格氏試劑
格氏試劑是格利雅試劑的簡(jiǎn)稱,以發(fā)現(xiàn)者V.A.Grginard名子命名。性質(zhì)很活潑,易與水、二氧化碳、醇、醛、酮、酯、胺以及環(huán)氧化合物等反應(yīng),生成各種類型的有機(jī)化合物,產(chǎn)率一般均較高,由鹵代烷與金屬鎂在無(wú)水乙醚溶劑中作用而制得。通式為RMgX,R是烷基、芳基或別的有機(jī)基,X是氯、溴、碘。例如CH3MgI、C2H5MgBr和C6H5MgCl(Br)的醚溶液等。格氏試劑是有機(jī)合成化學(xué)中的重要試劑,在元素有機(jī)化合物合成中也有廣泛應(yīng)用。使用時(shí)要嚴(yán)格防止與濕空氣接觸,并注意著火的危險(xiǎn)。
【相關(guān)化學(xué)反應(yīng)】
1、格氏試劑可與各種不飽和鍵發(fā)生加成反應(yīng),生成不同類型的產(chǎn)物。反應(yīng)時(shí),格氏試劑中的C—Mg鍵斷裂,烴基加到不飽和鍵中電子云密度小的原子上,鎂原子加到電子云密度大的原子上。
2、格氏試劑與二氯化鉛反應(yīng),根據(jù)格氏試劑和二氯化鉛的用量不同,可以生成二烴基鉛或四烴基鉛。
3、格氏試劑與鹵化亞銅反應(yīng)生成烴基亞銅.鹵化亞銅可以是碘化亞銅、溴化亞銅、氯化亞銅。
4、格氏試劑與二鹵化汞反應(yīng)生成烴基汞.常用的二鹵化汞是二溴化汞和二氯化汞.反應(yīng)在乙醚等惰性溶劑中進(jìn)行。
5、格氏試劑與等摩爾鹵化鋅反應(yīng),生成烴基鹵化鋅,格氏試劑過量則生成二烴基鋅。常用的鹵化鋅是氯化鋅,常用的格氏試劑為C2H5MgXCH2=CHMgX,(CH3)3CMgX等。
6、格氏試劑與三鹵化硼反應(yīng),生成烷基硼。格氏試劑中的鹵素可以是F,Cl, Br,I.三鹵化硼一般為BF3,BCl3。產(chǎn)率為50%~90%.不能用這個(gè)反應(yīng)制備三叔丁基硼,因?yàn)槭宥』u化鎂與三氯化硼或三氟化硼作用時(shí),得到的是重排產(chǎn)物——叔丁基二異丁基硼或三異丁基硼,機(jī)理不明。
7、格氏試劑與其它鹵代烴可以發(fā)生偶合作用,生成較高級(jí)的烴.常用的鹵代烴為溴代烴或碘代烴,氯代烴不夠活潑。反應(yīng)式:R-MgX+X-R1===R-R1+MgX2。
在此反應(yīng)中,金屬鹵化物是有效的催化劑。R=R1時(shí),多用銀催化劑,R≠R1時(shí),銅催化劑較為有效。有乙烯基溴化物時(shí)可選用高鐵催化劑。若不活潑的乙烯基鹵化物或芳鹵可用二價(jià)鎳的二氯雙(三苯基膦)配合物或二氯化鈷催化。二氯化鈷催化的反應(yīng)歷程如下:
圖1為二氯化鈷催化的反應(yīng)歷程。
【制備方法】
通常使金屬鎂與有機(jī)鹵代物在無(wú)水乙醚中反應(yīng)而制得格氏試劑。RX+Mg=RMgX
使用的原料和溶劑必須充分干燥。有機(jī)鹵代物可以是脂肪族或芳香族等,根據(jù)鹵素的種類、反應(yīng)是否容易,格利雅試劑收率高低而有所不同。反應(yīng)的難易主要取決于鹵代烴中烴的結(jié)構(gòu)和鹵素的種類,若烴基相同,碘最容易反應(yīng),氯最難反應(yīng),但用碘時(shí),易發(fā)生Wutz副反應(yīng)而降低收率。若鹵素相同,烴基愈大,反應(yīng)愈難。有時(shí)為了提高收率,盡可能要低鹵濃度下及低溫度下反應(yīng)。為了提高反應(yīng)速度,在開始時(shí)加入少量碘來(lái)引發(fā)反應(yīng),一旦反應(yīng)開始,因?yàn)榉磻?yīng)是放熱的,應(yīng)迅速冷卻。也可用少量1,2-二溴乙烷代替碘,特別是乙醚中有少量水時(shí),采用此法更佳,因?yàn)樯傻匿寤V有脫水作用。關(guān)于溶劑,可以采用乙醚、丁基醚、四氫呋喃和苯甲醚等。溶劑不同,直接影響反應(yīng)的難易和收率的高低,根據(jù)H.Normant的見解,以四氫呋喃較合適,可使歷來(lái)感到困難的以氯乙烯、氯苯制取格氏試劑變得很容易。這是因?yàn)槁纫蚁┡c結(jié)合在烯碳上的氯不能在乙醚中與鎂反應(yīng),但可在四氫呋喃中反應(yīng),這樣制得的氯乙基鎂試劑,又稱為諾曼試劑。除四氫呋喃外,也可用2-甲基四氫呋喃為溶劑。在制取格利雅試劑時(shí),若在二甲苯中進(jìn)行,反應(yīng)速度很慢,滴加少量乙醚后,反應(yīng)速度大大加快,故可認(rèn)為乙醚起著催化作用。又經(jīng)證實(shí),在加壓下氯烷和鎂作用,可直 接合成格利雅試劑,而不需溶劑。利用間接的方法也可制得,例如使溴乙基鎂與具有乙炔那樣的活潑氫化合物作用,可產(chǎn)生金屬與氫的置換反應(yīng),從而制得溴乙炔基鎂?;蛘吲c溴化鎂反應(yīng),置換金屬,如下圖2:
圖2為間接法制備格氏試劑。