Как сделать реактив гриньяра
Обновлено: 04.07.2024
В 1901 году французский журнал “Annalesdechimie” опубликовал большую статью молодого и малоизвестного к тому времени химика Виктора Гриньяра о применении магнийорганических соединений в синтезе кислот, спиртов и углеводородов. Эта работа положила начало широкому использованию магнийорганических соединений, в которых атом углерода непосредственно связан с атомом магния, то есть общей формулы RMgX, гдеR = Alk, Ar;X = Cl, Br, I. С их помощью было синтезировано огромное количество различных органических соединений от лекарственных препаратов и витаминов до душистых веществ и косметических средств.
Современники по достоинству оценили выдающийся вклад В. Гриньяра в развитие органического синтеза, присудив ему Нобелевскую премию по химии в 1912 году.
Строение реактивов Гриньяра
Магнийорганические соединения в твердом виде образуют бесцветные кристаллы, содержащие две молекулы растворителя S(I).
При удалении одной из молекул растворителя происходит образование димеров, в которых два атома галогена являются мостиком между двумя атомами магния (II).
 |  |
| I | II |
Алкилмагнийхлориды в эфире склонны существовать в виде димеров, тогда как бромиды и иодиды в низких концентрациях в основном мономерны, то есть имеют структуру I. В ассоциированных частицах роль мостиков могут играть не только атома галогена, но и алкильные группы.
В синтетической практике магнийорганические соединения не выделяютсяв индивидуальном состоянии, а используются в виде растворов в эфире или ТГФ. В растворе реактивы Гриньяра представляют собой равновесную смесь RMgX, R2Mg и MgX2 так называемое равновесие Шленка:
  |
Методы получения
По методу Виктора Гриньяра реакцию с использованием магнийорганических соединений проводят в две стадии:
Ø Сначала к магниевой стружке в абсолютном диэтиловом эфире прибавляют по каплям эфирный раствор алкилгалогенида (если реакция идет плохо, то используют ТГФ, обладающий лучшей координационной способностью по отношению к RMgX). Спустя некоторое время начинается экзотермическая реакция, эфир закипает, а магний постепенно переходит в раствор, образуя магнийорганическое соединение состава RMgX (реактив Гриньяра):
Иногда взаимодействие магния с галогенпроизводным начинается трудно. Тогда реакцию инициирует добавлением йода, 1,2-дибромэтана или другого очень активного в реакции с магниемгалогенида.При активации происходят следующие реакции:
В результате такого инициирования поверхность металлического магния становится более активной в реакции с основным галогенидом.
Ø На следующей стадии к полученному эфирному раствору реактива Гриньяра добавляют карбонильное соединение и после разложения водой или разбавленной минеральной кислотой для растворения основной соли магния выделяют соответствующий спирт (реакция Гриньяра):
Термин “реакция Гриньяра” объединяет более широкий круг органических реакций, многие из которых не вписываются в эту схему, но поскольку все они протекают с участием реактивов Гриньяра, то за ними также закрепилось имя этого ученого.
Реакционная способность RX уменьшается в ряду RI>RBr>RCl, причёмалкилгалогениды более реакционноспособные, чемарил- и винилгалогениды.
Арильные реактивы Гриньяра очень хорошо получаются при низких температурах,
если использовать активный магний, полученный in situ восстановлениемMgCl2металлическим калием: .
Реактивы Гриньяра в органическом синтезе.
Реактивы Гриньяра широко применяются для синтезов разных классов органических соединений.Благодаря наличию избыточной электронной плотности на атоме углерода, непосредственно связанном с магнием, реактивы Гриньяра могут реагировать как сильные основания, отщепляя в виде протона подвижный атом водорода, а также в качестве нуклеофилов (доноров электронной пары) вступать в реакции замещения атомов галогенов и присоединения к поляризованным кратным связям (см. Приложене).
Реакция Гриньяра — металлорганическая химическая реакция, в которой арил- или алкилмагнийгалогениды (также называемые реактивами Гриньяра) действуют как нуклеофилы, атакуя электрофильный атом углерода с образованием углерод — углеродной связи. Реакция Гриньяра — важный метод создания углерод-углеродных связей, а также связей углерод-гетероатом (P, Sn, B, Si и др.)
Получение реактивов Гриньяра
Реактивы Гриньяра обычно синтезируют в абсолютном простом эфире (диэтиловом, диамиловом или тетрагидрофуране) реакцией металлического магния с арил- или алкилгалогенидом (обычно применяют иодиды или бромиды; хлориды применяют редко, а фториды к реакции с магнием не способны).
Некоторые реактивы Гриньяра (например фенилмагнийбромид) являются коммерчески доступными в виде растворов в диэтиловом эфире или тетрагидрофуране.
2) Трансметаллирование других металлорганических соединений (например литийорганических).
Область применения
Реакции с карбонильными соединениями:
Реакции с другими электрофилами:
Литература
Шабаров Ю. С. Органическая химия: В 2-х кн. М.: Химия, 1994.-352 с.: ил. ISBN 5-7245-0991-1
- Соединения магния
- Именные реакции в органической химии
- Металлоорганические соединения
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Реакция Гриньяра" в других словарях:
ГРИНЬЯРА РЕАКЦИЯ — (Grignar), заключается в приготовлении различных органических веществ помощью магний органических соединений. Гриньяр нашел, что йодистые и бромистые производные углеводоро дов в присутствии эфира реагируют с металлическим магнием, образуя… … Большая медицинская энциклопедия
Реакция Вюрца — Реакция Вюрца, или синтез Вюрца метод синтеза симметричных насыщенных углеводородов действием металлического натрия на алкилгалогениды (обычно бромиды или хлориды). Приводит к увеличению углеводородной цепи (суммированию углеводородных… … Википедия
Реакция Кулинковича — Реакция приготовления циклопропанолов была открыта Кулинковичем с сотрудниками в 1989 году. Циклопропанолы образуются при взаимодействии сложных эфиров с реагентами Гриньяра, содержащими атом водорода в β положении, в присутствии… … Википедия
ГРИНЬЯРА РЕАКЦИЯ — синтез орг. соединений с применением магнийорг. галогенидов RMgHal (реактивов Гриньяра). Последние обычно получают по р ции: RHal + Mg > RMgHal. При этом р р RHal в диэтиловом эфире медленно при перемешивании прибавляют к суспензии Mg в этом же р … Химическая энциклопедия
Гриньяра реакция — общий способ синтеза органических веществ с использованием смешанных магнийорганических соединений (См. Магнийорганические соединения) (реактивов Гриньяра) типа RMgX, где R алифатический или ароматический радикал, Х галоген (обычно Br или … Большая советская энциклопедия
Реактив Гриньяра — Реакция Гриньяра металлорганическая химическая реакция, в которой арил или алкилмагнийгалогениды (также называемые реактивами Гриньяра ) действуют как нуклеофилы, атакуя электрофильный атом углерода с образованием углерод углеродной связи.… … Википедия
Кулинковича реакция — Реакция приготовления циклопропанолов была открыта Кулинковичем с сотрудниками в 1989 году. Циклопропанолы образуются при взаимодействии сложных эфиров с реагентами Гриньяра, содержащими атом водорода в β положении, в присутствии… … Википедия
ИОЦИЧА РЕАКЦИЯ — синтез алкинилмагнийгалогенидов (реактивов Иоцича) взаимод. ацетилена или его производных с магнийорг. соединением: Р цию обычно осуществляют в среде диэтилового эфира или ТГФ при интенсивном перемешивании и использовании, как правило, C2H5MgBr.… … Химическая энциклопедия
БАРБЬЕ-ВИЛАНДА РЕАКЦИЯ — (р ция Барбье Локке на Виланда), превращение алифатич., жирноароматич. или алициклич. карбоновой к ты, содержащей в положении метиленовую группу, в ближайший низший гомолог: Реактивом Гриньяра (R MgHal), как правило, служит PhMgBr. Если… … Химическая энциклопедия
ВНЕДРЕНИЯ РЕАКЦИЯ — (р ция включения), включение атома или группы атомов в молекулу, сопровождающееся разрывом связи (обычно СЧН), напр.: В. р. характерна для карбенов. Внедрение по связи СЧН синглетного карбена осуществляется через циклич. переходное состояние с… … Химическая энциклопедия
До сих пор реакции образования углерод-углеродной связи рассматривались лишь в общих чертах. Теперь обсудим некоторые наиболее важные из этих процессов, при этом начнем с тех, которые, по крайней мере на бумаге, являются самыми простыми: это реакции металлоорганических соединений.
4.1. Реактивы Гриньяра и электрофилы
Как уже отмечалось в разд. 3.4.1, реактив Гриньяра в эфирном растворе (обычно в диэтиловом эфире или тетра-гидрофуране) выступает в качестве источника нестабилизированных карбанионов обычно алкил или арил, но может быть также алкенилом или алкинилом, разд. 4.1.5).
4.1.1. Алкилирование
Реактивы Гриньяра при алкилировании образуют алканы:
Хотя в приведенных выше реакциях получены хорошие выходы, все же это лишь исключения из общего правила: алкилироваиие реактивов Гриньяра часто происходит с очень малыми выходами (особенно в тех случаях, когда уходящая группа галоген) из-за побочных реакций. Такими реакциями являются отщепление галогеноводорода или
окислительно-восстановительные процессы с образованием радикалов. Одна из реакций алкилирования — реакция с оксираном (этиленоксидом) — находит широкое применение:
4.1.2. Реакции с карбонильными соединениями
Это наиболее важные реакции реактивов Гриньяра. С альдегидами и кетонами происходят реакции присоединения: формальдегид превращается в первичные спирты, другие альдегиды — во вторичные, а кетоны — в третичные спирты:
При взаимодействии с ацилгалогенидами, ангидридами и сложными эфирами первой стадией реакции является ацилирование с образованием кетона. Этот кетон может на следующей стадии реагировать со второй молекулой реактива Гриньяра, давая конечный продукт — третичный спирт:
Среди этих реакций наибольшее практическое значение имеют реакции со сложными эфирами, которые дают хорошие выводы:
Эфиры муравьиной кислоты конечно, образуют вторичные спирты в реакции (4.4), например:
Подобные реакции редко удается остановить на промежуточной стадии, но карбонильные соединения все же иногда могут быть получены при определенных условиях, например когда ацильное соединение берется в избытке, когда реакция ведется при низкой температуре или когда в продукте создаются пространственные препятствия:
При действии диоксида углерода на реактивы Гриньяра происходит их карбоксилирование с образованием
Читателю может быть неясно, почему же в этом случае карбонильное соединение не взаимодействует со второй молекулой реактива Гриньяра. Карбоксилат-ионы, несмотря на традиционное мнение, не являются полностью инертными по отношению к реактивам Гриньяра. В частности, формиат-ионы взаимодействуют с реактивами Гриньяра очень быстро с образованием альдегидов, например:
Другие карбоксилаты также реагируют с реактивами Гриньяра, но гораздо медленнее:
Однако карбоксилирование обычно проводят, используя большой избыток диоксида углерода, и оно проходит значительно быстрее, чем присоединение к карбоксильному иону; таким образом, последний процесс обычно является несущественной побочной реакцией.
При взаимодействии с первичными и вторичными аминами а также с карбоновыми кислотами реактив Гриньяра отбирает подвижный протон от азота или кислорода:
Реакции с третичными аминами представляют собой интересный метод получения карбонильных соединений:
В этой реакции первоначальный аддукт (1) не распадается сразу с образованием карбонильного соединения, поскольку группа очень плохая уходящая группа, в то время как группа получаемая при протонировании в ходе обработки реакционной смеси, наоборот, является очень хорошей уходящей группой. Примеры этого превращения приведены ииже:
Рассмотренная выше реакция не имеет широкого применения для синтеза альдегидов, несмотря на возможность использования таких доступных реагентов, как диметилформамид. Другой классический гриньяровский синтез альдегидов — использование ортомуравьиных эфиров (триалкоксиметанов) — также достаточно прост и часто дает лучшие выходы:
Современный метод, в котором используют формиат-ионы (см. выше), также дает хорошую возможность синтеза альдегидов.
4.1.3. Реакции с соединениями, содержащими группы .
Эти реакции идут в соответствии с ожиданиями, как показано в приводимых ниже примерах. Реакция с цианосоединениями представляет собой общий метод получения кетонов:
4.1.4. Реакции с . -ненасыщенными соединениями и родственными системами
Реактивы Гриньяра могут вступать в реакцию с -ненасы-щенными карбонильными соединениями как по карбонильному атому углерода, так и по -углероду. В последнем случае говорят о сопряженном присоединении.
В отсутствие стерических препятствий и при использовании алкильных реактивов Гриньяра преобладает реакция (4.8), т. е. реакция присоединения по карбонильной группе; в других
случаях может также идти и сопряженное присоединение, поэтому этот метод не всегда достаточно надежен:
4.1.5. Алкенильные и алкинильные реактивы Гриньяра
Алкенилгалогениды, в которых галоген связан с одним из углеродных атомов при двойной связи, мало реакционноспособны (см. Сайке, с. 99), поэтому они лишь с трудом образуют реактивы Гриньяра; Для этого требуются более длительные
промежутки времени и более высокие температуры, чем в случае алкил- и арилгалогенидов. Например, обычно вместо диэтилового эфира используют тетрагидрофуран кип. 65 °С) и для полного завершения реакции с магнием требуется несколько часов.
Алкинильные реактивы Гриньяра , напротив,, относительно легко получить, однако образуются они не из алкинилгалогенидов. Как уже отмечалось в разд. 3.4.2, в, алкины-1 — слабые кислоты, которые могут депротонироваться сильными основаниями, такими, как реактивы Гриньяра:
Если низшая алкильная группа (например, или то газ (метан или этан), который удаляется из раствора алкинильного реактива Гриньяра.
Реактивы Гриньяра можно рассматривать как смешанные магниевые соли галогеноводородных кислот и алканов, т.е. как источники почти свободных карбанионов. Алкильный анион является сильным сопряженным основанием слабой кислоте - алкану (рКа 35-50). Поэтому реактивы Гриньяра и другие металлоорганические соединения участвуют в химических превращениях как мощнейшие основания и нуклеофилы. Как основания, они реагируют с соединениями, содержащими кислый атом водорода. При этом реактивы Гриньяра превращаются в углеводороды. Донорами протонов могут быть вода, спирты, аммиак, первичные и вторичные амины, ацетилены, т.е. даже очень слабокислые соединения.
На этой реакции основан газообъемный метод определения кислых атомов водорода (реакция Чугаева-Церевитинова). Исследуемое соединение или смесь обрабатывают метилмагниййодидом и, измерив объем выделившегося метана, рассчитывают количество кислых протонов в соединении или соответствующих компонентов в смеси.
При взаимодействии реактивов Гриньяра с ацетиленом образуется бис-(магнийиодид) ацетилен, называемый комплексом Иоцича.
Последний применяют в органическом синтезе для получения, например, дейтероацетальдегида
или замещенных алкинов
Нуклеофильность металлоорганических соединений проявляется в превращениях, аналогичных реакции Вюрца (SN2).
В этом превращении электрофилом могут быть не только органические галогениды но также галогениды металлов и неметаллов.
Реакция с молекулярным йодом приводит к замещению магнийгалогенидного фрагмента йодом, что используется для синтеза йодпроизводных.
Нуклеофильный характер реактивов Гриньяра и других металлоорганических соединений иллюстрируют реакции присоединения к СО2 и к другим соединениям, содержащим группы с электронодефицитным углеродом.
Реактивы Гриньяра легко присоединяются к карбонильной группе альдегидов и кетонов. При этом реакция с формальдегидом дает первичные спирты, с другими альдегидами - вторичные, с кетонами - третичные спирты. Реакция начинается с нуклеофильной атаки углеродного атома, связанного с магнием, на электронодефицитный атом карбонильной группы. Как и в вышеприведенных примерах, изначально образуется смешанная магниевая соль, в данном случае алкоголят, которую затем гидролизуют (обычно насыщенным раствором хлорида аммония).
При взаимодействии с кислородом реактивы Гриньяра окисляются до гидропероксидов, которые аналогично выделяют после гидролиза соответствующей смешанной соли.
Если гидропероксид реагирует со второй молекулой реактива Гриньяра, то образуется смешанный алкоголят, гидролизующийся затем до спирта.
Данная реакция, разумеется, не имеет практического значения и представляет собой процесс, иллюстрирующий разложение магнийорганического соединения на воздухе. Это объясняет необходимость использования реактивов Гриньяра сразу же после приготовления или хранения их в инертной атмосфере.
Читайте также: