卡賓Carbene，又稱碳賓、碳烯。一般以R2C：表示，指碳原子上隻有兩個價鍵連有基團，還剩兩個未成鍵電子的高活性中間體。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，屬于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)。卡賓的壽命遠低于1秒，隻能在低溫下（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。

卡賓的穩定性有如下順序：

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

卡賓有兩種結構，在光譜學上分别稱為單線态和三線态。單線态卡賓中，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，此外還有一個垂直于sp2軌道平面的空p軌道；R-C-R鍵角大約100到110；三線态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，大多數的卡賓都處于非直線形的三線态基态。

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

對于簡單的烴基卡賓而言，三線态卡賓的能量一般比單線态卡賓低33kJ/mol（洪特最大多重度規則），因此基态時三線态更穩定，激發态時單線态更加穩定。單線态卡賓形成後，與反應器壁或其他分子碰撞，會逐漸轉化為三線态卡賓。某些給電子的取代基會向單線态卡賓的空p軌道貢獻電子，從而增加了其穩定性，有可能使單線态的能量低于三線态，成為基态主要形式。然而，可以增加三線态卡賓穩定性的方法很少。電腦模拟的實驗顯示電正性的基團（如三氟矽基）對三線态的穩定性有一定程度的貢獻。

某些卡賓，如9-亞芴基卡賓，其單線态與三線态的能量差異隻有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，而是屬于雙自由基的範疇。

卡賓中心碳原子周圍隻有六個電子，嚴重缺電子，可以作為親電試劑對σ鍵進行插入反應，對π鍵發生環加成反應。

單線态卡賓含有兩個自旋狀态相反的電子，其與烯烴的加成反應可以協同進行，可以保留加成産物的立體化學特性。

三線态卡賓不論與順式或反式烯烴反應，所得到的産物都是順式和反式二甲基環丙烷的混合物，沒有立體專一性。三線态卡賓開始反應時，先生成一個鍵，形成活潑中間體雙自由基，存在兩種反應曆程：一個是通過C-Cσ鍵的自由旋轉實現自旋反轉，進而關環，得到失去原有構型的産物；另一個是電子直接自旋反轉，關環得到産物，保持原有構型。在上述兩種曆程的競争中，一般情況下鍵的旋轉比關環要快。

相關反應：Wolff重排

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!