Reacții cu reactivi Grignard.
Un reactiv Grignard are formula RMgX în care X este un halogen, iar R este o grupare alchil sau aril (bazată pe un inel benzenic). În sensul acestui subiect, se va considera că R este o grupă alchil (de exemplu, BuMgBr). Reactivii Grignard se obțin prin adăugarea halogenoalcanului la fragmente mici de magneziu într-un balon care conține eter dietilic. Balonul este prevăzut cu un condensator de reflux, iar amestecul este încălzit pe o baie de apă timp de 20-30 de minute.
Totul trebuie să fie perfect uscat, deoarece reactivii Grignard reacționează cu apa (a se vedea mai jos). Orice reacție care utilizează reactivul Grignard se realizează cu amestecul rezultat din această reacție. Nu se poate separa în niciun fel.
Reactivi Grignard și apă.
Reactivii Grignard reacționează cu apa pentru a produce alcani. Acesta este motivul pentru care totul trebuie să fie foarte uscat în timpul preparării de mai sus. De exemplu:Produsul anorganic, Mg(OH)Br, este denumit "bromură bazică" și este un fel de etapă intermediară între bromura de magneziu și hidroxidul de magneziu.
Reacția generală dintre Grignard și carbonili.
Reacțiile dintre diferitele tipuri de compuși carbonilici și reactivii Grignard pot părea destul de complicate, dar, de fapt, toate reacționează în același mod - tot ceea ce se schimbă sunt grupările atașate la dubla legătură carbon-oxigen. Este mult mai ușor să înțelegeți ce se întâmplă dacă analizați cu atenție cazul general (folosind grupe "R" mai degrabă decât grupe specifice) și apoi introduceți diferitele grupe reale după cum și când este necesar.
Reacțiile sunt în esență identice cu reacția cu dioxid de carbon - diferă doar natura produsului organic. În prima etapă, reactivul Grignard se adaugă pe dubla legătură carbon-oxigen.
Reacțiile sunt în esență identice cu reacția cu dioxid de carbon - diferă doar natura produsului organic. În prima etapă, reactivul Grignard se adaugă pe dubla legătură carbon-oxigen.
Apoi se adaugă acid diluat pentru a hidroliza aceasta. (Folosesc ecuația acceptată în mod normal, ignorând faptul că Mg(OH)Br va reacționa în continuare cu acidul).
Se formează un alcool. Una dintre principalele utilizări ale reactivilor Grignard este capacitatea de a produce ușor alcooli complicați. Tipul de alcool pe care îl obțineți depinde de compusul carbonilic cu care ați început - cu alte cuvinte, ce sunt R și R'.
Reactivii Grignard sunt utilizați pe scară largă pentru sinteza diferitelor clase de compuși organici. Mai jos sunt prezentate câteva exemple.De ce reacționeazăreactivii Grignard cu carbonilii?
Legătura dintre atomul de carbon și magneziu este polară. Carbonul este mai electronegativ decât magneziul și, prin urmare, perechea de electroni de legătură este atrasă spre carbon. Astfel,atomul de carbon rămâne cu o ușoară sarcină negativă.
Legătura dublă carbon-oxigen este, de asemenea, foarte polară, cu o cantitate semnificativă de sarcină pozitivă pe atomul de carbon. Prin urmare, reactivul Grignard poate servi drept nucleofil datorită atracției dintre ușoara negativitate a atomului de carbon din reactivul Grignard și pozitivitatea carbonului din compusul carbonil. Un nucleofil este un atom negativ (sau ușor negativ) care atacă centrele pozitive (sau ușor pozitive) din alte molecule sau ioni.
Prepararea reactivului Grignard, bromura de fenilmagneziu.
Reactivii Grignard joacă un rol important în sinteza organică. Acești compuși pot fi adaptați la prepararea unei mari varietăți de grupe funcționale, iar formarea și reacția derivaților organomagnezieni reprezintă una dintre principalele utilizări ale halogenurilor de alchil în sinteza organică. Reacția dintre o halogenură și magneziu are loc la suprafața metalului și este formal o oxidare a metalului. Reacția se realizează de obicei în solvent eteric uscat, eterul funcționând ca o bază Lewis prin dizolvarea reactivului Grignard și permițându-i acestuia să se îndepărteze de metal. Formarea reactivului organometalic necesită o suprafață activă a metalului și poate fi dificil să se înceapă reacția din cauza oxizilor metalici de pe suprafața metalului. Măcinarea magneziului într-un mortar timp de câteva minute înainte de utilizare este adesea eficientă pentru obținerea unei suprafețe curate. Unalt truc util pentru începerea unei reacții este adăugarea în amestec a unui mic cristal de iod, care reacționează cu magneziul pentru a forma sarea foarte reactivă de iodură de magneziu (MgI2).
Procedură.
Reactivul Grignard se prepară montând mai întâi un balon uscat cu fund rotund de 250 ml cu un tub de uscare cu CaCl2. Magneziul care urmează să fie utilizat (2 g = 0,082 moli de magneziu turnat) se introduce în balon, tubul de clorură de calciu se fixează direct, iar balonul se încălzește bine cu ajutorul unei căldări mari și al unui reostat. Se reglează regulatorul pentru un cămin de încălzire mare la poziția "6" și se încălzește balonul până când este prea fierbinte pentru a fi atins cu degetul. În timpul răcirii vasului, aerul uscat trece prin clorura de calciu. Scoateți mantaua de încălzire și răciți la temperatura camerei (flaconul trebuie să fie doar puțin cald la atingere sau mai rece) înainte de a continua. Se îndepărtează tubul de uscare a clorurii de calciu și se toarnă în balonul cu fund rotund de 250 15 ml de eter absolut și 9 ml (13,5 g = 0,086 moli) de bromobenzen. Se înlocuiește tubul de uscare cu CaCl2. Dacă nu există nici un semn imediat de reacție, se inițiază reacția prin zdrobirea unei părți din turnații de magneziu. Acest lucru se face prin introducerea unei tije de agitare uscată cu un capăt aplatizat și prin zdrobirea cu grijă a unei bucăți de magneziu ferm pe fundul balonului sub suprafața lichidului, dând o mișcare de răsucire tijei. Când acest lucru este făcut corect, lichidul devine ușor tulbure și începe să bolborosească rapid la suprafața metalului comprimat. Înacest moment se adaugă încă 25 ml de eter absolut și se atașează un condensator de reflux la balon, iar tubul de CaCl2 la partea superioară a condensatorului de reflux, așa cum se arată în imagine.
Nu începeți să treceți apă prin condensator până când vaporii de eter nu au udat îmbinarea din partea superioară a condensatorului. Atunci când este necesar, răciți balonul prin atingerea fundului balonului cu o baie de gheață pentru a încetini reacția, dar nu o utilizați decât dacă este necesar. Aceasta este necesară numai dacă vaporii de eter ies din partea superioară a tubului de uscare. În cazul în care trebuie să răciți reacția, aveți grijă să nu o încetiniți prea mult, pentru că s-ar putea să se oprească și să nu pornească din nou atunci când gheața este îndepărtată. Se agită flaconul energic la fiecare șaizeci de secunde. Odată ce reacția începe, fierberea spontană în amestecul diluat poate fi lentă sau poate deveni lentă. În acest caz, se adaugă câteva ml suplimentare de bromobenzen în balon. Reacția este completă atunci când eterul nu mai bolborosește și rămân doar câteva resturi mici de metal. Se marchează nivelul eterului din balon. În timpul reacției, verificați dacă volumul de eter nu a scăzut. În caz contrar, se adaugă mai mult eter uscat. Deoarece soluția de reactiv Grignard se deteriorează la staționare, următoarea etapă trebuie începută imediat.
Condensarea reactivului Grignard cu benzoatul de metil.
Condensarea reactivului Grignard cu benzoatul de metil.
Se amestecă 5 g (0,037 mol; 1,09 g/ml) de benzoat de metil și 15 ml de eter absolut într-o pâlnie de separare, se răcește scurt balonul care conține soluția de reactiv Grignard într-o baie de gheață. Se îndepărtează tubul de uscare și se introduc un adaptor Claisen și o pâlnie de separare în partea superioară a condensatorului, după cum se arată în dreapta. Se introduce soluția de benzoat de metil picătură cu picătură, pe o perioadă de zece minute, doar cu răcirea necesară pentru controlul reacției exotermice. Sarea produsă se separă sub formă de solid alb în timpul acestei etape. Se agită balonul la intervale regulate până când reacția scade, iar balonul este la temperatura camerei. Se trecedirect la etapa următoare.
Hidroliza produsului de adiție.
Hidroliza produsului de adiție.
Se toarnă cu grijă amestecul de reacție într-un balon Erlenmeyer de 250 ml care conține 50 ml de acid sulfuric 10% și aproximativ 25 g de gheață. Se folosesc câteva ml de eter obișnuit (neanhidru) și câteva ml de acid sulfuric 10% pentru a spăla balonul de reacție. Se adaugă aceste spălări în balonul Erlenmeyer. Se agită bine pentru a favoriza hidroliza compusului de adiție; sărurile bazice de magneziu sunt transformate în săruri neutre solubile în apă, iar trifenilcarbinolul este distribuit în stratul de eter. Poate fi necesară o cantitate suplimentară de eter (obișnuit) dacă stratul inițial de eter a devenit prea mic prin evaporare. Vă puteți opri în acest moment dacă nu aveți suficient timp pentru a finaliza următoarea parte. Păstrați Erlenmeyer-ul etichetat în capotă cu un dop de plută (nu de cauciuc) ușor montat. Dopul trebuie să fie suficient de larg pentru a permite eliberarea oricărei presiuni de gaz datorate hidrogenului gazos care evoluează.
Atunci când Mg metalic neconsumat intră în contact cu acidul, se va produce o evoluție viguroasă a hidrogenului gazos, iar amestecul de reacție se poate spuma dacă adăugarea este prea rapidă.
Izolarea produsului.
Dacă stratul eteric prezintă cristale albe solide, acestea sunt cristale de produs care s-au format deoarece o parte din stratul eteric s-a evaporat. Aceste cristale pot fi izolate prin turnarea amestecului într-o pâlnie de separare printr-o pâlnie de sticlă cu un mic dop de vată de sticlă în tijă. Se clătesc cristalele cu o cantitate mică de solvent eteric. Pentru a izola produsul rămas, clătiți balonul Erlenmeyer, din care ați turnat soluția inițială, cu câteva ml de eter obișnuit și adăugați-l în pâlnia de separare. Se agită pâlnia, având grijă să se evacueze gazul acumulat în pâlnie. Se extrage stratul apos. Se agită stratul de eter cu acid sulfuric 10% pentru a îndepărta în continuare sărurile de magneziu și se îndepărtează stratul de acid sulfuric. Se spală stratul eteric cu soluție saturată de clorură de sodiu pentru a elimina apa care s-a dizolvat în eter. Se îndepărtează soluția de clorură de sodiu. Cantitățile de lichid utilizate în aceste operațiuni de spălare nu sunt esențiale. În general, o cantitate de lichid de spălare egală cu o treime din volumul de eter este suficientă. Pentru a efectua uscarea finală a soluției de eter, se toarnă stratul de eter din gâtul pâlniei de separare într-un balon Erlenmeyer, se adaugă aproximativ 5 g de sulfat de sodiu anhidru granular, se agită balonul din când în când și, după 5 minute, se decantează eterul din agentul de uscare solid într-un alt balon Erlenmeyer curat și uscat. Se adaugă 25 ml de ligroină la soluția eterică și se închide balonul cu un dop de plută. Se lasă amestecul să stea peste noapte sau până la următoarea perioadă de laborator. După repaus, ar trebui să se fi format cristale de trifenilcarbinol. Impuritatea majoră bifenil trebuie să rămână solubilă în solventul de recristalizare. Se filtrează cristalele prin filtrare prin aspirație până la uscare. Se înregistrează greutatea produsului izolat și se calculează % randament. Seia punctul de topire.
Atunci când Mg metalic neconsumat intră în contact cu acidul, se va produce o evoluție viguroasă a hidrogenului gazos, iar amestecul de reacție se poate spuma dacă adăugarea este prea rapidă.
Izolarea produsului.
Dacă stratul eteric prezintă cristale albe solide, acestea sunt cristale de produs care s-au format deoarece o parte din stratul eteric s-a evaporat. Aceste cristale pot fi izolate prin turnarea amestecului într-o pâlnie de separare printr-o pâlnie de sticlă cu un mic dop de vată de sticlă în tijă. Se clătesc cristalele cu o cantitate mică de solvent eteric. Pentru a izola produsul rămas, clătiți balonul Erlenmeyer, din care ați turnat soluția inițială, cu câteva ml de eter obișnuit și adăugați-l în pâlnia de separare. Se agită pâlnia, având grijă să se evacueze gazul acumulat în pâlnie. Se extrage stratul apos. Se agită stratul de eter cu acid sulfuric 10% pentru a îndepărta în continuare sărurile de magneziu și se îndepărtează stratul de acid sulfuric. Se spală stratul eteric cu soluție saturată de clorură de sodiu pentru a elimina apa care s-a dizolvat în eter. Se îndepărtează soluția de clorură de sodiu. Cantitățile de lichid utilizate în aceste operațiuni de spălare nu sunt esențiale. În general, o cantitate de lichid de spălare egală cu o treime din volumul de eter este suficientă. Pentru a efectua uscarea finală a soluției de eter, se toarnă stratul de eter din gâtul pâlniei de separare într-un balon Erlenmeyer, se adaugă aproximativ 5 g de sulfat de sodiu anhidru granular, se agită balonul din când în când și, după 5 minute, se decantează eterul din agentul de uscare solid într-un alt balon Erlenmeyer curat și uscat. Se adaugă 25 ml de ligroină la soluția eterică și se închide balonul cu un dop de plută. Se lasă amestecul să stea peste noapte sau până la următoarea perioadă de laborator. După repaus, ar trebui să se fi format cristale de trifenilcarbinol. Impuritatea majoră bifenil trebuie să rămână solubilă în solventul de recristalizare. Se filtrează cristalele prin filtrare prin aspirație până la uscare. Se înregistrează greutatea produsului izolat și se calculează % randament. Seia punctul de topire.
Sinteze de substanțe psihoactive cu reactivul Grignard.
Reactivul Grignard este utilizat în sinteza mai multor agenți tensioactivi. De exemplu, în sinteza canabinoizilor sintetici pentru atașarea unei grupări alchil la atomul de azot al indolului (a se vedea exemplul de sinteză JWH-018 ). Reacția decurge destul de rapid în condiții blânde și nu necesită încălzire.
Adiția nucleofilă a reactivului Grignard permite unele reacții nespecifice și stereospecifice pentru a produce amfetamină și precursorul acesteia, cum ar fifenil-2-propanona (P2P).
Oaltă metodă de aplicare a reactivului Grignard este utilizarea pe calea sintezei mefedronei (4-MMC) folosind 4-metilbenzaldehida ca materie primă.
Reacția iodurii de indolilmagneziu cu halogenuri de alchil substituite, de exemplu nitrilii Cl(CH2)nCN și cloroacetil dietilamida, pentru a obține indolii 3-substituiți corespunzători este bine cunoscută, deși halogenurile foarte reactive, precum iodura de metil și clorura de benzil, dau uneori indoli 1,3-disubstituiți. Această cale DMT esteposibilă cu ajutorul reactivului Grignard.
În plus față de varietatea anterioară de aplicații, această abordare populară este utilizată în etapa de sinteză a ketaminei din fabricarea (o-clorofenil)-ciclopentil cetonei.
Concluzii.
După cum puteți vedea, reactivul Grignard este utilizat pe scară largă în sintezele organice și în fabricarea medicamentelor în parte. Halidele de alchil magneziu (denumite și reactivi Grignard) acționează ca nucleofili, atacând un atom de carbon electrofil pentru a forma o legătură carbon-carbon. Reacția Grignard este o metodă importantă pentru crearea de legături carbon-carbon, precum și de legături carbon-heteroatom. Această listă a celor mai populare reacții în rândul chimiștilor clandestini arată potențialul enorm al aplicațiilor reactivilor Grignard și constituie un vast domeniu de cercetare.
Last edited:
