Perché i carbeni sono molecole ad alto contenuto energetico, devono essere fatti da precursori ad alta energia, o deve essere fornita energia extra da fonti esterne. Le trasformazioni chimiche indotte dalla luce, le cosiddette reazioni fotochimiche, sono spesso utilizzate per preparare i carbeni, perché l’energia della luce assorbita viene presa nelle strutture ad alta energia. I composti organici che contengono un gruppo diazo (due atomi di azoto uniti tra loro e a un atomo di carbonio da un doppio legame) sono i precursori dei carbeni più frequentemente utilizzati. La struttura molecolare dei composti diazo è rappresentata dalla formula generalizzata
in cui R e R′ rappresentano due gruppi organici, che possono essere uguali o diversi. Alla fotolisi o alla pirolisi (trattamento con luce o calore, rispettivamente), i diazocomposti si scindono per produrre il carbene corrispondente e una molecola libera di azoto gassoso. Le diazirine, che sono composti ad anello, o ciclici, con una struttura simile a quella dei diazocomposti, subiscono la stessa reazione di scissione e sono frequentemente usate come precursori dei carbeni. La produzione di un carbene da un composto diazo avviene come mostrato di seguito:
Quando la fotolisi dei composti diazo viene effettuata a temperatura molto bassa in un mezzo solido non reattivo, è spesso possibile evitare che il carbene risultante subisca ulteriori reazioni. Quantità misurabili del carbene possono quindi persistere nel mezzo solido, o matrice, per molto tempo. Per esempio, il metilene, il carbene più reattivo di tutti, è stato generato in una matrice cristallina del gas inerte xeno (raffreddato al punto di ebollizione dell’elio) in cui ha persistito abbastanza a lungo per essere studiato. Molti altri carbeni sono stati prodotti con tecniche simili di isolamento della matrice.
La decomposizione fotolitica di certi cheteni, sostanze le cui molecole contengono due atomi di carbonio e un atomo di ossigeno uniti da doppi legami,
dà monossido di carbonio e carbeni, come mostrato nella seguente equazione:
In determinate circostanze, i ciclopropani, le cui molecole contengono anelli di carbonio a tre membri, possono servire come precursori di carbeni in reazioni fotochimiche. Per esempio, l’1,1,2,2,-tetrafenilciclopropano è convertito in difenilcarbene dalla reazione
La formazione di carbeni per mezzo di intermedi elettricamente carichi, o ionici, è esemplificata dalla reazione del cloroformio con una base forte, il terz-butossido di potassio. Nella prima fase di questa reazione, un protone o ione idrogeno (H+) viene rimosso dalla molecola di cloroformio in una normale reazione acido-base. Il triclorometossido di potassio risultante perde poi cloruro di potassio per dare diclorocarbene. Altri aloformi, composti conformi alla formula HCX3, in cui X equivale a un atomo di cloro, bromo o iodio, reagiscono in modo equivalente per formare i corrispondenti dialocarbeni.