ในวิชาเคมีออกโซคาร์บอนหรือออกไซด์ของคาร์บอนคือสารประกอบทางเคมีที่ ประกอบด้วย คาร์บอนและออกซิเจนเท่านั้น^{[ 1 ] [ 2 ]}ออกโซคาร์บอนที่ง่ายที่สุดและพบได้ทั่วไปคือคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO ) ออกไซด์ของคาร์บอนอื่นๆ ที่เสถียร (ในทางปฏิบัติแม้จะไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์) หรือ กึ่ง เสถียร อีกหลายชนิด เป็นที่รู้จัก แต่พบได้น้อย เช่นคาร์บอนซับออกไซด์ ( C O หรือO=C=C=C=O ) และเมลลิติกแอนไฮไดรด์ ( C O )

	CO คาร์บอนมอนอกไซด์​		คาร์บอนไดออกไซด์( CO2		C O คาร์บอนซับออกไซด์		C O เมลลิติกแอนไฮไดรด์

ปัจจุบันมีการค้นพบออกไซด์อื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งส่วนใหญ่สังเคราะห์ขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา ออกไซด์ใหม่เหล่านี้บางชนิดมีความเสถียรที่อุณหภูมิห้อง บางชนิดมีสภาวะกึ่งเสถียรหรือเสถียรเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำมาก แต่จะสลายตัวเป็นออกโซคาร์บอนที่เรียบง่ายกว่าเมื่อได้รับความร้อน หลายชนิดไม่เสถียรโดยเนื้อแท้และสามารถสังเกตได้เพียงชั่วขณะในฐานะสารตัวกลางในปฏิกิริยาเคมี หรือมีความไวต่อปฏิกิริยาสูงมากจนมีอยู่เฉพาะในสถานะแก๊ส หรือตรวจพบได้โดยวิธีการแยกด้วยเมทริกซ์เท่านั้น

กราฟีนออกไซด์และคาร์บอนออกไซด์พอลิเมอร์เสถียรอื่นๆ ที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่ไม่ถูกจำกัดมีอยู่^{[ 3 ] [ 4 ]}

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ และถูกผลิตขึ้นโดยบังเอิญโดยมนุษย์และธรรมชาติมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ ผ่านการหายใจการเผาไหม้ของสารที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ และการหมักอาหาร เช่นเบียร์และขนมปังต่อมาได้รับการยอมรับว่าเป็นสารเคมีชนิดหนึ่ง ซึ่งในอดีตเรียกว่าspiritus sylvestris ("วิญญาณแห่งป่า") หรือ "อากาศคงที่" โดยนักเคมีหลายคนในศตวรรษที่ 17 และ 18

ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์อาจเกิดขึ้นได้จากการเผาไหม้เช่นกัน และถูกนำมาใช้ (แม้จะไม่เป็นที่รู้จัก) มาตั้งแต่สมัยโบราณสำหรับการถลุงเหล็กจากแร่ เช่นเดียวกับก๊าซไดออกไซด์ ก๊าซชนิดนี้ได้รับการอธิบายและศึกษาในโลกตะวันตกโดยนักเล่นแร่แปรธาตุและนักเคมีต่างๆ มาตั้งแต่ยุคกลาง องค์ประกอบที่แท้จริงของมันถูกค้นพบโดยวิลเลียม ครูอิกแชงค์ในปี ค.ศ. 1800

คาร์บอนซับออกไซด์ถูกค้นพบโดยเบนจามิน โบรดีในปี พ.ศ. 2416 โดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 5 ]}

ออกไซด์ "คลาสสิก" ตัวที่สี่ คือเมลลิติกแอนไฮไดรด์ (C O ) ปรากฏว่าได้มาจากการศึกษาเมลไลต์ ("หินน้ำผึ้ง") ของ LiebigและWöhler ในปี 1830 แต่ได้รับการระบุลักษณะอย่างเป็นทางการในปี 1913 โดย Meyer และ Steiner ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

นอกจากนี้ ในปี พ.ศ. 2392 บรอดี้ยังค้นพบสารประกอบที่ห้าที่เรียกว่ากราไฟต์ออกไซด์ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนและออกซิเจนในอัตราส่วนที่แตกต่างกันระหว่าง 2:1 และ 3:1 แต่ธรรมชาติและโครงสร้างโมเลกุลของสารนี้ยังคงไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา จึงได้เปลี่ยนชื่อเป็นกราฟีนออกไซด์และกลายเป็นหัวข้อการวิจัยในด้านนาโนเทคโนโลยี^{[ 3 ]}

ตัวอย่างที่น่าสนใจของออกไซด์ที่ไม่เสถียรหรือกึ่งเสถียรที่ตรวจพบได้เฉพาะในสถานการณ์สุดขั้ว ได้แก่ อนุมูลได คาร์บอนมอนอกไซด์ (:C=C=O), คาร์บอนไตรออกไซด์ (CO ), ^{[ 9 ]}คาร์บอนเตตระออกไซด์ ( CO ) ), ^{[ 10 ] [ 11 ]}คาร์บอนเพนทอกไซด์(CO ), ^{[ 12 ]}คาร์บอนเฮกโซออกไซด์(CO ) ^{[ 13 ]}และ1,2-ไดออกซีทาเนไดโอน(CO) ^{[ 14 ] [ 15 ]}ตรวจพบออกไซด์คาร์บอนที่ทำปฏิกิริยาเหล่านี้บางส่วนภายในเมฆโมเลกุลในตัวกลางระหว่างดาวโดยใช้ปีแบบหมุน ^{[ 16 ]}

ออกโซคาร์บอนสมมุติหลายชนิดได้รับการศึกษาโดยวิธีการทางทฤษฎี แต่ยังไม่สามารถตรวจพบได้ ตัวอย่างเช่นออกซาลิกแอนไฮไดรด์ (C O หรือ O=(C O)=O) เอทิลีนไดโอน (C O หรือ O=C=C=O) ^{[ 17 ]} และพอลิเมอร์เชิงเส้นหรือวงจรอื่นๆ ของคาร์บอนมอนอกไซด์ (-CO-) ( พอลิคีโตน ) ^{[ 18 ]}และพอลิเมอร์เชิงเส้นหรือวงจรของคาร์บอนไดออกไซด์ (-CO -) เช่น ไดเมอร์1,3-ไดออกซีทาเนไดโอน (C O ) ^{[ 19 ]}

	C O ออกซาลิกแอนไฮไดรด์		C O เอทิลีนไดโอน		C O 1,3-ไดออกซีเทนไดโอน

โดยปกติ คาร์บอนมีวาเลนซี 4ในขณะที่ออกซิเจนมีวาเลนซี 2และในสารประกอบออกโซคาร์บอนส่วนใหญ่ (เช่นเดียวกับสารประกอบคาร์บอนอื่นๆ ส่วนใหญ่) อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมอาจเชื่อมต่อกับอะตอมอื่นๆ ได้ 4 อะตอม ในขณะที่ออกซิเจนอาจเชื่อมต่อกับอะตอมอื่นๆ ได้มากที่สุด 2 อะตอม ยิ่งไปกว่านั้น ในขณะที่คาร์บอนสามารถเชื่อมต่อกับคาร์บอนอื่นๆ เพื่อสร้างสายโซ่หรือโครงข่ายขนาดใหญ่ได้ตามต้องการ แต่สายโซ่ของออกซิเจน 3 อะตอมขึ้นไปนั้นแทบจะไม่พบเห็นเลย ดังนั้น สารประกอบออกโซคาร์บอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่รู้จักกันโดยทั่วไปจึงประกอบด้วยโครงสร้างคาร์บอนหนึ่งโครงสร้างหรือมากกว่า (รวมถึง โครงสร้าง แบบวงแหวนและแบบอะโรมาติก ) ที่เชื่อมต่อและสิ้นสุดด้วยหมู่ฟังก์ชันออกไซด์ (-O-, =O) หรือเปอร์ออกไซด์ (-OO-)

อะตอมคาร์บอนที่มีพันธะไม่สมบูรณ์พบได้ในออกไซด์บางชนิด เช่น ไดแรดิคัล C O หรือ :C=C=O แต่สารประกอบเหล่านี้โดยทั่วไปมีปฏิกิริยามากเกินไปที่จะแยกออกมาในปริมาณมาก^{[ 20 ]} การสูญเสียหรือการได้รับอิเล็กตรอนอาจส่งผลให้เกิดออกซิเจนประจุลบหนึ่งวาเลนต์ (- O ^{− )}ออกซิเจนประจุบวกสามวาเลนซ์ (≡ O ^{+ )}) หรือคาร์บอนประจุลบสามวาเลนซ์ (≡ C ⁻) สองอันสุดท้ายพบในคาร์บอนมอนอกไซด์⁻ C≡O ⁺ . ^{[ 21 ]} ออกซิเจนประจุลบเกิดขึ้นในแอนไอออนออกโซคาร์บอนส่วน ใหญ่

สารประกอบออกไซด์ของคาร์บอนกลุ่มหนึ่งมีสูตรทั่วไปคือ C O หรือ O=(C=) O กล่าวคือ เป็นสายโซ่เชิงเส้นของอะตอมคาร์บอนที่ปิดด้วยอะตอมออกซิเจนที่ปลายทั้งสองข้าง สมาชิกกลุ่มแรกๆ ได้แก่

• CO2 หรือ O=C=O ซึ่งเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ที่รู้จักกัน ดี
• C O เป็นเอทิลีนไดโอนที่ไม่ทราบชนิดและไม่เสถียรอย่างยิ่ง^{[ 17 ]}
• C₃O₂ หรือ =C=C=C=O คือ ออกไซด์ ของคาร์บอน ที่ไม่เสถียร หรือไตรคาร์บอนไดออกไซด์
• C O หรือ O=C=C=C=C=O, เตตระคาร์บอนไดออกไซด์หรือ 1,2,3-บิวทาไตรอีน-1,4-ไดโอน^{[ 22 ]}
• C O หรือ O=C=C=C=C=C=O เพ ^นตาคาร์บอนไดออกไซด์ [ ^{23 ]}เสถียรในสารละลายที่อุณหภูมิห้องและบริสุทธิ์จนถึง −90  °C ^{[ 24 ] : 100}

ตรวจพบสมาชิกระดับสูงบางส่วนของตระกูลนี้ในปริมาณเล็กน้อยในเฟสแก๊สความดันต่ำและ/หรือการทดลองเมทริกซ์ไครโอเจนิก โดยเฉพาะสำหรับn = 7 ^{[ 24 ] :หน้า 97}และn = 17, 19 และ 21 ^{[ 25 ] :หน้า 95}

ออกโซคาร์บอนอีกตระกูลหนึ่งคือคาร์บอนมอนอกไซด์เชิงเส้น C O สมาชิกตัวแรกคือคาร์บอนมอนอกไซด์ธรรมดา CO ดูเหมือนจะเป็นตัวเดียวที่มีเสถียรภาพในทางปฏิบัติในสถานะบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิห้อง (แม้ว่าจะไม่มีเสถียรภาพทาง อุณหพลศาสตร์ที่ อุณหภูมิและความดันมาตรฐานก็ตามดูปฏิกิริยา Boudouard ) การสลายตัวด้วยแสงของคาร์บอนไดออกไซด์เชิงเส้นในเมทริกซ์ไครโอเจนิกนำไปสู่การสูญเสีย CO ส่งผลให้ตรวจพบปริมาณโมโนออกไซด์ที่มีจำนวนคู่ เช่น C O, C O, ^{[ 20 ]}และ C O ^{[ 24 ]} สมาชิกจนถึงn =9 ยังได้มาจากการปล่อยประจุไฟฟ้าบนก๊าซ C O ที่เจือจางในอาร์กอน^{[ 26 ]}สมาชิกสามตัวแรกได้รับการตรวจพบในอวกาศระหว่างดาว^{[ 26 ]}

เมื่อnเป็นเลขคู่ เชื่อกันว่าโมเลกุลจะอยู่ใน สถานะ ทริปเล็ต ( คล้าย คิวมูลีน ) โดยอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะคู่และมีออร์บิทัลว่างในคาร์บอนตัวแรก เช่น :C=C=O, :C=C=C=C=O และโดยทั่วไป :(C=) =O เมื่อnเป็นเลขคี่ เชื่อกันว่าโครงสร้างทริปเล็ตจะเกิดการสั่นพ้องกับ สถานะ โพลาร์ซิงเกล็ต ( แบบ อะเซทิลีน ) โดยมีประจุลบที่ปลายคาร์บอนและประจุบวกที่ปลายออกซิเจน เช่น⁻ C≡C−C≡O ⁺ , ⁻ C≡C−C≡C−C≡O ⁺และโดยทั่วไป⁻ (C≡C−) C≡O ⁺ . ^{[ 26 ]} คาร์บอนมอนอกไซด์เองก็เป็นไปตามรูปแบบนี้ โดยเชื่อกันว่ารูปแบบที่เด่นที่สุดคือ⁻ C≡O ⁺ . ^{[ 21 ]}

ออกโซคาร์บอนอีกตระกูลหนึ่งที่ได้รับความสนใจเป็นพิเศษคือออกโซคาร์บอนแบบวงแหวนเรเดียลี น C O หรือ(CO) ^{[ 27 ]}พวกมันสามารถถือได้ว่าเป็นพอลิเมอร์แบบวงแหวนของคาร์บอนมอนอกไซด์ หรือคีโตน แบบ nเท่าของไซโค ลอั ลเคนคาร์บอนnตัว คาร์บอนมอนอกไซด์เอง (CO) สามารถถือได้ว่าเป็นสมาชิกตัวแรก การศึกษาเชิงทฤษฎีบ่งชี้ว่าเอทิลีนไดโอน (C O หรือ O=C=C=O) และไซโคลโพรพาเนไตรโอน C O ไม่มีอยู่จริง^{[ 17 ] [ 18 ]}สมาชิกอีกสามตัวถัดไป — C O , C O และC O — เป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่คาดว่าจะค่อนข้างไม่เสถียร^{[ 18 ]}และจนถึงขณะนี้มีการสังเคราะห์ได้เพียงในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น^{[ 28 ] [ 29 ]}

	(CO) เอทิลีนไดโอน		(CO) ไซโคลโพรเพน- ไตรโอน		(CO) ไซโคลบิวเทน-เตตรอน		(CO) ไซโคลเพนเทน- เพนโทน		(CO) ไซโคลเฮกเซน-เฮกโซน

ในทางกลับกันแอนไอออนของออกโซคาร์บอนเหล่านี้ค่อนข้างเสถียร และบางส่วนก็เป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 แล้ว^{[ 27 ]}พวกมันคือ

• C O ²⁻ , อะเซทิลีนไดโอ เลต (ไวส์และบูชเนอร์, 1963), ^{[ 30 ]}
• C O ²⁻ , เดลเทต (Eggerding and West, 1976), ^{[ 31 ] [ 32 ]}
• C O ²⁻ , สควาเรต (Cohen และคนอื่นๆ, 1959), ^{[ 33 ]}
• C O ²⁻ , โครโคเนต (Gmelin, 1825), ^{[ 34 ]}และ
• C O ²⁻โรดิโซเนต (เฮลเลอร์, 1837) ^{[ 35 ] [ 36 ]}

ออกไซด์แบบวงจร C O ยังก่อตัวเป็นแอนไอออนที่เสถียรของเตตระไฮดรอกซี-1,4-เบนโซควิโนน (C O ⁴⁻ ) และเบนซีนเฮกซอล (C O ⁶⁻ ) ^{[ 37 ]}ความเป็นอะโรมาติกของแอนไอออนเหล่านี้ได้รับการศึกษาโดยใช้วิธีการทางทฤษฎี^{[ 38 ] [ 39 ]}

มีการสังเคราะห์ออกไซด์ที่มีเสถียรภาพหรือกึ่งเสถียรใหม่ๆ จำนวนมากนับตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา เช่น:

• C O , เบนโซควิโนนเตตระคาร์บอกซิลิกไดแอนไฮไดรด์ (แฮมมอนด์, 1963) ^{[ 40 ]}
• C O , เอทิลีนเตตระคาร์บอกซิลิกไดแอนไฮไดรด์ , ไอโซเมอร์ที่เสถียรของไซโคลเฮกเซนเฮกโซน (Sauer และคณะ, 1967) ^{[ 41 ]}
• C O หรือ C (C O ) เฮกซาไฮดรอกซีเบนซีนไตรออกซาเลต (Verter และ Dominic, 1967); เสถียรในรูปของ เตตระ ไฮโดรฟิวแรนโซลเวต^{[ 42 ]}
• C O หรือ C O (C O ) , เตตระไฮดรอกซี-1,4-เบนโซควิโนน บิสออกซาเลต (เวอร์เตอร์และคณะ, 1968); เสถียรในรูปของเตตระไฮโดรฟิวแรนโซลเวต^{[ 43 ]}
• C O หรือ C O (CO ) เตตระไฮดรอกซี-1,4-เบนโซควิโนน บิสคาร์บอเนต (Nallaiah, 1984); สลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 45–53  °C ^{[ 44 ]}
• C O หรือ C (CO ) เฮกซาไฮดรอกซีเบนซีนไตรคาร์บอเนต (Nallaiah, 1984); สลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 45–53  °C ^{[ 44 ]}
• C O ไตรเมอร์แบบวงจรของไบรแรดิคัล3,4-ไดอัลคินิล-3-ไซโคลบิวทีน-1,2-ไดโอน -C≡C-(C O )-C≡C- (Rubin และคณะ, 1990); ^{[ 45 ]}
• C O ซึ่งเป็นเตตระเมอร์ของ 3,4-ไดอัลคินิล-3-ไซโคลบิวทีน1,2-ไดโอน (รูบินและคณะ, 1990); ^{[ 45 ]}
• C O ไดออกเซนเตตระคีโตนหรือไดเมอริกออกซาลิกแอนไฮไดรด์ (Strazzolini และคณะ, 1998); เสถียรในEt Oที่ −30  °C สลายตัวที่ 0  °C ^{[ 46 ]}
• C O , เฮกซาออกโซไตรไซโคลบิวทาเบนซีน^{[ 47 ] [ 48 ]}

	C O เบนโซควิโนน- เตตระคาร์ บอกซิลิกไดแอนไฮไดรด์		C O เอทิลีนเต ตระคาร์บอกซิลิก ไดแอนไฮไดรด์		C O เตตระไฮดรอกซี-1,4-เบนโซควิโนนบิโซซาเลต
	C O เตตระไฮดรอกซี-1,4-เบนโซควิโนนบิสคาร์บอเนต		C O ไดออกเซนเตตระ คีโตน		C O เฮกซาไฮดรอกซีเบนซีนไตรออกซาเลต
	C O เฮกซาไฮดรอกซีเบนซีนไตรคาร์บอเนต		C O Tris(3,4-dialkynyl- 3-cyclobutene- 1,2-dione)		C O Tetrakis(3,4-dialkynyl- 3-cyclobutene- 1,2-dione)
	C O เฮกซาออกโซไตรไซโคลบิวทาเบนซีน

ญาติของออกไซด์เหล่านี้จำนวนมากได้รับการศึกษาในเชิงทฤษฎี และคาดว่าบางส่วนจะมีความเสถียร เช่น เอสเทอร์คาร์บอเนตและออกซาเลตอื่นๆ ของเตตระไฮดรอกซี-1,2-เบนโซควิโนนและของกรดโรไดโซนิก โครโคนิก สควาริก และเดลติก^{[ 18 ]}

คาร์บอนซับออกไซด์จะเกิดพอลิเมอไรเซชันเองที่อุณหภูมิห้องกลายเป็นพอลิเมอร์ คาร์บอน- ออกซิเจน โดยมีอัตราส่วนอะตอมคาร์บอนต่อออกซิเจน 3:2 เชื่อกันว่าพอลิเมอร์นี้เป็นสายโซ่เชิงเส้นของ วงแหวน แลคโตน หกเหลี่ยมที่หลอมรวมกัน โดยมีแกนคาร์บอนต่อเนื่องของพันธะเดี่ยวและพันธะคู่สลับกัน การวัดทางกายภาพบ่งชี้ว่าจำนวนหน่วยเฉลี่ยต่อโมเลกุลอยู่ที่ประมาณ 5–6 ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการเกิด^{[ 4 ] [ 49 ]}

	หน่วยสิ้นสุดและหน่วยซ้ำของพอลิเมอร์C O [ 4 ]

	โอลิโกเมอร์ของ C O ที่มี 3 ถึง 6 หน่วย[ 4 ​​]

คาร์บอนมอนอกไซด์ที่ถูกอัดด้วยความดัน 5 GPaในเซลล์เพชรแอนวิลจะให้พอลิเมอร์สีแดงที่ ค่อนข้างคล้ายกัน โดยมีปริมาณออกซิเจนสูงขึ้นเล็กน้อย ซึ่งอยู่ในสภาวะกึ่งเสถียรที่อุณหภูมิห้อง เชื่อกันว่า CO จะเกิดการแตกตัวในเซลล์กลายเป็นส่วนผสมของ CO และ C O โดยที่ C 3 O 2 จะก่อตัวเป็นพอลิเมอร์ที่คล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น (แต่มีโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอกว่า) ซึ่งดักจับ CO บางส่วนไว้ ในเมทริกซ์^{[ 50 ] [ 51 ]}

พอลิเมอร์คาร์บอน-ออกซิเจนอีกชนิดหนึ่งที่มีอัตราส่วน C:O 5:1 หรือสูงกว่านั้น ได้แก่ กราไฟต์ออกไซด์แบบคลาสสิก^{[ 3 ]} และกราฟี นออกไซด์แบบแผ่นเดียว

ฟูลเลอรีนออกไซด์และโอโซไนด์มากกว่า 20 ชนิดเป็นที่รู้จัก: ^{[ 52 ]}

• C O (2 ไอโซเมอร์)
• C O (6 ไอโซเมอร์)
• C O (3 ไอโซเมอร์)
• C O
• C O (4 ไอโซเมอร์)
• ซีโอ
• C O

และอื่นๆ

• แอนไอออนซูโดออกโซคาร์บอน
• คาร์บอนไนไตรด์