สารประกอบคาร์บิโดของโลหะเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่มี อะตอม คาร์บอนเป็นลิแกนด์มีลักษณะคล้ายกับสารประกอบไนไตรโดของโลหะสารประกอบคาร์บิโดเป็นกลุ่มย่อยของโมเลกุลคาร์ไบด์ซึ่งพบได้ทั่วไปในเคมีอินทรีย์โลหะและเคมีอนินทรีย์ สารประกอบคาร์บิโดเป็นแบบจำลองของสารตัวกลางในการสังเคราะห์ฟิชเชอร์-โทร ปช์ การ เมตาธีซิสของโอ เลฟิน และกระบวนการเร่งปฏิกิริยาทางอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง^{[ 1 ]}สารประกอบคาร์บิโดที่มีรูทีเนียมเป็นองค์ประกอบหลักได้รับการสังเคราะห์และศึกษาลักษณะเฉพาะมากที่สุดในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม สารประกอบที่มีแกนโครเมียม ทองคำ เหล็ก นิกเกล โมลิบเดนัม ออสเมียม รีเนียม และทังสเตนก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน นอกจากนี้ยังพบคาร์ไบด์โลหะผสมอีกด้วย^{[ 2 ] [ 3 ]}

สารประกอบคาร์บิโดโมเลกุลส่วนใหญ่เป็นคลัสเตอร์ โดยปกติจะมีคาร์ไบด์เป็นลิแกนด์เชื่อมต่อแบบหก เหลี่ยม ตัวอย่างเช่น [ Rh C(CO) ] ²⁻และ [ Ru C(CO) ] ^{2− [ 5 ]}แม้ว่าจะมีข้อยกเว้น เช่น คลัสเตอร์รูทีเนียมแบบเก้านิวเคลียส (μ-C)Ru (CO) (μ ³ -η ⁵ : η ² :η ² -C H ) ซึ่งมีรูปทรงปริซึมสามเหลี่ยมแบบสามแฉกล้อมรอบคาร์ไบด์^{[ 6 ]}

เหล็ก คาร์บอนิลคาร์ ไบด์ไม่ได้มีอยู่เฉพาะในคาร์บอนที่ถูกห่อหุ้ม ([ Fe C(CO) ] ²⁻ ) เท่านั้น แต่ยังมีศูนย์กลางคาร์บอนที่เปิดเผยเช่นใน Fe C(CO) และ Fe C(CO) ^{[ 7 ]}

คลัสเตอร์โลหะคู่และคลัสเตอร์แปลกใหม่ เช่น คลัสเตอร์ฟูลเลอรีนคาร์ไบด์โลหะ (MCCF) ก็สามารถเตรียมได้เช่นกัน^{[ 8 ] [ 9 ]}

ลิแกนด์คาร์บิโดแบบเชื่อมต่อสามารถแบ่งย่อยได้เป็นสามประเภท:

• คูมูเลนิกL M=C=M'L ,
• เมทัลโลคาร์ไบน์L M≡C−M'L และ
• โควาเลนต์ขั้วL M≡C:→M'L . ^{[ 10 ]}

โดยทั่วไปสารประกอบคิวมูเลนิกจะเชื่อมอะตอมโลหะสองอะตอมของธาตุเดียวกันและมีความสมมาตร^{[ 11 ]}อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นสำหรับเรื่องนี้^{[ 12 ]}

ในทางตรงกันข้าม สารประกอบเมทัลโลคาร์ไบน์โดยทั่วไปจะมีโครงสร้างเป็นเฮเทอโรไบเมทัลลิก โดยมักพบสารประกอบเชิงซ้อนที่มีรูปทรงเรขาคณิตการประสานงานที่แตกต่างกัน หมู่ฟังก์ชันเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในการสร้างโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อน เช่น อนุพันธ์ของพอร์ไฟริน^{[ 13 ]}

คลาสโคเวเลนต์ขั้วแตกต่างจากเมทัลโลคาร์ไบน์ด้วยเส้นแบ่งที่บางมาก ปฏิสัมพันธ์ระหว่างคาร์ไบด์กับโลหะนี้ถือว่าไม่เสถียร คาร์บอนในที่นี้สามารถเข้าใจได้โดยพื้นฐานว่าคล้ายกับลิแกนด์ CO นั่นคือเป็นแบบดาทีฟ (แบบ L) แม้ว่าคลาสนี้จะได้รับการอธิบายในระดับหนึ่งว่าคล้ายคลึงกับพฤติกรรมของสารประกอบไนไตรโดและออกโซเชิงซ้อนปลายทางที่สร้างกรดลูอิส เช่น (PMe Ph) Cl-Re≡N-BCl ³ tBu(CH ) (Br)W=O-AlBr ^{[ 14} ]

ในบางกรณี ลิแกนด์คาร์บิโดจะเป็นปลายสุด ตัวอย่างหนึ่งคือRuC(PCy ) Cl ที่มีระยะห่าง Ru-C เท่ากับ 163 pmซึ่งเป็นค่าทั่วไปสำหรับพันธะสาม^{[ 15 ]}คอมเพล็กซ์นี้สามารถได้มาจากการเมตาธีซิสของไวนิลอะซิเตตเพื่อให้ได้[Ru(CH- p -C H Me)(PCy ) Cl ] ซึ่ง ส่งผลให้เกิดคอมเพล็กซ์Ru(Cl )(PCy ) C HOAcที่ไม่เสถียร ซึ่งจะกำจัดกรดอะซิติกออกไป^{[ 16 ]}

สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันที่มีพันธะคาร์บอนหนึ่งพันธะดังกล่าวเทียบได้กับสารประกอบเชิงซ้อนของคาร์บอนมอนอกไซด์ ไซยาไนด์ และไอโซไนไตรล์ คาร์ไบด์เหล่านี้สามารถใช้เป็นซินธอนเพื่อเข้าถึงสารประกอบเชิงซ้อนคาร์ไบน์ได้หลากหลายชนิด โดยที่โดดเด่นที่สุดคือคาร์ไบน์ของฟิชเชอร์^{[ 17 ]}นักเคมีชาวอเมริกันคริสโตเฟอร์ ซี. คัมมินส์เป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกในด้านนี้

การสังเคราะห์คาร์บิโดคลัสเตอร์สามารถทำได้โดยไฮโดรไลซิส เทอร์โมไลซิสของลิแกนด์ที่ไม่เสถียร การจัดเรียงตัวใหม่ด้วยความร้อน และโฟโตไลซิส ในอดีต การสังเคราะห์กลุ่มคาร์บิโดคลัสเตอร์ทำได้โดยบังเอิญอย่างหยาบๆ จากการจัดเรียงตัวของโมเลกุลที่ดูเหมือนสุ่ม ตัวอย่างหนึ่งคือปฏิกิริยาต่อไปนี้:

เส้นทางการสังเคราะห์ไปยังคอมเพล็กซ์คาร์บิโดคูมูเลนิกสามารถมีประสิทธิภาพและนำไปสู่การเกิดผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็วและเกือบสมบูรณ์ด้วยการทำให้บริสุทธิ์อย่างง่าย^{[ 18 ]}การเกิดไดเมอร์นี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไวนิลิดีนจากอัลไคน์ ในเชิงกลไก มีเส้นทางที่เสนอไว้หลายเส้นทาง โดยเริ่มต้นด้วยการเติมออกซิเดชันของอัลไคน์ไปยังแกนโลหะ ตามด้วยการเคลื่อนย้าย 1,2-H ภายในโมเลกุลหรือการเคลื่อนย้าย 1,3-H ระหว่างโมเลกุล^{[ 19 ]}สำหรับคอมเพล็กซ์การประสานงานของรูเทเนียม ความยาวพันธะ Ru-Cl ที่เชื่อมต่อกันนั้นพบว่าอยู่ในช่วง 1.76-1.8 Å พันธะ Ru-C สามารถแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญอันเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ผลกระทบแบบทรานส์ซึ่งเกิดจากลิแกนด์เอทิลีนและไวนิลิดีนตามลำดับ

สาร ตั้งต้นฮาโลคาร์ไบน์ที่เหมาะสมที่เลือกไว้สามารถทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ออร์กาโนลิเทียมเพื่อให้ได้อนุพันธ์ลิเทียมคาร์ไบน์ที่เกี่ยวข้องโดยอาศัยการแลกเปลี่ยนลิเทียม/ฮาโลเจน [ ^{20 ] ส}ปีชีส์นี้สามารถทำหน้าที่เป็นแกนหลักสำหรับการเชื่อมต่อคาร์ไบด์ในภายหลังกับคอมเพล็กซ์โลหะเพิ่มเติม อะนาล็อกที่ใช้ฟอสฟีนได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Templeton และคณะ^{[ 21 ]}คอมเพล็กซ์ประเภทนี้สามารถระบุลักษณะทางผลึกศาสตร์ได้และสามารถแยกแยะได้ด้วยสมมาตร C

การเติมไตรไซโคลเฮกซิลฟอสฟีนลงในคอมเพล็กซ์คาร์บีน (PPh ) (Cl) Ru=C(CHCO Me) ส่งผลให้เกิดการขับโอเลฟินออกและให้คอมเพล็กซ์คาร์บิโดประจุลบที่เสถียรในอากาศ สารประกอบนี้จะแทนที่ลิแกนด์ไดเมทิลซัลไฟด์จาก PdCl (SMe) เพื่อให้ได้คอมเพล็กซ์ไบเมทัลลิก μ-คาร์บิโด (PCy ) Cl Ru≡C-PdCl (SMe ) มีการเสนอแนวคิดเกี่ยวกับพันธะชนิดใหม่ขึ้นหลังจากสังเกตเชิงประจักษ์ว่าปฏิกิริยาระหว่างคาร์บิโดกับแพลเลเดียมสามารถถูกรบกวนได้ง่าย การประสานงานแบบย้อนกลับได้เกิดขึ้นเมื่อคอมเพล็กซ์ไบเมทัลลิกสัมผัสกับคาร์บอนมอนอกไซด์ นอกจากนี้ จะไม่มีการประสานงานเกิดขึ้นหากคอมเพล็กซ์คาร์บิโดประจุลบมีลิแกน ด์ขนาดใหญ่ เช่นH IMesสิ่งนี้บ่งชี้ว่าแหล่งดูดซับทางอุณหพลศาสตร์สำหรับการสร้างพันธะ CM นั้นไม่เอื้ออำนวยมากนัก ซึ่งชี้ให้เห็นถึงปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ แม้จะไม่เข้าใจได้ง่าย แต่ลักษณะเฉพาะของพันธะประเภทนี้สามารถอนุมานได้หาก สังเกตการเลื่อนของ ¹³ C NMR ว่าอยู่ไกลลงไปทางสนามแม่เหล็ก และความยาวพันธะ CM คล้ายกับของสารประกอบเชิงซ้อนที่พิสูจน์แล้วว่ามีลิแกนด์ σ-donor ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เช่น [(Et H Im)PdCl(μ-Cl)] ^{[ 22 ]}

การเมตาธีซิสโดยใช้สารเชิงซ้อนอัลคิลิดีนชนิด Grubbs สามารถใช้ในการสังเคราะห์สารเชิงซ้อนที่มีคาร์บิโดที่ปลายได้ ตัวอย่างหนึ่งคือ RuC(PCy ) Cl ที่มีระยะห่าง Ru-C เท่ากับ 163 pmซึ่งเป็นค่าทั่วไปสำหรับพันธะสาม^{[ 23 ]}สารเชิงซ้อนนี้สามารถได้มาจากการเมตาธีซิสของไวนิลอะซิเตตเพื่อให้ได้ [Ru(CH- p -C H Me)(PCy ) Cl ] ซึ่งส่งผลให้เกิดสารเชิงซ้อน Ru(Cl )(PCy ) C HOAc ที่ไม่เสถียร ซึ่งจะกำจัดกรดอะซิติกออกไป^{[ 24 ]}

ลิแกนด์คาร์บิโด "เปลือย" มีฤทธิ์เป็นเบสอ่อนๆ ทำให้เกิดสารเชิงซ้อนกับศูนย์กลางโลหะอื่นๆ โดยทั่วไปแล้วพันธะ CM จะอยู่ที่ประมาณ 1.65 ^{Å ค่าเรโซแนนซ์ 13C} NMRสำหรับคาร์บอนคาร์บิโดจะแตกต่างกันอย่างมาก แต่มีช่วงตั้งแต่ δ211-406 ^{[ 25 ]}ตัวอย่างอื่นของสารเชิงซ้อนคาร์บิโดปลายคือ Li[MoC(NR2)3] (ระยะห่าง Mo-C เท่ากับ 172 pm) ซึ่งเกิดขึ้นจากการกำจัดโปรตอนของสารตั้งต้นเมทิลิดีนที่เกี่ยวข้อง^{[ 26 ]}

• เมทัลโลคาร์โบเฮดรีน ("เมท-คาร์") คลัสเตอร์เสถียรที่มีสูตรM C (M = Ti, Zr, V เป็นต้น)