реакция Гриньяра

Добавление реагента Гриньяра к карбонилу обычно проходит через шестичленное кольцевое переходное состояние.

Однако, при наличии стерических реагентов Гриньяра, реакция может протекать с помощью одноэлектронного переноса.

Реакции Гриньяра не будут работать при наличии воды; вода вызывает быстрое разложение реагента. Поэтому большинство реакций Гриньяра происходят с такими растворителями, как безводный диэтиловый эфир или тетрагидрофуран (THF), потому что кислород в этих растворителях стабилизирует магниевый реагент. Реагент может также реагировать с кислородом, присутствующим в атмосфере. При этом атом кислорода вставляется между углеродным основанием и галогенидно-магниевой группой. Обычно эта побочная реакция может быть ограничена летучими парами растворителей, вытесняющими воздух над реакционной смесью. Однако химики могут осуществлять реакции в атмосфере азота или аргона. При маломасштабных реакциях пары растворителей не располагают достаточным пространством для защиты магния от кислорода.

Реагенты Гриньяра образуются под действием алкила или арилгалогенида на металл магния. Реакция проводится путем добавления органического галогенида к суспензии магния в эфире, который обеспечивает лиганды, необходимые для стабилизации органомагниевого соединения. Типичными растворителями являются диэтиловый эфир и тетрагидрофуран. Кислород и профилактические растворители, такие как вода или спирты, не совместимы с реагентами Гриньяра. Реакция протекает посредством однократного переноса электронов.

R-X + Mg → R-X-- + Mg-+

R-X-- → R- + X--

X- + Mg-+ → XMg-

R- + XMg- → RMgX

Реакция Гриньяра часто начинается медленно. Во-первых, существует индукционный период, в течение которого реактивный магний подвергается воздействию органических реагентов. После этого индукционного периода реакции могут быть очень экзотермичными. Обычными субстратами являются алкил- и арилбромиды и йодиды. Используются также хлориды, но фториды, как правило, не реагируют, за исключением специально активированного магния, например, рике-магния.

Многие реагенты Гриньяра, такие как хлористый метилмагний, бромистый фенилмагний и бромистый аллилмагний, имеются в продаже в тетрагидрофурановых или диэтилэфирных растворах.

Используя равновесие Шленка, реагенты Гриньяра образуют различные количества диорганомагниевых соединений (R = органическая группа, X = галогенид):

2 RMgX R2Mg + MgX2

Инициатива

Было разработано много методов для инициирования реакций Гриньяра, которые начинаются медленно. Эти методы ослабляют слой MgO, покрывающий магний. Они подвергают магний органическому галогениду, чтобы начать реакцию, которая делает реагент Гриньяра.

Механические методы включают измельчение Mg кусков на месте, быстрое перемешивание или использование ультразвука (эхолотирования) суспензии. Обычно используются активирующие агенты - йод, метил йодид и 1,2-дибромэтан. Химики используют 1,2-диброметан, поскольку его действие можно контролировать путем наблюдения за пузырьками этилена. Кроме того, побочные продукты безобидны:

Mg + BrC2H4Br → C2H4 + MgBr2

Количество Mg, потребляемое этими активирующими агентами, как правило, незначительно.

Добавление небольшого количества хлорида ртути амальгамирует поверхность металла, позволяя ему реагировать.

Промышленное производство

Реагенты Гриньяра производятся в промышленности для использования на месте или для продажи. Как и в стендовом масштабе, основная проблема заключается в инициировании. В качестве инициатора часто используется часть предыдущей партии реагентов Гриньяра. Реакции Гриньяра являются экзотермическими; эта экзотермичность должна учитываться при масштабировании реакции от лаборатории к производственному предприятию.

Реакции с карбонильными соединениями

Реагенты Гриньяра будут реагировать с различными карбонильными производными.

Наиболее распространенное применение - алкилирование альдегидов и кетонов, как в данном примере:

Обратите внимание, что ацетальная функция (маскированный карбонил) не реагирует.

Такие реакции обычно включают в себя водную (водную) кислотную обработку, хотя это редко показано в схемах реакций. В случаях, когда реагент Гриньяра добавляется к прохиральному альдегиду или кетону, модель Фелкина-Ана или правило Крама обычно может предсказать, какой стереоизомер будет образовываться.

Реакции с другими электрофилами

Кроме того, реагенты Гриньяра будут вступать в реакцию с электрофилами.

Другой пример - приготовление салицилальдегида (не показан выше). Во-первых, брометан реагирует с Mg в эфире. Во-вторых, фенол в ТГФ преобразует его в Ar-OMgBr. В-третьих, бензол добавляется в присутствии параформальдегидного порошка и триэтиламина. В-четвертых, смесь дистиллируется для удаления растворителей. Далее добавляется 10% HCl. Салицилальдегид будет основным продуктом, пока все очень сухое и находится в инертных условиях. Реакция также работает с йодоэтаном вместо брометана.

Формирование облигаций к B, Si, P, Sn

Реагент Гриньяра очень полезен для формирования углеродно-гетероатомных связей.

реакции углерод-углеродной муфты

Реагент Гриньяра также может участвовать в реакциях сцепления. Например, бромистый нонилмагний вступает в реакцию с метилом р-хлорбензоата для получения р-нильбензойной кислоты в присутствии Tris(acetylacetonato)железа(III), часто символизируемого как Fe(acac)₃, после работы с NaOH для гидролиза эфира, как показано ниже. Без Fe(acac)₃, реагент Гриньяра будет атаковать группу эфира над арилгалогенидом.

Для соединения арилгалогенидов с арилгрильными гриньями хорошим катализатором является также хлорид никеля в тетрагидрофуране (THF). Кроме того, эффективным катализатором для соединений алкилгалогенидов является тетрахлорокупрат дилития (Li2CuCl4), приготовленный путем смешивания хлористого лития (LiCl) и хлорида меди(II) (CuCl2) в THF. Соединение Кумада-Корриу дает доступ к [замещенным] стиролам.

Оксидирование

Окисление реагента Гриньяра кислородом происходит через радикальное промежуточное соединение с гидроперекисью магния. Гидролиз этого комплекса приводит к образованию гидропероксидов и восстановлению с дополнительным эквивалентом реагента Гриньяра дает спирт.

Реакция Гриньярда с кислородом в присутствии алкена превращает этиленовый расширенный спирт. Они полезны при синтезе более крупных соединений. Для этой модификации требуются арил- или виниловые реагенты Гриньяра. Добавление только Гриньяра и алкенов не приводит к реакции, показывающей, что присутствие кислорода необходимо. Единственным недостатком является требование наличия в реакции по крайней мере двух эквивалентов реагента Гриньяра. Для решения этой проблемы можно использовать двойную систему Гриньяра с дешевым восстановительным реагентом Гриньяра, таким как n-бутилмагниевый бромид.

нуклеофильное алифатическое замещение

Реагенты Гриньяра являются нуклеофилами в нуклеофильных алифатических замещениях, например, с алкилгалогенидами на ключевом этапе промышленного производства напроксена:

Ликвидация

При синтезе олефинов Боорда добавление магния к некоторым β-галоэфирам приводит к элиминирующей реакции на алкен. Эта реакция может ограничить полезность реакций Гриньяра.

Деградация Гриньяра в свое время была инструментом в идентификации структуры (выяснении), в котором Гриньяр RMgBr, образующийся из гетероарилбромида HetBr, реагирует с водой на Het-H (бром, замененный атомом водорода) и MgBrOH. Этот метод гидролиза позволяет определить количество атомов галогенов в органическом соединении. В современном использовании метод Гриньяра используется для химического анализа некоторых триацилглицеролов.

Примером реакции Гриньяра является ключевой шаг в промышленном производстве Тамоксифена. (Тамоксифен в настоящее время используется для лечения рака молочной железы у женщин с положительными рецепторами эстрогенов):

• реакция Виттига
• барбекская реакция
• синтез альдегида Бодру-Чичибабина
• реакция Фуджимото-Беллео
• Органолитиевые реагенты
• реакция сакурая