格雷纳德化学试剂
格氏试剂
一种金属有机化合物,通式为RMgX(R代表烃基,x代表卤素)。1901首次由F.-A.V. Grignard通过卤代烃RX与镁在乙醚溶液中反应制备。也称为格氏试剂。格氏试剂广泛应用于有机合成中。RH、R-COOH、R-CHO、R-CH2OH、R-OH、CROHRR′、CRR′O和RnM(n是金属的化合价,m是其它金属)可以由RMgX制备。在合适的条件下,RMgX还可以通过* * *轭加成反应与α,β-不饱和羰基化合物反应。格氏试剂在醚的稀溶液中以单体形式存在,与两个分子醚络合,在浓溶液中以二聚体形式存在。
原则
因为镁原子直接连接到碳链上,极化的结果是与镁原子相邻的碳原子带负电荷,使这种C-Mg键具有极强的活性。为了确保格氏试剂不反应,反应通常在醚溶剂中进行,例如醚或四氢呋喃。在逆合成法中,Greenia试剂是亲核烃基d1合成剂。
[编辑本段]合成法
格氏试剂的制备方法是将卤代烃(一般为氯代烷烃或溴代烷烃)的乙醚溶液缓慢加入到浸泡在乙醚中的镁屑中,加料速度应能维持乙醚的微沸直至镁屑消失,从而得到格氏试剂。这个反应是放热的。如果反应开始缓慢,可以加入一小粒碘来启动反应。一旦反应开始,乙醚的蒸气足以消除系统中空气的氧化,但水是不允许的。格氏试剂易与空气或水反应,配制后应在最近的容器中反应。氯乙烯和与烯碳结合的氯不能与醚中的镁反应。如果用四氢呋喃代替乙醚,可以制备乙烯基氯化镁试剂。有人称这种试剂为诺曼试剂。
由于反应启动较慢,为了更好地启动镁与卤代烃的反应,常使用少量的碘、碘甲烷或1,2-二溴乙烷来加速反应的启动。1,2-二溴乙烷应该是开始反应的首选,特别是乙醚中有少量水时,二溴乙烷会迅速与镁反应生成溴化镁和乙烯。溴化镁可以脱水干燥,通过观察乙烯的气泡可以判断反应速度。此外,生成的溴化镁和乙烯无毒。启动时添加的三种试剂通过去除镁表面的钝化层来加速反应。
[编辑此段]发现历史
1912年,诺贝尔化学奖被授予法国化学家维克多·格利雅。他发现金属镁与许多卤代烃的醚溶液反应生成一种有机合成中间体——有机金属镁化合物,即格氏试剂。
维克多·格利雅家里很有钱,但他不爱读书,成了一个“没出息的花花公子”。1892年,在一次宴会上,他邀请一位伯爵夫人跳舞。伯爵夫人拒绝了,说她最讨厌像他这样的花花公子。他忍辱负重,痛改前非,终于醒悟过来,决心抛弃恶习,奋发向上。他离开了家。
格里尼亚离家出走,来到里昂。他想在里昂大学学习,但他从来没有努力学习过。中小学有太多被忽视的学习。这样的基础怎么可能考上大学?格里尼亚不得不从头开始。幸运的是,一位名叫路易斯·保夫的教育家同情他的遭遇,愿意帮助他学习功课。经过老教授的悉心辅导和自己的努力,用了两年的时间才把补课的内容做完。就这样,格里尼亚进入了里昂大学进行分班。他知道学习的机会来之不易,目前只有一条路:努力,努力,再努力;精力充沛,精力充沛,再次精力充沛。当时我们学校的有机化学权威巴比埃看中了他的勤奋精神和才华,于是格里尼亚在巴比埃教授的指导下学习并从事研究工作。1901年因在格里尼亚发现格氏试剂被授予博士学位。
格里尼亚发现格氏试剂时,曾将其命名为格里尼亚-巴比埃试剂,以示对导师的感谢。但巴比埃坚称自己在发现过程中没有做出努力,并要求将试剂名称改为格林尼亚试剂。栗林诚一郎的公正和冷漠受到称赞,格里尼亚和巴比埃的师生之情也可见一斑。
[编辑本段]化学性质
1.强亲核性
格氏试剂能与物质中的活性氢(如水、乙醇的羟基氢、乙炔的末端氢)反应生成相应的烃基。比如:
X-Mg-CH2CH3 + H2O === CH3CH3
X-Mg-CH2CH3 + CH3CH2OH === CH3CH3
X-Mg-CH2CH3 + HC≡CH === CH3CH3
2.与CO2或O2的反应
格氏试剂可以与二氧化碳或氧气发生亲核加成反应,生成相同碳数的羧酸或过氧化合物。格氏试剂与二氧化碳的加成反应在有机合成中也具有重要意义。它不仅通过形成新的C-C键来实现碳链的增长,而且只是增加一个碳原子,引入羧基官能团,这是制备增加一个碳原子的羧酸最常用的方法之一。
3.活性卤代烃的格氏试剂与活性卤代烃的偶联反应
该反应实现了由活性卤代烃制备的格氏试剂与活性卤代烃基的偶联,如由苄基卤、烯丙基卤或叔卤代烃制备的格氏试剂。
在某种程度上,该反应可以看作是对Wurtz反应、Wurtz-Fittig反应和Ullmann反应的补充,因为这些反应只能实现无活性烃基的偶联,而格氏试剂实现的偶联反应不仅引入了活性基团,而且由于其特殊的结构还可以实现不同烃基之间的偶联。
通过偶联反应由卤代烃的烷基制备各种烃。这些反应类型对合成中碳链的生长具有重要意义,要灵活掌握。
4.与醛和酮加成形成醇。
这可能是格氏试剂在合成中最重要的性质之一。这类反应是格氏试剂的负价碳原子表现出良好的亲核性,缺电子的醛酮的羰基碳原子被亲核加成,而带正电荷的镁离子被加成到羰基氧原子上生成-c-c-o-mg-x的结构,然后通过酸催化水解除去镁部分生成醇以及卤化镁和氢氧化镁的结构。
这类反应可以用来合成各种醇,也是有机合成中最常用的合成醇的方法。在醇反合成的络合分析中,我们要清楚地认识到,醇羟基的α碳原子是原醛酮分子中的羰基碳,醇羟基的一个β碳原子可能是原格氏试剂中带负电的功能碳,α碳原子与这个β碳原子之间的单键是通过这种亲核加成反应新形成的。
通常格氏试剂与醛反应生成仲醇;格氏试剂与酮的亲核加成反应生成叔醇;只有格氏试剂与甲醛的亲核加成反应才能生成伯醇,这也是制备增加一个碳的醇的常用方法。另外,格氏试剂与环氧乙烷加成可以得到增加2个碳原子的一级醇。