Реакции с реагенти на Гринярд.
Реагентът на Гриняр има формула RMgX, където X е халоген, а R е алкилна или арилна (на базата на бензенов пръстен) група. За целите на тази тема ще приемем, че R е алкилна група (напр. BuMgBr). Реагентите на Гриняр се получават чрез добавяне на халогеноалкан към малки парченца магнезий в колба, съдържаща диетилов етер. Колбата се оборудва с обратен хладник и сместа се загрява на водна баня в продължение на 20-30 минути.
Всичко трябва да бъде напълно сухо, тъй като реагентите на Гриняр реагират с вода (вж. по-долу). Всички реакции, при които се използва реагентът на Гриняр, се извършват със сместа, получена от тази реакция. Тя не може да бъде отделена по никакъв начин.
Реагенти на Гриняр и вода.
Реагентите на Гриняр реагират с вода, за да се получат алкани. Това е причината, поради която всичко трябва да бъде много сухо по време на горното приготвяне. Например:Неорганичният продукт, Mg(OH)Br, се нарича "основен бромид" и е нещо като междинен етап между магнезиев бромид и магнезиев хидроксид.
Обща реакция между Григнарди и карбонили.
Реакциите между различните видове карбонилни съединения и реагентите на Гринярд могат да изглеждат доста сложни, но всъщност всички те реагират по един и същи начин - единственото, което се променя, са групите, свързани с двойната връзка въглерод-кислород. Много по-лесно е да се разбере какво се случва, като се разгледа внимателно общият случай (като се използват групи "R", а не специфични групи) - и след това се вмъкват различните реални групи, когато е необходимо.
Реакциите са по същество идентични с реакцията с въглероден диоксид - всичко, което се различава, е естеството на органичния продукт. На първия етап реагентът на Гриняр се добавя през двойната връзка въглерод-кислород.
Реакциите са по същество идентични с реакцията с въглероден диоксид - всичко, което се различава, е естеството на органичния продукт. На първия етап реагентът на Гриняр се добавя през двойната връзка въглерод-кислород.
След това към него се добавя разредена киселина, за да се хидролизира. (Използвам нормално приетото уравнение, като пренебрегвам факта, че Mg(OH)Br ще реагира допълнително с киселината).
Образува се алкохол. Едно от основните приложения на реагентите на Гриняр е възможността за лесно получаване на сложни алкохоли. Какъв алкохол ще получите, зависи от карбонилното съединение, с което сте започнали - с други думи, какви са R и R'.
Реагентите на Гриняр се използват широко за синтез на различни класове органични съединения. Някои примери са представени по-долу.
:
Защо реагентите на Гриняр реагират с карбонили?
Връзката между въглеродния атом и магнезия е полярна. Въглеродът е по-електроотрицателен от магнезия и затова свързващата двойка електрони се изтегля към въглерода. Това оставя въглеродния атом с лек отрицателен заряд.
Двойната връзка между въглерода и кислорода също е силно полярна, като въглеродният атом има значителен положителен заряд. Следователно реагентът на Гриняр може да служи като нуклеофил поради привличането между лекия отрицателен заряд на въглеродния атом в реагента на Гриняр и положителния заряд на въглерода в карбонилното съединение. Нуклеофилът е отрицателен (или леко отрицателен) атом, който атакува положителни (или леко положителни) центрове в други молекули или йони.
Приготвяне на реагент на Гриняр, фенилмагнезиев бромид.
Реагентите на Гриняр играят водеща роля в органичния синтез. Тези съединения могат да бъдат адаптирани за получаването на голямо разнообразие от функционални групи, а образуването и реакцията на органомагнезиеви производни са едно от основните приложения на алкилхалогенидите в органичния синтез. Реакцията на халогенид и магнезий протича на повърхността на метала и формално представлява окисление на метала. Реакцията обикновено се провежда в сух етер, като етерът действа като основа на Луис, като разтваря реактива на Гриняр и му позволява да дифундира далеч от метала. Образуването на органометален реагент изисква активна повърхност на метала и може да възникнат известни трудности при започването на реакцията поради наличието на метални оксиди върху металната повърхност. Смилането на магнезия в хаванче в продължение на няколко минути преди употреба често е ефективно за осигуряване на чиста повърхност. Друг полезен трик за започване на реакция е добавянето на малък кристал йод към сместа, който реагира с магнезия, образувайки много реактивната сол магнезиев йодид (MgI2).
Процедура.
Реагентът на Гриняр се приготвя, като първо се постави суха кръглодънна колба от 250 ml с тръба за сушене на CaCl2. Магнезият, който трябва да се използва (2 g = 0,082 мола магнезиеви стружки), се поставя в колбата, тръбата с калциев хлорид се прикрепя директно и колбата се нагрява добре с голяма нагревателна камина и реостат. Настройте регулатора за голяма нагревателна мантия на настройка "6" и нагрявайте колбата, докато стане твърде гореща, за да я докоснете с пръст. При охлаждане колбата пропуска сух въздух през калциевия хлорид. Отстранете нагревателната мантинела и охладете до стайна температура (колбата трябва да е съвсем леко топла за ръката ви или по-хладна), преди да продължите. Отстранете тръбата за сушене на калциев хлорид и изсипете в колбата с кръгло дъно 250 15 ml абсолютен етер и 9 ml (13,5 g = 0,086 мола) бромобензол. Върнете епруветката за сушене с CaCl2. Ако няма незабавни признаци на реакция, започнете реакцията, като натрошите част от магнезиевите стружки. Това се прави, като се постави суха пръчка за разбъркване със сплескан край и внимателно се смачка парче магнезий здраво към дъното на колбата под повърхността на течността, като се прави въртеливо движение на пръчката. Когато това се направи правилно, течността става леко мътна и започва бързо бълбукане на повърхността на сгъстения метал. В този момент седобавят още 25 ml абсолютен етер и към колбата се прикрепя обратен хладник, а тръбичката с CaCl2 - към горната част на обратния хладник, както е показано на снимката.
Не започвайте да пускате вода през кондензатора, докато етерните пари не намокрят съединението в горната част на кондензатора. Когато е необходимо, охладете колбата, като докоснете дъното ѝ с ледена вана, за да забавите реакцията, но не я използвайте, освен ако не е необходимо. Тя е необходима само ако етерните пари излизат от горната част на сушилната тръба. Ако все пак се наложи да охладите реакцията, внимавайте да не я забавите прекалено много, защото в противен случай тя може да спре и да не започне отново, когато ледът бъде отстранен. Завъртете колбата енергично на всеки 60 секунди. След като реакцията започне, спонтанното кипене в разредената смес може да е бавно или да стане бавно. Ако това е така, добавете още няколко мл бромбензол в колбата. Реакцията е завършена, когато етерът престане да бълбука и останат само няколко малки остатъка от метал. Отбележете нивото на етера в колбата. По време на реакцията се проверява дали обемът на етера не е намалял. Ако е така, добавете още сух етер. Тъй като разтворът на реагента на Гриняр се влошава при престояване, следващата стъпка трябва да се започне веднага.
Кондензация на реагента на Гриняр с метилбензоат.
Кондензация на реагента на Гриняр с метилбензоат.
Смесват се 5 g (0,037 мола; 1,09 g/ml) метилбензоат и 15 ml абсолютен етер в делителна фуния, колбата, съдържаща разтвора на реактива на Гриняр, се охлажда за кратко в ледена баня. Отстранете епруветката за сушене и поставете адаптера на Клайзен и делителната фуния в горната част на кондензатора, както е показано вдясно. Вкарва се разтворът на метилбензоат на капки в продължение на десет минути, като се охлажда само толкова, колкото е необходимо за контролиране на екзотермичната реакция. Продуктовата сол се отделя като бяло твърдо вещество по време на тази стъпка. Завъртете колбата на равни интервали от време, докато реакцията утихне и колбата се постави на стайна температура. Преминава седиректно към следващата стъпка.
Хидролиза на продукта от добавянето.
Хидролиза на продукта от добавянето.
Внимателно изсипете реакционната смес в колба Erlenmeyer от 250 ml, съдържаща 50 ml 10% сярна киселина и около 25 g лед. Използвайте няколко милилитра обикновен (безводен) етер и няколко милилитра от 10 % сярна киселина, за да изплакнете реакционната колба. Добавете тези промивки в колбата на Ерленмайер. Завъртете добре, за да се стимулира хидролизата на добавъчното съединение; основните магнезиеви соли се превръщат във водоразтворими неутрални соли, а трифенилкарбинолът се разпределя в етерния слой. Може да е необходимо допълнително количество етер (обикновен), ако първоначалният етерен слой е станал твърде нисък поради изпаряване. Можете да спрете в този момент, ако няма достатъчно време за завършване на следващата част. Съхранявайте етикетирания Ерленмайер в аспиратора с леко прилепнала коркова (не гумена) тапа. Запушалката трябва да е достатъчно хлабава, за да може да се освободи газовото налягане от отделящия се водороден газ.
Когато неконсумираният Mg метал влезе в контакт с киселината, ще има интензивно отделяне на водороден газ и реакционната смес може да се разпени, ако добавянето е твърде бързо.
Изолиране на продукта.
Ако вашият етерен слой има твърди бели кристали, тези кристали на продукта са се образували, защото част от етерния слой се е изпарила. Тези кристали могат да се изолират, като сместа се излее в делителна фуния през стъклена фуния с малка тапа от стъклена вата в стеблото. Кристалите се изплакват с малко количество етерен разтворител. За да изолирате останалия продукт, изплакнете колбата на Ерленмайер, от която сте изсипали първоначалния разтвор, с няколко милилитра обикновен етер и добавете този разтвор в делителната фуния. Разклатете фунията, като внимателно се уверите, че сте обезвъздушили натрупването на газ във фунията. Изтеглете водния слой. Разклатете етерния слой с 10 % сярна киселина, за да отстраните допълнително магнезиевите соли, и отстранете слоя със сярна киселина. Измийте етерния слой с наситен разтвор на натриев хлорид, за да отстраните водата, която се е разтворила в етера. Отстранете разтвора на натриев хлорид. Количествата течност, използвани при тези операции по промиване, не са от решаващо значение. По принцип е достатъчно количество промивна течност, равно на една трета от обема на етера. За да се извърши окончателното изсушаване на етерния разтвор, етерният слой се излива от гърлото на делителната фуния в Ерленмайерова колба, добавят се около 5 g гранулиран безводен натриев сулфат, колбата се завърта от време на време и след 5 минути етерът се декантира от твърдия сушилен агент в друга чиста, суха Ерленмайерова колба. Към етерния разтвор се добавят 25 ml лигроин и колбата се запушва с коркова тапа. Оставете сместа да престои за една нощ или до следващия лабораторен период. След престояването трябва да се образуват кристали на трифенилкарбинол. Основният примес бифенил трябва да остане разтворим в разтворителя за рекристализация. Филтрирайте кристалите чрез смукателна филтрация, докато изсъхнат. Запишете теглото на изолирания продукт и изчислете % добив. Определете температурата на топене.
Когато неконсумираният Mg метал влезе в контакт с киселината, ще има интензивно отделяне на водороден газ и реакционната смес може да се разпени, ако добавянето е твърде бързо.
Изолиране на продукта.
Ако вашият етерен слой има твърди бели кристали, тези кристали на продукта са се образували, защото част от етерния слой се е изпарила. Тези кристали могат да се изолират, като сместа се излее в делителна фуния през стъклена фуния с малка тапа от стъклена вата в стеблото. Кристалите се изплакват с малко количество етерен разтворител. За да изолирате останалия продукт, изплакнете колбата на Ерленмайер, от която сте изсипали първоначалния разтвор, с няколко милилитра обикновен етер и добавете този разтвор в делителната фуния. Разклатете фунията, като внимателно се уверите, че сте обезвъздушили натрупването на газ във фунията. Изтеглете водния слой. Разклатете етерния слой с 10 % сярна киселина, за да отстраните допълнително магнезиевите соли, и отстранете слоя със сярна киселина. Измийте етерния слой с наситен разтвор на натриев хлорид, за да отстраните водата, която се е разтворила в етера. Отстранете разтвора на натриев хлорид. Количествата течност, използвани при тези операции по промиване, не са от решаващо значение. По принцип е достатъчно количество промивна течност, равно на една трета от обема на етера. За да се извърши окончателното изсушаване на етерния разтвор, етерният слой се излива от гърлото на делителната фуния в Ерленмайерова колба, добавят се около 5 g гранулиран безводен натриев сулфат, колбата се завърта от време на време и след 5 минути етерът се декантира от твърдия сушилен агент в друга чиста, суха Ерленмайерова колба. Към етерния разтвор се добавят 25 ml лигроин и колбата се запушва с коркова тапа. Оставете сместа да престои за една нощ или до следващия лабораторен период. След престояването трябва да се образуват кристали на трифенилкарбинол. Основният примес бифенил трябва да остане разтворим в разтворителя за рекристализация. Филтрирайте кристалите чрез смукателна филтрация, докато изсъхнат. Запишете теглото на изолирания продукт и изчислете % добив. Определете температурата на топене.
Синтези на психоактивни вещества с реагент на Гринярд.
Реагентът на Гринярд се използва при синтеза на няколко повърхностноактивни вещества. Например при синтеза на синтетични канабиноиди за присъединяване на алкилна група към азотния атом на индола (вж. пример за синтез на JWH-018 ). Реакцията протича доста бързо при леки условия и не изисква нагряване.
Нуклеофилното добавяне на реагента на Гринярд позволява някои неспецифични и стереоспецифични реакции за получаване на амфетамин и негов прекурсор като фенил-2-пропанон (P2P).
Друг метод на приложение на реагента на Гриняр е използването му по пътя на синтеза на мефедрон (4-MMC), като се използва 4-метилбензалдехид като изходно вещество.
Реакцията на индолилмагнезиев йодид със заместени алкилни халогениди, напр. нитрилите Cl(CH2)nCN и хлорацетилдиетиламид, за получаване на съответните 3-заместени индоли е добре позната, въпреки че много реактивни халогениди, като метил йодид и бензилхлорид, понякога дават 1,3-дизаместени индоли. Този път на ДМТ е възможен с помощта на реактива на Гринярд.
Вдопълнение към предишните разнообразни приложения, този популярен подход се използва в етапа на синтез на кетамин припроизводството на (о-хлорофенил)-циклопентилкетон.
Заключение.
Както можете да видите, реагентът на Гриняр се използва широко в органичните синтези и производството на лекарства частично. Алкилмагнезиевите халогениди (наричани още реактиви на Гриняр) действат като нуклеофили, атакувайки електрофилен въглероден атом, за да образуват връзка въглерод-въглерод. Реакцията на Гриняр е важен метод за създаване на връзки въглерод-въглерод, както и на връзки въглерод-хетероатом. Този списък на най-популярните реакции сред тайните химици показва огромния потенциал за приложение на реагентите на Григнар и представлява голямо поле за изследвания.
Last edited:
