Ciclocarbono

En química orgánica , un ciclo[ n ]carbono (o simplemente ciclocarbono ) es un compuesto químico que consiste únicamente en un número n de átomos de carbono unidos covalentemente en un anillo . Dado que los compuestos están compuestos solo de átomos de carbono, son alótropos del carbono . Los posibles patrones de enlace incluyen enlaces dobles (un cumuleno cíclico) o enlaces simples y triples alternados (un poliino cíclico ). ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

El primer ciclocarbono sintetizado es el ciclo[18]carbono (C ₁₈ ). ^{[ 4 ]} Además, se conocen C ₆ , C ₁₀ , C ₁₂ , C 13 , C _{14 ,} C ₁₆ , C ₂₀ y C _26. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

El miembro ( hipotético ) _de tres carbonos de esta familia ( C3 ) también se llama ciclopropatrieno .

_{El miembro de} seis carbonos de esta familia ( C6 ) también se llama benzotriino .

El ciclo[ n ]carbono más pequeño que se predice que es relativamente estable es C18 _{, con una} energía de tensión calculada de 72 kilocalorías por mol. ^{[ 1 ] [ 3 ]} Un equipo de IBM/Oxford afirmó haber sintetizado sus moléculas en estado sólido en 2019: ^{[ 4 ]}

Según estos investigadores de IBM, el ciclocarbono sintetizado tiene enlaces triples y simples alternados , en lugar de estar compuesto enteramente de enlaces dobles. Esto supuestamente convierte a esta molécula en un semiconductor . ^{[ 8 ]}

Se predice que los ciclo[n]carbonos más grandes, de hasta 100 átomos de carbono, exhiben un carácter polirradical, como las cadenas de carbono lineales. ^{[ 9 ]} Para todos los casos investigados, las cadenas de carbono lineales y cíclicas de n átomos (respectivamente l -CC[ n ] y c -CC[ n ]) son singletes en estado fundamental y energéticamente más estables como anillos cerrados. Las propiedades electrónicas de l -CC[ n ] y c -CC[ n ] muestran patrones de oscilación peculiares para valores más pequeños de n , seguidos de cambios monótonos para valores más grandes. Para las cadenas de carbono más pequeñas, los l -CC[ n ] de número impar son más estables que los adyacentes de número par, y c -CC[4 m +2]/ c -CC[4 m ] (donde m son enteros positivos) son respectivamente más/menos estables que los adyacentes de número impar. Con el aumento de n , l -CC[ n ] y c -CC[ n ] poseen una naturaleza polirradical creciente en sus estados fundamentales, con los orbitales activos deslocalizados a lo largo de toda la longitud de l -CC[ n ] o de toda la circunferencia de c -CC[ n ]. ^{[ 9 ]}

Según los resultados de TAO-LDA, los c -CC[n] más pequeños (hasta n  = 22) poseen naturaleza no radical y brechas de energía singlete-triplete considerables (por ejemplo, mayores de 20 kcal/mol). Además del conocido c -CC[18], Seenithurai y Chai predijeron que es probable que los c -CC[10], c -CC[14] y c -CC[22] se sinteticen en un futuro próximo. ^{[ 9 ]}

c -CC[48] no es estable en solución a temperatura ambiente, pero puede estabilizarse insertándolo a través de anillos voluminosos como un rotaxano . ^{[ 10 ]}