格林尼亞試劑

格林尼亞試劑

有機金屬化合物
格林尼亞試劑簡稱“格氏試劑”。是含鹵化鎂的有機金屬化合物,由于含有碳負離子,因此屬于親核試劑,由法國化學家維克多·格林尼亞(François Auguste Victor Grignard)發現。格氏試劑在有機合成上十分有用。
  • 中文名:格林尼亞試劑
  • 外文名:Grignard reagent
  • 别名:
  • 化學式:
  • 分子量:
  • CAS登錄号:
  • EINECS登錄号:
  • 熔點:
  • 沸點:
  • 水溶性:
  • 密度:
  • 外觀:
  • 閃點:
  • 應用:
  • 安全性描述:
  • 危險性符号:
  • 危險性描述:
  • UN危險貨物編号:
  • CN危險貨物編号:
  • 用途:有機合成
  • 發現者:維克多•格林尼亞
  • 發現時間:1901年
  • 通 式:R-Mg-X

曆史

由法國化學家格林尼亞于1901年所創始。由有機鹵素化合物(鹵代烷、活潑鹵代芳烴)與金屬鎂在絕對無水乙醚中反應形成有機鎂試劑,稱為“格林尼亞試劑”,簡稱“格氏試劑”。後法國化學家諾爾芒于1953年以四氫化呋喃(THF)作為溶劑得到了格氏試劑。該項改進稱為“格林尼亞-諾爾芒反應”。現常用鹵代烴與鎂粉在無水乙醚或四氫呋喃(THF)中反應制得,制備過程必須在絕對無水無二氧化碳無乙醇等具有活潑氫的物質條件下進行。通常以通式R-Mg-X表示。格氏試劑是一種活潑的有機合成試劑,能夠發生:偶連、加成、取代等多種類型反應,在有機合成中具有較高應用價值。格氏試劑一般有兩種,1:氯苯類(氯化苄)在乙醚(四氫呋喃)下和鎂反應,2:溴代環戊烷在乙醚(四氫呋喃)下和鎂(鋅)反應。

性質

簡稱格氏試劑。一類通式為R-Mg-X的試劑,式中R為脂肪烴基或芳香烴基,X為鹵素(Cl、Br或I)。通常用鹵代烴和金屬鎂在無水乙醚或四氫呋喃中制取。性質極為活潑,可與具有活潑氫的化合物(如H2O,ROH,RC≡CH…)醛、酮、酯、酰鹵、腈、環氧乙烷、鹵代烷、二氧化碳、三氯化磷、三氯化硼、四氯化矽等反應。為重要的有機合成試劑。

結構

格氏試劑是共價化合物,鎂原子直接與碳相連形成極性共價鍵,碳為負電性端,因此格氏試劑是極強的路易斯堿,能從水及其它路易斯酸中奪取質子,故格氏試劑不能與水,二氧化碳接觸,需格氏試劑的制備和引發的反應需要在無水,隔絕空氣條件下進行。

制備

格氏試劑一般由鹵代烴與鎂粉在無水乙醚或四氫呋喃(THF)中反應制得。(鹵代苯必須在THF中反應)格氏試劑可與醚或四氫呋喃中的氧原子形成絡合物,制備過程必須在絕對無水無二氧化碳無乙醇等具有活潑氫的物質(如:水、醇、氨、鹵化氫、末端炔等)條件下進行。在有活潑氫物質或者THF中:R-Br+Mg→R-Mg-X由于碘代烷價格較高,一般用溴代烷合成。溴代烷是最常用于制備格氏試劑的鹵代烴,但由于氯、溴甲烷均為氣體,使用不便,一般使用碘甲烷合成碘化甲基鎂。氯苯在制備格氏試劑時還須控制溫度與壓力。烯丙型及苯甲基型格氏試劑,合成後會與尚未反應的鹵代烴發生偶合,因而需要嚴格控制溫度。

制備方法

在250mL三口燒瓶上,配置攪拌器、恒壓滴液漏鬥和帶有CaCl2幹燥管的回流冷凝管。向三口燒瓶中置入2.9g(0.12mol)鎂屑,用20mL無水乙醚浸沒。攪拌下,先滴入5mL 25%鹵代烴乙醚溶液(由0.12mol鹵代烴和無水乙醚配制而成)。如果反應液呈現混濁狀并且溫度上升,表明反應已經開始。如果沒有産生上述現象,則需要加入1~2小粒碘晶,并微微加熱。片刻,碘的顔色開始漸漸消褪,溶液變混濁,反應即開始,停止加熱。将餘下的鹵代烴溶液滴入反應瓶中,滴速以維持反應液平穩沸騰為宜。加畢,用溫水浴加熱回流約半小時,使反應完全,即得格氏試劑乙醚溶液。

注意事項

(1) 不論何時都不要将乙醚蒸幹。(2) 所用儀器均需幹燥。溶劑和試劑都必須經過幹燥處理。(3)可用熱水浴加熱,切不可用明火加熱。(4)空氣中的氧會與格氏試劑發生緩慢的氧化,格氏試劑的乙醚溶液在暗室裡會發出美麗的光,就是這個緣故。因此,格氏試劑不可久置,通常随制随用。

格林尼亞反應

格林試劑和某些活潑氫化合物(水、醇、酸等)、CO2、羰基化合物、金屬或非金屬鹵代物等的反應成為格林尼亞反應。常用以制備烴類、醇、酮、酸等。例如:

相關研究

日本北海道大學創成研究機構化學反應創成研究據點(WPI-ICReDD)、北海道大學工學研究院等機構的科研人員共同組成的研究團隊研發出幾乎不使用有機溶劑便可簡便制備格林尼亞試劑(Grignard reagent,簡稱“格氏試劑”)的方法。研究成果于近期發表于《Nature Communications》期刊,題為:“Mechanochemical Synthesis of Magnesium-based Carbon Nucleophiles in Air and Their Use in Organic Synthesis”。

格氏試劑作為有機合成中重要的試劑被廣泛使用,制備通常需要在無水無氧的反應容器中進行,需使用高純度的有機溶劑,并且要嚴格控制溫度,不僅制備過程繁瑣,有機溶劑還會産生廢棄物和毒性。

為探索更為簡便、高效的制備方法,科研人員通過球磨機左右震動和機械攪拌,隻需添加少量的有機溶劑便可在短時間内簡便、高效地制備格氏試劑。此種制備方法能将有機溶劑的使用量降低至原使用量的十分之一左右,無需使用高價高純度的有機溶劑,并且,制備方法不易受到反應容器中水分和氧氣的影響,可用于多種有機合成反應。

此項研究成果有效控制了格氏試劑制備過程中有害有機溶劑的使用量,不僅可以減少化學制品對環境的不良影響,還有助于降低化學制品的生産成本。

相關詞條

相關搜索

其它詞條