Αντιδραστήρια Grignard

G.Patton

Expert
Joined
Jul 5, 2021
Messages
2,688
Solutions
3
Reaction score
2,814
Points
113
Deals
1

Αντιδράσεις με αντιδραστήρια Grignard.

Ένα αντιδραστήριο Grignard έχει τον τύπο RMgX όπου το X είναι αλογόνο και το R είναι μια αλκυλο- ή αρυλο- (με βάση τον δακτύλιο του βενζολίου) ομάδα. Για τους σκοπούς αυτού του θέματος, θα θεωρήσουμε ότι το R είναι μια αλκυλική ομάδα (π.χ. BuMgBr). Τα αντιδραστήρια Grignard παρασκευάζονται με την προσθήκη του αλογονοαλκανίου σε μικρά κομμάτια μαγνησίου σε φιάλη που περιέχει διαιθυλαιθέρα. Η φιάλη εφοδιάζεται με ψυκτήρα παλινδρόμησης και το μείγμα θερμαίνεται σε υδατόλουτρο για 20-30 λεπτά.
ZdBSs4IOeZ
Τα πάντα πρέπει να είναι απολύτως στεγνά, διότι τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με το νερό (βλ. κατωτέρω). Κάθε αντίδραση που χρησιμοποιεί το αντιδραστήριο Grignard πραγματοποιείται με το μείγμα που παράγεται από την αντίδραση αυτή. Δεν μπορείτε να το διαχωρίσετε με κανέναν τρόπο.

Αντιδραστήρια Grignard και νερό.

Τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με το νερό για την παραγωγή αλκανίων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα πάντα πρέπει να είναι πολύ ξηρά κατά την παραπάνω προετοιμασία. Για παράδειγμα:
C5BlTSGxDI
Το ανόργανο προϊόν, Mg(OH)Br, αναφέρεται ως "βασικό βρωμίδιο" και είναι ένα είδος ενδιάμεσου σταδίου μεταξύ βρωμιούχου μαγνησίου και υδροξειδίου του μαγνησίου.

Γενική αντίδραση μεταξύ Grignard και καρβονυλίων.

Οι αντιδράσεις μεταξύ των διαφόρων ειδών καρβονυλικών ενώσεων και των αντιδραστηρίων Grignard μπορεί να φαίνονται αρκετά περίπλοκες, αλλά στην πραγματικότητα αντιδρούν όλες με τον ίδιο τρόπο - το μόνο που αλλάζει είναι οι ομάδες που συνδέονται με τον διπλό δεσμό άνθρακα-οξυγόνου. Είναι πολύ πιο εύκολο να καταλάβετε τι συμβαίνει εξετάζοντας προσεκτικά τη γενική περίπτωση (χρησιμοποιώντας ομάδες "R" αντί για συγκεκριμένες ομάδες) - και στη συνέχεια εισάγοντας τις διάφορες πραγματικές ομάδες όπως και όταν χρειάζεται.

Οι αντιδράσεις είναι ουσιαστικά πανομοιότυπες με την αντίδραση με το διοξείδιο του άνθρακα - το μόνο που διαφέρει είναι η φύση του οργανικού προϊόντος. Στο πρώτο στάδιο, το αντιδραστήριο Grignard προστίθεται στον διπλό δεσμό άνθρακα-οξυγόνου
.
9Wu3rfG4FQ
Στη συνέχεια προστίθεται αραιό οξύ για να υδρολυθεί. (Χρησιμοποιώ την κανονικά αποδεκτή εξίσωση, αγνοώντας το γεγονός ότι το Mg(OH)Br θα αντιδράσει περαιτέρω με το οξύ).
SObjfnFQml
Σχηματίζεται μια αλκοόλη. Μία από τις βασικές χρήσεις των αντιδραστηρίων Grignard είναι η δυνατότητα να παρασκευάζονται εύκολα πολύπλοκες αλκοόλες. Το είδος της αλκοόλης που θα πάρετε εξαρτάται από την καρβονυλική ένωση με την οποία ξεκινήσατε - με άλλα λόγια, τι είναι τα R και R'.
Τα αντιδραστήρια Grignard χρησιμοποιούνται ευρέως για τη σύνθεση διαφόρων κατηγοριών οργανικών ενώσεων. Μερικά παραδείγματα παρουσιάζονται παρακάτω.
:
5RCOlnUZuQ
:
920nqjlmcw

Γιατί τααντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με καρβονύλια;

Ο δεσμός μεταξύ του ατόμου του άνθρακα και του μαγνησίου είναι πολικός. Ο άνθρακας είναι πιο ηλεκτραρνητικός από το μαγνήσιο και έτσι το ζεύγος ηλεκτρονίων του δεσμού έλκεται προς τον άνθρακα. Αυτό αφήνει το άτομο του άνθρακα με ελαφρώς αρνητικό φορτίο.
6zxNVvU7Db
Ο διπλός δεσμός άνθρακα-οξυγόνου είναι επίσης πολύ πολικός, με σημαντική ποσότητα θετικού φορτίου στο άτομο του άνθρακα. Το αντιδραστήριο Grignard μπορεί επομένως να χρησιμεύσει ως πυρηνόφιλο λόγω της έλξης μεταξύ του ελαφρώς αρνητικού φορτίου του ατόμου άνθρακα στο αντιδραστήριο Grignard και του θετικού φορτίου του άνθρακα στην καρβονυλική ένωση. Ένα πυρηνόφιλο είναι ένα αρνητικό (ή ελαφρώς αρνητικό) άτομο που επιτίθεται σε θετικά (ή ελαφρώς θετικά) κέντρα άλλων μορίων ή ιόντων.

Παρασκευή του αντιδραστηρίου Grignard, βρωμιούχου φαινυλομαγνησίου.

Τα αντιδραστήρια Grignard διαδραματίζουν επιβλητικό ρόλο στην οργανική σύνθεση. Οι ενώσεις αυτές μπορούν να προσαρμοστούν για την παρασκευή μιας μεγάλης ποικιλίας λειτουργικών ομάδων και ο σχηματισμός και η αντίδραση των παραγώγων οργανομαγνησίου είναι μία από τις σημαντικότερες χρήσεις των αλκυλαλογονιδίων στην οργανική σύνθεση. Η αντίδραση ενός αλογονιδίου και του μαγνησίου λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του μετάλλου και αποτελεί τυπικά οξείδωση του μετάλλου. Η αντίδραση πραγματοποιείται συνήθως σε ξηρό διαλύτη αιθέρα, με τον αιθέρα να λειτουργεί ως βάση Lewis διαλύοντας το αντιδραστήριο Grignard και επιτρέποντάς του να διαχέεται μακριά από το μέταλλο. Ο σχηματισμός του οργανομεταλλικού αντιδραστηρίου απαιτεί μια ενεργή επιφάνεια στο μέταλλο και μπορεί να υπάρξει κάποια δυσκολία στην έναρξη της αντίδρασης λόγω των οξειδίων του μετάλλου στην επιφάνεια του μετάλλου. Η άλεση του μαγνησίου σε γουδί για λίγα λεπτά πριν από τη χρήση είναι συχνά αποτελεσματική για την εξασφάλιση μιας καθαρής επιφάνειας. Ένα άλλο χρήσιμο τέχνασμα για την έναρξη μιας αντίδρασης είναι η προσθήκη ενός μικρού κρυστάλλου ιωδίου στο μείγμα, ο οποίος αντιδρά με το μαγνήσιο σχηματίζοντας το πολύ δραστικό άλας ιωδιούχου μαγνησίου (MgI2).

Διαδικασία.

YiAkONCUup
Το αντιδραστήριο Grignard παρασκευάζεται με την πρώτη τοποθέτηση μιας ξηρής φιάλης στρογγυλού πυθμένα των 250 ml με ένα σωλήνα ξήρανσης CaCl2. Στη φιάλη τοποθετείται το μαγνήσιο που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί (2 g = 0,082 moles στροφών μαγνησίου), προσαρτάται απευθείας ο σωλήνας χλωριούχου ασβεστίου και η φιάλη θερμαίνεται καλά με μεγάλο θερμαντικό μανδύα και ρεοστάτη. Ρυθμίστε το ρυθμιστή για μεγάλο θερμαντικό μανδύα στη ρύθμιση "6" και θερμάνετε τη φιάλη μέχρι να είναι πολύ ζεστή για να την αγγίξετε με το δάχτυλό σας. Η φιάλη κατά την ψύξη συγκεντρώνει ξηρό αέρα μέσω του χλωριούχου ασβεστίου. Αφαιρέστε το θερμαντικό μανδύα και κρυώστε σε θερμοκρασία δωματίου (η φιάλη θα πρέπει να αισθάνεται ελαφρώς ζεστή στο χέρι σας, ή και ψυχρότερη) πριν συνεχίσετε. Αφαιρέστε το σωλήνα ξήρανσης χλωριούχου ασβεστίου και ρίξτε στη φιάλη στρογγυλού πυθμένα 250 15 ml απόλυτου αιθέρα και 9 ml (13,5 g = 0,086 moles) βρωμοβενζόλιο. Αντικαταστήστε τον σωλήνα ξήρανσης CaCl2. Εάν δεν υπάρχει άμεση ένδειξη αντίδρασης, ξεκινήστε την αντίδραση συνθλίβοντας μερικά από τα γυρίσματα μαγνησίου. Αυτό γίνεται εισάγοντας μια ξηρή ράβδο ανάδευσης με πεπλατυσμένο άκρο και συνθλίβοντας προσεκτικά ένα τεμάχιο μαγνησίου σταθερά στον πυθμένα της φιάλης κάτω από την επιφάνεια του υγρού, δίνοντας μια περιστροφική κίνηση στη ράβδο. Όταν αυτό γίνεται σωστά, το υγρό γίνεται ελαφρώς θολό και στην επιφάνεια του συμπιεσμένου μετάλλου αρχίζουν γρήγορες φυσαλίδες. Στο σημείο αυτό προσθέστε 25 ml ακόμη απόλυτου αιθέρα και συνδέστε έναν ψυκτήρα παλινδρόμησης στη φιάλη και τον σωλήνα CaCl2 στην κορυφή του ψυκτήρα παλινδρόμησης, όπως φαίνεται στην εικόνα.
XSMFcOr8hB
4kGLefnWJv
Μην αρχίσετε να περνάτε νερό μέσα από τον ψυκτήρα μέχρι οι ατμοί του αιθέρα να έχουν βρέξει τον σύνδεσμο στην κορυφή του ψυκτήρα. Όταν είναι απαραίτητο, ψύξτε τη φιάλη ακουμπώντας τον πυθμένα της φιάλης με ένα λουτρό πάγου για να επιβραδύνετε την αντίδραση, αλλά μην το χρησιμοποιήσετε εκτός αν είναι απαραίτητο. Είναι απαραίτητο μόνο εάν οι ατμοί αιθέρα εξέρχονται από την κορυφή του σωλήνα ξήρανσης. Εάν πρέπει να ψύξετε την αντίδραση, προσέξτε να μην επιβραδύνετε την αντίδραση πάρα πολύ, διαφορετικά μπορεί να σταματήσει και να μην ξαναρχίσει όταν αφαιρεθεί ο πάγος. Αναδεύετε τη φιάλη έντονα κάθε εξήντα δευτερόλεπτα. Μόλις αρχίσει η αντίδραση, ο αυθόρμητος βρασμός στο αραιωμένο μείγμα μπορεί να είναι αργός ή να γίνει αργός. Εάν συμβαίνει αυτό, προσθέστε μερικά επιπλέον ml βρωμοβενζολίου στη φιάλη. Η αντίδραση ολοκληρώνεται όταν ο αιθέρας σταματήσει να αναβλύζει και παραμένουν μόνο μερικά μικρά υπολείμματα μετάλλου. Σημειώστε τη στάθμη του αιθέρα στη φιάλη. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, ελέγξτε ότι ο όγκος του αιθέρα δεν έχει μειωθεί. Εάν έχει μειωθεί, προσθέστε περισσότερο ξηρό αιθέρα. Δεδομένου ότι το διάλυμα του αντιδραστηρίου Grignard αλλοιώνεται κατά την παραμονή, το επόμενο βήμα πρέπει να αρχίσει αμέσως.

Συμπύκνωση του αντιδραστηρίου Grignard με βενζοϊκό μεθύλιο.
GtFS9vRVUZ

Αναμειγνύονται 5 g (0,037 mole- 1,09 g/ml) βενζοϊκού μεθυλεστέρα και 15 ml απόλυτου αιθέρα σε διαχωριστικό χωνί, ψύχεται η φιάλη που περιέχει το διάλυμα του αντιδραστηρίου Grignard για λίγο σε παγόλουτρο. Αφαιρέστε τον σωλήνα ξήρανσης και τοποθετήστε έναν προσαρμογέα Claisen και ένα διαχωριστικό χωνί στην κορυφή του συμπυκνωτή, όπως φαίνεται δεξιά. Εισάγετε το διάλυμα βενζοϊκού μεθυλεστέρα σταγόνα προς σταγόνα, σε διάστημα δέκα λεπτών, με ψύξη μόνο όσο απαιτείται για τον έλεγχο της εξώθερμης αντίδρασης. Το άλας του προϊόντος διαχωρίζεται ως λευκό στερεό κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου. Αναδεύετε τη φιάλη σε τακτά χρονικά διαστήματα έως ότου η αντίδραση υποχωρήσει και η φιάλη βρίσκεται σε θερμοκρασία δωματίου. Πηγαίνετε απευθείας στο επόμενο βήμα.

Υδρόλυση του προϊόντος προσθήκης
.
VztMgdjwTq
JOSC0wMloB
Αδειάστε προσεκτικά το μείγμα της αντίδρασης σε φιάλη Erlenmeyer των 250 ml που περιέχει 50 ml θειικού οξέος 10% και περίπου 25 g πάγου. Χρησιμοποιήστε μερικά ml κοινού (μη άνυδρου) αιθέρα και μερικά ml του 10% θειικού οξέος για να ξεπλύνετε τη φιάλη αντίδρασης. Προσθέστε αυτά τα ξεπλύματα στη φιάλη Erlenmeyer. Αναδεύστε καλά για να προωθήσετε την υδρόλυση της ένωσης προσθήκης- τα βασικά άλατα μαγνησίου μετατρέπονται σε υδατοδιαλυτά ουδέτερα άλατα και η τριφαινυλοκαρβινόλη κατανέμεται στο στρώμα του αιθέρα. Μπορεί να απαιτηθεί πρόσθετη ποσότητα αιθέρα (συνηθισμένου) εάν η αρχική στρώση αιθέρα έχει γίνει πολύ χαμηλή λόγω εξάτμισης. Μπορείτε να σταματήσετε σε αυτό το σημείο εάν δεν υπάρχει αρκετός χρόνος για να ολοκληρώσετε το επόμενο μέρος. Αποθηκεύστε τον επισημειωμένο Erlenmeyer στον απορροφητήρα με ένα ελαφρά προσαρμοσμένο πώμα από φελλό (όχι καουτσούκ). Το πώμα θα πρέπει να είναι αρκετά χαλαρό ώστε να απελευθερώνεται οποιαδήποτε πίεση αερίου από το αναπτυσσόμενο αέριο υδρογόνο.

Όταν το μη καταναλισκόμενο μέταλλο Mg έρθει σε επαφή με το οξύ, θα υπάρξει έντονη ανάπτυξη αερίου υδρογόνου και το μίγμα της αντίδρασης μπορεί να αφρίσει εάν η προσθήκη είναι πολύ γρήγορη.

Απομόνωση του προϊόντος.
Εάν το στρώμα του αιθέρα σας έχει στερεούς λευκούς κρυστάλλους, αυτοί οι κρύσταλλοι του προϊόντος που έχουν σχηματιστεί επειδή κάποιο στρώμα αιθέρα έχει εξατμιστεί. Αυτοί οι κρύσταλλοι μπορούν να απομονωθούν χύνοντας το μείγμα σε διαχωριστικό χωνί μέσω ενός γυάλινου χωνιού με μια μικρή τάπα από υαλοβάμβακα στο στέλεχος. Ξεπλύνετε τους κρυστάλλους με μικρή ποσότητα διαλύτη αιθέρα. Για να απομονώσετε το υπόλοιπο προϊόν, ξεπλύνετε τη φιάλη Erlenmeyer, από την οποία χύσατε το αρχικό διάλυμα, με μερικά mL κοινού αιθέρα και προσθέστε το στο διαχωριστικό χωνί. Ανακινήστε το χωνί, φροντίζοντας προσεκτικά να εξαερώσετε τη συσσώρευση αερίου στο χωνί. Αφαιρέστε το υδατικό στρώμα. Ανακινήστε το στρώμα αιθέρα με 10% θειικό οξύ για την περαιτέρω απομάκρυνση των αλάτων μαγνησίου και αφαιρέστε το στρώμα θειικού οξέος. Πλύνετε τη στιβάδα αιθέρα με κορεσμένο διάλυμα χλωριούχου νατρίου για την απομάκρυνση του νερού που έχει διαλυθεί στον αιθέρα. Αφαιρέστε το διάλυμα χλωριούχου νατρίου. Οι ποσότητες υγρού που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις πλύσεις δεν είναι κρίσιμες. Γενικά, ποσότητα υγρού πλύσης ίση με το ένα τρίτο του όγκου του αιθέρα είναι επαρκής. Για την τελική ξήρανση του διαλύματος αιθέρα, ρίξτε το στρώμα του αιθέρα από το λαιμό του διαχωριστικού χωνιού σε μια φιάλη Erlenmeyer, προσθέστε περίπου 5 g κοκκώδους άνυδρου θειικού νατρίου αναδεύστε τη φιάλη από καιρό σε καιρό και μετά από 5 λεπτά μεταγγίστε τον αιθέρα από το στερεό μέσο ξήρανσης σε μια άλλη καθαρή, ξηρή φιάλη Erlenmeyer. Προσθέστε 25 ml λιγροΐνης στο αιθερικό διάλυμα και κλείστε τη φιάλη με πώμα φελλού. Αφήστε το μείγμα να παραμείνει για μια νύχτα ή μέχρι την επόμενη εργαστηριακή περίοδο. Μετά την παραμονή, θα πρέπει να έχουν σχηματιστεί κρύσταλλοι τριφαινυλοκαρβινόλης. Η κύρια πρόσμειξη διφαινύλιο θα πρέπει να παραμείνει διαλυτή στο διαλύτη ανακρυστάλλωσης. Φιλτράρετε τους κρυστάλλους με διήθηση αναρρόφησης μέχρι να στεγνώσουν. Καταγράψτε το βάρος του προϊόντος που απομονώθηκε και υπολογίστε την % απόδοση. Λαμβάνεται σημείο τήξης
.

Συνθέσεις ψυχοδραστικών ουσιών με αντιδραστήριο Grignard.

Το αντιδραστήριο Grignard χρησιμοποιείται στη σύνθεση διαφόρων επιφανειοδραστικών ουσιών. Για παράδειγμα, στη σύνθεση συνθετικών κανναβινοειδών για την προσάρτηση μιας αλκυλομάδας στο άτομο αζώτου ινδόλης (βλέπε παράδειγμα σύνθεσης JWH-018 ). Η αντίδραση εξελίσσεται μάλλον γρήγορα υπό ήπιες συνθήκες και δεν απαιτεί θέρμανση.
IHmrFak1WQ
Η πυρηνόφιλη προσθήκη του αντιδραστηρίου Grignard επιτρέπει κάποια μη ειδική και στερεοειδική αντίδραση για την παραγωγή αμφεταμίνης και της πρόδρομής της , όπως ηφαινυλο-2-προπανόνη (P2P).
SNCxTUAX17
JMdKQiO18E
Μια άλλη μέθοδος εφαρμογής του αντιδραστηρίου Grignard είναι η χρήση του στη σύνθεση της μεφεδρόνης (4-MMC) με χρήση 4-μεθυλοβενζαλδεΰδης ως αρχικό υλικό.
SWUQniGfLp
Η αντίδραση του ιωδιούχου ινδολυλμαγνησίου με υποκατεστημένα αλκυλαλογονίδια, π.χ. τα νιτρίλια Cl(CH2)nCN και το διαιθυλαμίδιο χλωροακετυλίου, για την παραγωγή των αντίστοιχων 3-υποκατεστημένων ινδόλων είναι καλά αναγνωρισμένη, αν και πολύ δραστικά αλογονίδια, όπως το ιωδιούχο μεθύλιο και το χλωριούχο βενζύλιο, δίνουν μερικές φορές 1,3-διϋποκατεστημένα ινδόλια. Αυτή η οδός DMT είναι δυνατή με τη βοήθεια του αντιδραστηρίου Grignard.
1xtXvngaQU
Εκτόςαπό την προηγούμενη ποικιλία εφαρμογών, αυτή η δημοφιλής προσέγγιση χρησιμοποιείται στο στάδιο σύνθεσης κεταμίνης της παρασκευής (ο-χλωροφαινυλ)-κυκλοπεντυλοκετόνης.
KjP06MZSdI

Συμπέρασμα.

Όπως μπορείτε να δείτε, το αντιδραστήριο Grignard χρησιμοποιείται εκτενώς στις οργανικές συνθέσεις και στην παρασκευή φαρμάκων εν μέρει. Τα αλογονίδια του αλκυλομαγνησίου (που ονομάζονται επίσης αντιδραστήρια Grignard) δρουν ως πυρηνόφιλα, επιτιθέμενα σε ένα ηλεκτρόφιλο άτομο άνθρακα για να σχηματίσουν έναν δεσμό άνθρακα-άνθρακα. Η αντίδραση Grignard είναι μια σημαντική μέθοδος για τη δημιουργία δεσμών άνθρακα-άνθρακα καθώς και δεσμών άνθρακα-ετεροάτομου. Αυτός ο κατάλογος με τις πιο δημοφιλείς αντιδράσεις μεταξύ των παράνομων χημικών δείχνει τις τεράστιες δυνατότητες εφαρμογών των αντιδραστηρίων Grignard και αποτελεί ένα μεγάλο πεδίο έρευνας.
 
Last edited:

T0lek511

Don't buy from me
Resident
Joined
Jan 10, 2023
Messages
126
Reaction score
85
Points
28
Deals
1
Είναι δυνατή η μετατροπή του EtBr σε EtNO2 χωρίς νιτρικό άργυρο; Εννοώ αν μπορώ να χρησιμοποιήσω νιτρικό νάτριο
 
Top