Organometálica,[7] la síntesis de los carbenos libres y sus
propiedades como ligandos han estimulado su uso, en...