Grignard Reaktifleri ile Reaksiyonlar.
Bir Grignard reaktifi RMgX formülüne sahiptir; burada X bir halojen ve R bir alkil veya aril (benzen halkasına dayalı) grubudur. Bu konunun amaçları doğrultusunda, R'nin bir alkil grubu olduğunu kabul edeceğiz (örneğin, BuMgBr). Grignard reaktifleri, dietil eter içeren bir şişede küçük magnezyum parçalarına halojenoalkan eklenerek yapılır. Şişeye bir reflü kondansatörü takılır ve karışım 20 - 30 dakika boyunca bir su banyosu üzerinde ısıtılır.
Her şey tamamen kuru olmalıdır çünkü Grignard reaktifleri su ile reaksiyona girer (aşağıya bakınız). Grignard reaktifi kullanılan tüm reaksiyonlar bu reaksiyondan elde edilen karışımla gerçekleştirilir. Hiçbir şekilde ayıramazsınız.
Grignard reaktiflerive su.
Grignard reaktifleri su ile reaksiyona girerek alkanlar üretir. Yukarıdaki hazırlık sırasında her şeyin çok kuru olması gerekmesinin nedeni budur. Örneğin:İnorganik ürün, Mg(OH)Br, "bazik bromür" olarak adlandırılır ve magnezyum bromür ile magnezyum hidroksit arasında bir tür yarı yol aşamasıdır.
Grignardlar ve karboniller arasındaki Genel Reaksiyon.
Çeşitli karbonil bileşikleri ve Grignard reaktifleri arasındaki reaksiyonlar oldukça karmaşık görünebilir, ancak aslında hepsi aynı şekilde reaksiyona girer - değişen tek şey karbon-oksijen çift bağına bağlı gruplardır. Genel duruma yakından bakarak (belirli gruplar yerine "R" gruplarını kullanarak) neler olup bittiğini anlamak çok daha kolaydır - ve sonra gerektiğinde çeşitli gerçek grupları yerleştirirsiniz.
Reaksiyonlar esasen karbondioksit ile reaksiyonla aynıdır - tek farklı olan organik ürünün doğasıdır. İlk aşamada, Grignard reaktifi karbon-oksijen çift bağı boyunca eklenir.
Reaksiyonlar esasen karbondioksit ile reaksiyonla aynıdır - tek farklı olan organik ürünün doğasıdır. İlk aşamada, Grignard reaktifi karbon-oksijen çift bağı boyunca eklenir.
Daha sonra hidrolize etmek için buna seyreltik asit eklenir. (Mg(OH)Br'nin asitle daha fazla reaksiyona gireceği gerçeğini göz ardı ederek normalde kabul edilen denklemi kullanıyorum).
Bir alkol oluşur. Grignard reaktiflerinin en önemli kullanım alanlarından biri, karmaşık alkolleri kolayca yapabilme yeteneğidir. Ne tür bir alkol elde edeceğiniz, başladığınız karbonil bileşiğine, başka bir deyişle R ve R''nin ne olduğuna bağlıdır.
Grignard reaktifleri, çeşitli organik bileşik sınıflarının sentezi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı örnekler aşağıda sunulmuştur.
:
Grignard reaktifleri neden karbonillerle reaksiyona girer?
Karbon atomu ve magnezyum arasındaki bağ polardır. Karbon magnezyumdan daha elektronegatiftir ve bu nedenle bağlanan elektron çifti karbona doğru çekilir. Bu da karbon atomunu hafif bir negatif yükle bırakır.
Karbon-oksijen çift bağı da karbon atomu üzerinde önemli miktarda pozitif yük ile oldukça polardır. Bu nedenle Grignard reaktifi, Grignard reaktifindeki karbon atomunun hafif negatifliği ile karbonil bileşiğindeki karbonun pozitifliği arasındaki çekim nedeniyle bir nükleofil olarak hizmet edebilir. Bir nükleofil, diğer molekül veya iyonlardaki pozitif (veya hafif pozitif) merkezlere saldıran negatif (veya hafif negatif) bir atomdur.
Grignard Reaktifi Fenilmagnezyum Bromürün Hazırlanması.
Grignard reaktifleri organik sentezlerde önemli bir rol oynar. Bu bileşikler çok çeşitli fonksiyonel grupların hazırlanmasına uyarlanabilir ve organomagnezyum türevlerinin oluşumu ve reaksiyonu, organik sentezde alkil halojenürlerin başlıca kullanım alanlarından biridir. Bir halojenür ve magnezyumun reaksiyonu metalin yüzeyinde meydana gelir ve resmen metalin oksidasyonudur. Reaksiyon genellikle kuru eter çözücüsünde gerçekleştirilir, eter Grignard reaktifini çözerek ve metalden uzaklaşmasına izin vererek bir Lewis bazı olarak işlev görür. Organometalik reaktifin oluşumu metal üzerinde aktif bir yüzey gerektirir ve metal yüzeyindeki metal oksitler nedeniyle reaksiyonun başlatılmasında bazı zorluklar yaşanabilir. Kullanmadan önce magnezyumu birkaç dakika havanda öğütmek genellikle temiz bir yüzey sağlamada etkilidir. Reaksiyonu başlatmak için bir başka faydalı yöntem de karışıma küçük bir iyot kristali eklemektir; bu kristal magnezyum ile reaksiyona girerek çok reaktif magnezyum iyodür (MgI2) tuzunu oluşturur.
Prosedür.
Grignard reaktifi, önce kuru 250 ml'lik yuvarlak tabanlı bir balona CaCl2 kurutma tüpü takılarak hazırlanır. Kullanılacak magnezyum (2 g = 0,082 mol magnezyum dönüşümü) şişeye yerleştirilir, kalsiyum klorür tüpü doğrudan takılır ve şişe büyük bir ısıtma manteli ve reostası ile iyice ısıtılır. Büyük bir ısıtma manteli için kontrolörü '6' ayarına getirin ve şişeyi parmağınızla dokunamayacak kadar sıcak olana kadar ısıtın. Soğuyan şişe, kalsiyum klorürün içinden kuru hava geçirir. Devam etmeden önce ısıtma mantosunu çıkarın ve oda sıcaklığına soğutun (şişe elinize hafifçe sıcak veya daha soğuk gelmelidir). Kalsiyum klorür kurutma tüpünü çıkarın ve 250 yuvarlak dipli şişeye 15 ml mutlak eter ve 9 ml (13,5 g = 0,086 mol) bromobenzen dökün. CaCl2 kurutma tüpünü yerine yerleştirin. Eğer hemen bir reaksiyon belirtisi yoksa, magnezyum dönüşlerinin bir kısmını ezerek reaksiyonu başlatın. Bu, ucu düzleştirilmiş kuru bir karıştırma çubuğu sokularak ve bir magnezyum parçası sıvı yüzeyinin altındaki şişenin tabanına sıkıca bastırılıp çubuğa bir bükülme hareketi verilerek yapılır. Bu işlem düzgün bir şekilde yapıldığında sıvı hafifçe bulanıklaşır ve sıkıştırılmış metalin yüzeyinde hızlı bir kabarcıklanma başlar. Bu noktada 25 ml daha mutlak eter ekleyin ve şişeye bir reflü kondansatörü ve CaCl2 tüpünü resimde gösterildiği gibi reflü kondansatörünün üstüne takın.
Eter buharları kondansatörün üstündeki eklemi ıslatana kadar kondansatörden su geçirmeye başlamayın. Gerektiğinde, reaksiyonu yavaşlatmak için şişenin dibine bir buz banyosu ile dokunarak şişeyi soğutun, ancak gerekli olmadıkça kullanmayın. Sadece eter buharları kurutma tüpünün tepesinden çıkıyorsa gereklidir. Reaksiyonu soğutmanız gerekiyorsa, reaksiyonu çok fazla yavaşlatmamaya dikkat edin, aksi takdirde reaksiyon durabilir ve buz çıkarıldığında tekrar başlamayabilir. Şişeyi her altmış saniyede bir kuvvetlice döndürün. Reaksiyon başladıktan sonra, seyreltilmiş karışımdaki kendiliğinden kaynama yavaş olabilir veya yavaşlayabilir. Eğer öyleyse, şişeye birkaç ml daha bromobenzen ekleyin. Eter fokurdamayı bıraktığında ve sadece birkaç küçük metal kalıntısı kaldığında reaksiyon tamamlanmıştır. Şişedeki eter seviyesini işaretleyin. Reaksiyon sırasında eter hacminin azalmadığını kontrol edin. Eğer azalmışsa, daha fazla kuru eter ekleyin. Grignard reaktifi çözeltisi durdukça bozulduğundan, bir sonraki adıma hemen başlanmalıdır.
Grignard Reaktifinin Metil Benzoat ile Yoğunlaştırılması.
Grignard Reaktifinin Metil Benzoat ile Yoğunlaştırılması.
5 g (0,037 mol; 1,09 g/ml) metil benzoat ve 15 ml mutlak eteri bir ayırma hunisinde karıştırın, Grignard reaktif çözeltisini içeren şişeyi bir buz banyosunda kısa bir süre soğutun. Kurutma tüpünü çıkarın ve sağda gösterildiği gibi kondansatörün tepesine bir Claisen adaptörü ve bir ayırma hunisi yerleştirin. Metil benzoat çözeltisini damla damla, on dakikalık bir süre boyunca, sadece ekzotermik reaksiyonu kontrol etmek için gereken soğutma ile çalıştırın. Bu adım sırasında ürün tuzu beyaz bir katı olarak ayrılır. Reaksiyon yatışana ve şişe oda sıcaklığına gelene kadar şişeyi düzenli aralıklarla karıştırın. Doğrudan bir sonraki adıma geçin.
Ekleme Ürününün Hidrolizi.
Ekleme Ürününün Hidrolizi.
Reaksiyon karışımını 50 ml %10 sülfürik asit ve yaklaşık 25 g buz içeren 250 ml'lik bir Erlenmeyer şişesine dikkatlice dökün. Reaksiyon şişesini durulamak için birkaç ml normal (susuz) eter ve birkaç ml %10 sülfürik asit kullanın. Bu yıkamaları Erlenmeyer şişesine ekleyin. İlave bileşiğin hidrolizini teşvik etmek için iyice karıştırın; bazik magnezyum tuzları suda çözünen nötr tuzlara dönüşür ve trifenilkarbinol eter tabakasına dağılır. Orijinal eter katmanınız buharlaşma nedeniyle çok azaldıysa ek bir miktar eter (normal) gerekebilir. Bir sonraki bölümü tamamlamak için yeterli zaman yoksa bu noktada durabilirsiniz. Etiketli Erlenmeyer'i hafifçe takılmış bir mantar (kauçuk değil) tıpa ile kaputta saklayın. Tıpa, gelişen hidrojen gazından kaynaklanan herhangi bir gaz basıncının serbest kalacağı kadar gevşek olmalıdır.
Tüketilmemiş Mg metali asitle temas ettiğinde, güçlü bir hidrojen gazı çıkışı olacaktır ve ekleme çok hızlı olursa reaksiyon karışımı köpürebilir.
Ürünün İzolasyonu.
Eter tabakanızda katı beyaz kristaller varsa, bu ürün kristalleri bir miktar eter tabakası buharlaştığı için oluşmuştur. Bu kristaller, karışımı sapında küçük bir cam yünü tıkacı bulunan bir cam huni aracılığıyla ayırıcı bir huniye dökerek izole edilebilir. Kristalleri az miktarda eter çözücüsü ile durulayın. Kalan ürünü izole etmek için, orijinal çözeltiyi döktüğünüz Erlenmeyer şişesini birkaç mL normal eter ile durulayın ve bunu ayırma hunisine ekleyin. Hunide biriken gazı boşalttığınızdan emin olarak huniyi dikkatlice çalkalayın. Sulu tabakayı çekin. Magnezyum tuzlarını daha da uzaklaştırmak ve sülfürik asit katmanını çıkarmak için eter katmanını %10 sülfürik asit ile çalkalayın. Eterde çözünen suyu uzaklaştırmak için eter tabakasını doymuş sodyum klorür çözeltisiyle yıkayın. Sodyum klorür çözeltisini çıkarın. Bu yıkama işlemlerinde kullanılan sıvı miktarları kritik değildir. Genel olarak, eter hacminin üçte birine eşit miktarda yıkama sıvısı yeterlidir. Eter çözeltisinin nihai kurutmasını gerçekleştirmek için eter tabakasını ayırma hunisinin boynundan bir Erlenmeyer şişesine dökün, yaklaşık 5 g granül susuz sodyum sülfat ekleyin, şişeyi zaman zaman döndürün ve 5 dakika sonra eteri katı kurutma maddesinden başka bir temiz, kuru Erlenmeyer şişesine boşaltın. Eter çözeltisine 25 ml ligroin ekleyin ve şişeyi bir mantar tıpa ile kapatın. Karışımı gece boyunca veya bir sonraki laboratuvar dönemine kadar bekletin. Bekletildikten sonra trifenilkarbinol kristalleri oluşmuş olmalıdır. Ana safsızlık olan bifenil yeniden kristalleştirme çözücüsünde çözünür halde kalmalıdır. Kristalleri kuruyana kadar emme filtrasyonu ile süzün. İzole edilen ürünün ağırlığını kaydedin ve % verimi hesaplayın. Erime noktasını hesaplayın.
Tüketilmemiş Mg metali asitle temas ettiğinde, güçlü bir hidrojen gazı çıkışı olacaktır ve ekleme çok hızlı olursa reaksiyon karışımı köpürebilir.
Ürünün İzolasyonu.
Eter tabakanızda katı beyaz kristaller varsa, bu ürün kristalleri bir miktar eter tabakası buharlaştığı için oluşmuştur. Bu kristaller, karışımı sapında küçük bir cam yünü tıkacı bulunan bir cam huni aracılığıyla ayırıcı bir huniye dökerek izole edilebilir. Kristalleri az miktarda eter çözücüsü ile durulayın. Kalan ürünü izole etmek için, orijinal çözeltiyi döktüğünüz Erlenmeyer şişesini birkaç mL normal eter ile durulayın ve bunu ayırma hunisine ekleyin. Hunide biriken gazı boşalttığınızdan emin olarak huniyi dikkatlice çalkalayın. Sulu tabakayı çekin. Magnezyum tuzlarını daha da uzaklaştırmak ve sülfürik asit katmanını çıkarmak için eter katmanını %10 sülfürik asit ile çalkalayın. Eterde çözünen suyu uzaklaştırmak için eter tabakasını doymuş sodyum klorür çözeltisiyle yıkayın. Sodyum klorür çözeltisini çıkarın. Bu yıkama işlemlerinde kullanılan sıvı miktarları kritik değildir. Genel olarak, eter hacminin üçte birine eşit miktarda yıkama sıvısı yeterlidir. Eter çözeltisinin nihai kurutmasını gerçekleştirmek için eter tabakasını ayırma hunisinin boynundan bir Erlenmeyer şişesine dökün, yaklaşık 5 g granül susuz sodyum sülfat ekleyin, şişeyi zaman zaman döndürün ve 5 dakika sonra eteri katı kurutma maddesinden başka bir temiz, kuru Erlenmeyer şişesine boşaltın. Eter çözeltisine 25 ml ligroin ekleyin ve şişeyi bir mantar tıpa ile kapatın. Karışımı gece boyunca veya bir sonraki laboratuvar dönemine kadar bekletin. Bekletildikten sonra trifenilkarbinol kristalleri oluşmuş olmalıdır. Ana safsızlık olan bifenil yeniden kristalleştirme çözücüsünde çözünür halde kalmalıdır. Kristalleri kuruyana kadar emme filtrasyonu ile süzün. İzole edilen ürünün ağırlığını kaydedin ve % verimi hesaplayın. Erime noktasını hesaplayın.
Grignard reaktifi ile psikoaktif madde sentezleri.
Grignard reaktifi çeşitli yüzey aktif maddelerin sentezinde kullanılır. Örneğin, bir alkil grubunun indol azot atomuna bağlanması için sentetik kannabinoidlerin sentezinde (bkz. JWH-018 Sentez örneği). Reaksiyon hafif koşullar altında oldukça hızlı ilerler ve ısıtma gerektirmez.
Grignard reaktifinin nükleofilik eklenmesi, amfetamin ve fenil-2-propanon (P2P)gibi öncüsünü üretmek için bazı spesifik olmayan ve stereospesifik reaksiyonlara izin verir .
Grignard reaktifinin bir başka uygulama yöntemi , başlangıç malzemesi olarak 4-metilbenzaldehit kullanılarak mefedron (4-MMC) sentezinegiden yolda kullanılmasıdır.
Metil iyodür ve benzil klorür gibi çok reaktif halojenürler bazen 1,3-disübstitüe indoller verse de, indolilmagnezyum iyodürün sübstitüe alkil halojenürlerle, örneğin nitril Cl(CH2)nCN ve kloroasetil dietilamid ile reaksiyonu, karşılık gelen 3-sübstitüe indolleri vermek için iyi bilinmektedir. Bu DMT yolu Grignard reaktifinin yardımıyla mümkündür.
Önceki çeşitli uygulamalara ek olarak, bu popüler yaklaşım (o-klorofenil)-siklopentil keton üretiminin Ketamin sentezi aşamasında kullanılmaktadır.
Sonuç.
Gördüğünüz gibi, Grignard reaktifi organik sentezlerde ve kısmen ilaç üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alkil magnezyum halojenürler (Grignard reaktifleri olarak da adlandırılır) nükleofil gibi davranarak bir karbon-karbon bağı oluşturmak için elektrofilik bir karbon atomuna saldırır. Grignard reaksiyonu, karbon-karbon bağlarının yanı sıra karbon-heteroatom bağları oluşturmak için önemli bir yöntemdir. Gizli kimyagerler arasında en popüler reaksiyonların bu listesi, Grignard reaktifi uygulamaları için muazzam potansiyeli göstermekte ve araştırma için geniş bir alan oluşturmaktadır.
Last edited:
