Grignard試劑 概述 格氏試劑 Grignard reagent 一種金屬有機化合物，通式RMgX(R代表烴基，X代表鹵素)。1901年由F.-A.V.格利雅首次使用鹵代烴RX與鎂在醚類溶液中反應制得。又稱格利雅試劑。格氏試劑廣泛用於有機合成中，從RMgX可以製得RH、R—COOH、R—CHO、R—CH2OH、R—OH、CROHRR′、CRR′O和RnM(n為金屬的化合價，M為其他金屬)。在合適的情況下，RMgX還能與α、β-不飽和羰基化合物發生共軛的加成反應。 格氏試劑在醚的稀溶液中以單體形式存在，並與兩分子醚絡合，濃溶液中以二聚體存在。 原理 由於鎂原子直接和碳鏈相連，極化作用的結果是使鄰近鎂原子的那個碳原子呈負電性，使得這根C-Mg鍵極具反應活性。為了保證格氏試劑不發生其他反應，反應一般在醚類溶劑裡進行，常用的有乙醚或四氫呋喃。在逆合成方法中，格林尼亞試劑是一種親核烴基d1合成子。Grignard試劑 合成方法 格氏試劑的製法是將鹵代烴(常用氯代烷或溴代烷)乙醚溶液緩緩加入被乙醚浸泡著的鎂屑中，加料速度應能維持乙醚微沸，直至鎂屑消失，即得格氏試劑。反應是放熱的，如果反應起動遲鈍，可加一小粒碘來啟動，一旦反應開始，乙醚發生沸騰後，乙醚的蒸氣足以排除系統內空氣的氧化作用，但不允許有水。格氏試劑易與空氣或水反應，故製得後應就近在容器中反應。氯乙烯和結合在烯碳上的氯不能在乙醚中與鎂反應，如用四氫呋喃代替乙醚，可製得氯化乙烯基鎂試劑。這種試劑有人稱為諾曼試劑。 由於反應開始時很慢，為了更好地啟動鎂與鹵代烴的反應，常用少量碘、碘甲烷或1,2-二溴乙烷加快反應的開始。1,2-二溴乙烷應當是啟動反應的首選試劑，特別是乙醚中如有少量水時，二溴乙烷與鎂很快反應，生成溴化鎂和乙烯，溴化鎂有去水乾燥作用，還可以透過觀察乙烯的氣泡判斷反應速率。另外，生成的溴化鎂和乙烯都是無毒的。 這三種啟動時加入的試劑都是透過去除鎂表面的鈍化層來加快反應的。Grignard試劑 發現歷史 1912年，諾貝爾化學獎授予法國化學家維克多·格林尼亞。他發現了金屬鎂與許多鹵代烴的醚溶液反應，生成了一類有機合成的中間體——有機金屬鎂化合物，即格氏試劑。 維克多·格林尼亞的家庭很富有，但他不愛讀書，成為“沒出息的花花公子”。1892年，在一次宴會上，他邀請一位女伯爵跳舞。女伯爵拒絕，並說她最討厭他這樣的花花公子。他受此羞辱，悔恨交加，終於猛醒過來，決心拋棄惡習，奮發上進。他離開了家庭。 格林尼亞離家出走來到里昂，他本想入里昂大學就讀，但是他從來就沒有認真讀過書，中、小學的學業荒廢得太多了，這樣的基礎如何考得上大學呀，格林尼亞只好一切從頭開始。幸好有一個叫路易·波爾韋的教育很同情他的遭遇，願意幫助他補習功課。經過老教授的精心輔導和他自己的刻苦努力，花了兩年的時間，才把耽誤的功課補習完了。 這樣，格林尼亞進入了里昂大學插班讀書。他深知得到讀書的機會來之不易，眼前只有一條路就是努力、努力、再努力；發奮、發奮、再發奮。當時學校有機化學權威巴比爾看中了他的刻苦精神和才能，於是，格林尼亞在巴比爾教授的指導下，學習和從事研究工作。1901年由於格林尼亞發現了格氏試劑而被授予博士學位。 格林尼亞發現格氏試劑時，曾經把它取名格林尼亞-巴比爾試劑，用來表示他對導師的感激之情。但是，巴比爾堅持認為自己沒有在發現過程中作出努力，要求把試劑名稱改成格林尼亞試劑。巴比爾公正淡泊為人稱頌，格林尼亞與巴比爾的師生深情也可見一斑。Grignard試劑 化學性質 1.強烈的親核性質 Grignard試劑可與物質中的活潑氫（如水、乙醇的羥基氫、乙炔的末端氫）反應，生成相應的烴基。如： X-Mg-CH2CH3 + H2O === CH3CH3 X-Mg-CH2CH3 + CH3CH2OH === CH3CH3 X-Mg-CH2CH3 + HC≡CH === CH3CH3 2. 與CO2或O2的反應 格氏試劑可以與二氧化碳或氧氣發生親核加成反應生成增加一個碳的羧酸或同碳數的過氧化合物。格氏試劑與二氧化碳的加成反應在有機合成中也有著重要的意義，不僅透過生成新的 C-C 鍵實現了碳鏈的增長，而且恰到好處地實現了增加一個碳原子並引入羧基官能團，是製備增加一個碳原子的羧酸的最常用方法之一。 3. 活潑鹵代烴格氏試劑與活潑鹵代烴之間的偶聯反應 此反應實現的是由活潑的鹵代烴製備的格氏試劑同活潑鹵代烴基之間的偶連，比如由苄基滷、烯丙基滷或三級滷代烷製備的格氏試劑。 此反應在某種程度上說可以看作是對Wurtz反應和Wurtz-Fittig反應以及烏爾曼反應的互補，因為這幾個反應只能實現不活潑的烴基的偶連，而由格氏試劑實現的偶連反應不僅引入了活潑基團，而且由於它的特殊結構還可以實現不同的烴基之間的偶連。 由鹵代烴的烴基透過偶連反應制備各種烴類，這些反應型別對於合成中碳鏈的增長有著非常重要的意義，要靈活掌握。 4、與醛酮加成成醇 這也許是格氏試劑在合成上最重要的性質之一。此類反應是格氏試劑的顯負價的碳原子顯示了良好的親核性，對缺電子的醛酮的羰基碳原子進行親核加成，而顯正電的鎂離子加成到羰基氧原子上，生成—C—C—O—Mg—X的結構，再經過酸催化下的水解去掉鎂的部分，生成醇的結構和鎂的鹵化物和氫氧化物。 此類反應可以用來合成各種醇類，也是有機合成中合成醇類的最常用的方法。在做複雜的醇類的反合成分析時，要清楚地意識到醇羥基的α碳原子就是原來醛酮分子中的羰基碳，醇羥基的一個β碳原子可能就是原來格氏試劑中顯負價的官能碳，而α碳原子和這個β碳原子之間的單鍵就是透過這個親核加成反應新形成的。 通常格氏試劑與醛類發生親核加成反應生成二級醇；格氏試劑與酮類發生親核加成反應生成三級醇；只有格氏試劑與甲醛發生親核加成反應才會生成一級醇，而且這也是製備增加一個碳的醇的常用方法。另外，格氏試劑與環氧乙烷加成，可得到增加2個碳原子的一級醇。
Grignard試劑 概述 格氏試劑 Grignard reagent 一種金屬有機化合物，通式RMgX(R代表烴基，X代表鹵素)。1901年由F.-A.V.格利雅首次使用鹵代烴RX與鎂在醚類溶液中反應制得。又稱格利雅試劑。格氏試劑廣泛用於有機合成中，從RMgX可以製得RH、R—COOH、R—CHO、R—CH2OH、R—OH、CROHRR′、CRR′O和RnM(n為金屬的化合價，M為其他金屬)。在合適的情況下，RMgX還能與α、β-不飽和羰基化合物發生共軛的加成反應。 格氏試劑在醚的稀溶液中以單體形式存在，並與兩分子醚絡合，濃溶液中以二聚體存在。 原理 由於鎂原子直接和碳鏈相連，極化作用的結果是使鄰近鎂原子的那個碳原子呈負電性，使得這根C-Mg鍵極具反應活性。為了保證格氏試劑不發生其他反應，反應一般在醚類溶劑裡進行，常用的有乙醚或四氫呋喃。在逆合成方法中，格林尼亞試劑是一種親核烴基d1合成子。Grignard試劑 合成方法 格氏試劑的製法是將鹵代烴(常用氯代烷或溴代烷)乙醚溶液緩緩加入被乙醚浸泡著的鎂屑中，加料速度應能維持乙醚微沸，直至鎂屑消失，即得格氏試劑。反應是放熱的，如果反應起動遲鈍，可加一小粒碘來啟動，一旦反應開始，乙醚發生沸騰後，乙醚的蒸氣足以排除系統內空氣的氧化作用，但不允許有水。格氏試劑易與空氣或水反應，故製得後應就近在容器中反應。氯乙烯和結合在烯碳上的氯不能在乙醚中與鎂反應，如用四氫呋喃代替乙醚，可製得氯化乙烯基鎂試劑。這種試劑有人稱為諾曼試劑。 由於反應開始時很慢，為了更好地啟動鎂與鹵代烴的反應，常用少量碘、碘甲烷或1,2-二溴乙烷加快反應的開始。1,2-二溴乙烷應當是啟動反應的首選試劑，特別是乙醚中如有少量水時，二溴乙烷與鎂很快反應，生成溴化鎂和乙烯，溴化鎂有去水乾燥作用，還可以透過觀察乙烯的氣泡判斷反應速率。另外，生成的溴化鎂和乙烯都是無毒的。 這三種啟動時加入的試劑都是透過去除鎂表面的鈍化層來加快反應的。Grignard試劑 發現歷史 1912年，諾貝爾化學獎授予法國化學家維克多·格林尼亞。他發現了金屬鎂與許多鹵代烴的醚溶液反應，生成了一類有機合成的中間體——有機金屬鎂化合物，即格氏試劑。 維克多·格林尼亞的家庭很富有，但他不愛讀書，成為“沒出息的花花公子”。1892年，在一次宴會上，他邀請一位女伯爵跳舞。女伯爵拒絕，並說她最討厭他這樣的花花公子。他受此羞辱，悔恨交加，終於猛醒過來，決心拋棄惡習，奮發上進。他離開了家庭。 格林尼亞離家出走來到里昂，他本想入里昂大學就讀，但是他從來就沒有認真讀過書，中、小學的學業荒廢得太多了，這樣的基礎如何考得上大學呀，格林尼亞只好一切從頭開始。幸好有一個叫路易·波爾韋的教育很同情他的遭遇，願意幫助他補習功課。經過老教授的精心輔導和他自己的刻苦努力，花了兩年的時間，才把耽誤的功課補習完了。 這樣，格林尼亞進入了里昂大學插班讀書。他深知得到讀書的機會來之不易，眼前只有一條路就是努力、努力、再努力；發奮、發奮、再發奮。當時學校有機化學權威巴比爾看中了他的刻苦精神和才能，於是，格林尼亞在巴比爾教授的指導下，學習和從事研究工作。1901年由於格林尼亞發現了格氏試劑而被授予博士學位。 格林尼亞發現格氏試劑時，曾經把它取名格林尼亞-巴比爾試劑，用來表示他對導師的感激之情。但是，巴比爾堅持認為自己沒有在發現過程中作出努力，要求把試劑名稱改成格林尼亞試劑。巴比爾公正淡泊為人稱頌，格林尼亞與巴比爾的師生深情也可見一斑。Grignard試劑 化學性質 1.強烈的親核性質 Grignard試劑可與物質中的活潑氫（如水、乙醇的羥基氫、乙炔的末端氫）反應，生成相應的烴基。如： X-Mg-CH2CH3 + H2O === CH3CH3 X-Mg-CH2CH3 + CH3CH2OH === CH3CH3 X-Mg-CH2CH3 + HC≡CH === CH3CH3 2. 與CO2或O2的反應 格氏試劑可以與二氧化碳或氧氣發生親核加成反應生成增加一個碳的羧酸或同碳數的過氧化合物。格氏試劑與二氧化碳的加成反應在有機合成中也有著重要的意義，不僅透過生成新的 C-C 鍵實現了碳鏈的增長，而且恰到好處地實現了增加一個碳原子並引入羧基官能團，是製備增加一個碳原子的羧酸的最常用方法之一。 3. 活潑鹵代烴格氏試劑與活潑鹵代烴之間的偶聯反應 此反應實現的是由活潑的鹵代烴製備的格氏試劑同活潑鹵代烴基之間的偶連，比如由苄基滷、烯丙基滷或三級滷代烷製備的格氏試劑。 此反應在某種程度上說可以看作是對Wurtz反應和Wurtz-Fittig反應以及烏爾曼反應的互補，因為這幾個反應只能實現不活潑的烴基的偶連，而由格氏試劑實現的偶連反應不僅引入了活潑基團，而且由於它的特殊結構還可以實現不同的烴基之間的偶連。 由鹵代烴的烴基透過偶連反應制備各種烴類，這些反應型別對於合成中碳鏈的增長有著非常重要的意義，要靈活掌握。 4、與醛酮加成成醇 這也許是格氏試劑在合成上最重要的性質之一。此類反應是格氏試劑的顯負價的碳原子顯示了良好的親核性，對缺電子的醛酮的羰基碳原子進行親核加成，而顯正電的鎂離子加成到羰基氧原子上，生成—C—C—O—Mg—X的結構，再經過酸催化下的水解去掉鎂的部分，生成醇的結構和鎂的鹵化物和氫氧化物。 此類反應可以用來合成各種醇類，也是有機合成中合成醇類的最常用的方法。在做複雜的醇類的反合成分析時，要清楚地意識到醇羥基的α碳原子就是原來醛酮分子中的羰基碳，醇羥基的一個β碳原子可能就是原來格氏試劑中顯負價的官能碳，而α碳原子和這個β碳原子之間的單鍵就是透過這個親核加成反應新形成的。 通常格氏試劑與醛類發生親核加成反應生成二級醇；格氏試劑與酮類發生親核加成反應生成三級醇；只有格氏試劑與甲醛發生親核加成反應才會生成一級醇，而且這也是製備增加一個碳的醇的常用方法。另外，格氏試劑與環氧乙烷加成，可得到增加2個碳原子的一級醇。