卡賓

卡賓carbene

卡賓Carbene，又稱碳賓、碳烯。通常由含有容易離去基團的分子消去一個中性分子而形成。與碳自由基一樣，屬於不帶正負電荷的中性活潑中間體。卡賓是H2C:和它的取代衍生物的通稱。卡賓含有一個電中性的二價碳原子，在這個碳原子上有兩個未成鍵的電子。是一種含有兩個未成鍵電子的高活性中間體(見活性中間體)。卡賓的壽命遠低於1秒，只能在低溫下（77K以下）捕集，在晶格中加以分離和觀察。它的存在已被大量實驗所證明。

穩定性

卡賓的穩定性有如下順序；

H₂C:<ROOCCH:<PhCH:<BrCH:<ClCH:<Br₂C:<Cl₂C:

卡賓的結構

卡賓有兩種結構，在光譜學上分別稱為單線態和三線態。單線態卡賓中，中心碳原子是sp2雜化，兩個sp²雜化軌道與兩個基團成鍵，一個sp²軌道容納一對未成鍵電子，此外還有一個垂直於sp²軌道平面的空p軌道；R-C-R鍵角大約100到110；三線態卡賓有兩個自由電子，為直線形的sp雜化兩個直線型sp軌道與兩個基團成鍵，碳上還有兩個自旋相互平行的電子分占兩個p軌道，鍵角大約136~180。除了二鹵卡賓和與氮、氧、硫原子相連的卡賓，大多數的卡賓都處於非直線形的三線態基態。

卡賓是單線態還是三線態由其電子自旋決定。三線態卡賓為順磁性，壽命足夠長的話可以被電子自旋共振譜（EPR or ESR）檢測到。單線態卡賓的總自旋為0，三線態的總自旋為1（單位\hbar），三線態亞甲基卡賓的鍵角為125-140°，相應的單線態卡賓為102°。一般地講，氣態時三線態卡賓更加穩定，單線態卡賓在溶液中更加穩定。

對於簡單的烴基卡賓而言，三線態卡賓的能量一般比單線態卡賓低33kJ/mol（洪特最大多重度規則），因此基態時三線態更穩定，激發態時單線態更加穩定。單線態卡賓形成後，與反應器壁或其他分子碰撞，會逐漸轉化為三線態卡賓。某些給電子的取代基會向單線態卡賓的空p軌道貢獻電子，從而增加了其穩定性，有可能使單線態的能量低於三線態，成為基態主要形式。然而，可以增加三線態卡賓穩定性的方法很少。電腦模擬的實驗顯示電正性的基團（如三氟矽基）對三線態的穩定性有一定程度的貢獻。

某些卡賓，如9-亞芴基卡賓，其單線態與三線態的能量差異只有4.6kJ/mol，通常是兩種形式的平衡體系。有些人認為電子在這類二芳基卡賓中離域範圍太廣，它們實際上不能算作卡賓，而是屬於雙自由基的範疇。