Le carbone, avec ses innombrables composés, est l'épine dorsale de la vie et l'élément central de la chimie organique. Le nombre de liaisons qu'un atome de carbone forme avec d'autres éléments dans un composé détermine sa structure et son comportement chimiques.
Normalement, un atome de carbone partage ses quatre électrons de valence pour créer quatre liaisons avec d'autres atomes (carbone tétravalent). Lorsque moins de liaisons sont formées, des composés inhabituels tels que les carbènes sont obtenus, qui ont des propriétés uniques exploitées dans divers domaines de chimie et de catalyse. Il existe de rares cas de composés de carbone divalents appelés carbones, où un atome neutre central dans un état excité électroniquement est stabilisé par deux liaisons avec des groupes de don de paires d'électrons neutres.
Maintenant, une autre étape a été atteinte avec la synthèse d'un composé organique qui contient un atome de carbone (monovalent) à dossier individuellement dans son état fondamental. Il s'agit d'une étape importante dans la chimie car elle ouvre de nouvelles possibilités pour le développement de composés et de réactions.
Dans une étude révolutionnaire publiée dans Angewandte Chemieles équipes de recherche de Dimitrios A. Pantazis (MPI für Kohlenforschung, Department of Molecular Theory and Spectroscopy), Müge Kasanmascheff et Max M. Hansmann (Tu Dortmund), rapportent un composé chimique avec un seul atome de carbone lié à un groupe de phosphore, PH3P → C. Le composé a été généré à partir d'un précurseur de diazophosphore ylide par irradiation avec une lumière ultraviolette (UV) à des températures très basses, ce qui a conduit à l'élimination de N2 et formation de pH3P → C.
Les spectroscopies ENDOR (EDPR) par résonance paramagnétique électronique (EPR) et électronique – nucléaire (endor) ont révélé que le composé contient deux électrons non appariés avec des tours parallèles (un état de triplet à spin). Les calculs de produits chimiques quantiques avancés ont sondé la distribution de la liaison et de la densité de spin du composé, montrant qu'il représente un nouveau type de diradical centré sur le carbone avec une seule liaison dative entre le phosphore et le carbone terminal. Il s'agit du premier composé connu où un centre de carbone persiste dans la même configuration électronique et l'état de spin que celui d'un atome de carbone à l'état fondamental isolé.
Cette découverte fondamentale étend les limites de la chimie du carbone à la situation de liaison extrême d'un atome de carbone neutre monovalent, tout en ouvrant la voie à l'exploration de la nouvelle réactivité organique avec des implications potentielles pour la synthèse, la catalyse et la science des matériaux.
