格氏试剂的相关性质及其应用概述_精品文档.pdf

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格氏试剂的相关性质及其应用概述慈天元（中国药科大学药学院,江苏南京211198）摘要:

格氏试剂是有机合成中常用的试剂之一,可以与多种有机无机化合物反应,应用广泛。

本文主要对格氏试剂的制备条件、影响因素、反应类型及相关方向的应用进行了整体上的概述,有利于相关领域的入门学习。

关键词:

格氏试剂;制备;应用;概述中图分类号:

O627文献标识码:

A文章编号:

1671-380X（2009）02-0006-05SummarizationoftheRelativePropertiesandApplicationofGrignardReagentCITian-yuan（ChinaPharmaceuticalUniversity,PharmacyDepartment,Nanjing211198,China）Abstract:

Grignardreagentisoneofthemostwidelyusedchemicalreagentsintheorganicsynthesis,foritspowerfulreactingabilitywithawiderangeofinorganicandorganiccompounds1HerethearticlesummarizestherelativepropertiesofGrignardreagent,suchasthepreparingconditions,influencingfactorandreactiontypes1Anditcanbeusefulfortheprimestudy1Keywords:

Grignardreagent;preparation;application;summarization1901年由法国化学家格林尼亚（FrancoisAugustVictorGrignard）发现了一类镁的金属有机化合物,具有良好的化学活性,人们称之Grignard（格氏）试剂,目前已广泛用于有机合成领域。

然而将有机金属镁化合物用于有机合成并不是由格林尼亚首先想到的。

早在1839年,德国化学家本生（RobertWilliamBunson）就制得了化合物二甲胂（dimethylarsine）（CH3）2AsH。

1849年,英国化学家富兰克林（EdwardFranklin）用金属锌和碘乙烷CH3CH2I反应,得到了乙基锌Zn（C2H5）2。

1898年,法国化学家巴比埃（PhillipBarbier）在研究金属有机化合物及其有关反应时,试图用金属镁代替锌,以便得到使用方便、性能更好的有机合成中间体。

由于在实验中没有取得令人满意的结果,巴比埃未能将此项工作进行下去,而格林尼亚继续了他的研究,最终发现了格氏试剂,格林尼亚因此而获得1912年诺贝尔化学奖。

1格氏试剂的制备111制备的基本原理格氏试剂由有机卤化物（如卤代烷、卤代芳烃等）和金属镁在醚类如乙醚或四氢呋喃中作用而成。

RX+MgyRMgX而格氏试剂在反应液中不只是以RMgX的形式单独存在,而是R2Mg,MgX2,（RMgX）n等多种物质的混合物,各物质在溶液中存在动态平衡。

2RMgXyR2Mg+MgX2在制备结束之后不需将溶剂除去便可直接进行下步的反应,因此也有文献将有机卤化物与金属镁在醚中反应所形成的浑浊液体称为格氏试剂。

通常情况下,大部分的格氏试剂在溶剂中以四面体的形式存在（图1A）,如果配位体结构适合也可以形成三角双锥分子结构（图1B）。

图1A图1B实际上,作为溶剂的乙醚、四氢呋喃等也参与反应,在中性溶剂中如苯、轻汽油中格氏试剂往往不能成功反应。

以乙醚为例,格氏试剂在溶剂中的具体反应过程如图2。

图2格氏试剂在溶剂中的反应过程对于卤代烷,由于其活性较卤代芳烃强,且乙醚的后处理较方便,价格低廉,通常采用乙醚作为其反应溶剂。

而对于活性较弱的卤代芳烃,在乙醚沸点的时候一般还未能引发,则需采用沸点较高的醚四氢呋喃,由于THF为环#6#第31卷第2期2009年4月宜春学院学报JournalofYichunCollegeVol131,No12Apr12009收稿日期:

2009-04-02作者简介:

慈天元（1987-）,女,黑龙江鸡西人,中国药科大学药学院基础药学理科基地班本科三年级学生,研究方向:

药物化学。

状醚,其中的氧更为外露,因而更易于与Mg结合,同时增强了镁的亲电性,使其能够与卤代芳烃反应。

112试剂对制备过程的影响及原因11211卤素的反应活性卤素的不同也对格氏试剂的引发和生成具有很大的影响,通常情况下,卤代烃的活性顺序为RIRBrRClRF,其原因与离子的极化有关。

在制备格氏试剂的过程中,最终RMgX的结合方式是R）Mg+）X-,镁与卤素之间的结合是通过离子键完成的,卤素的半径越大,电负性越弱,极化性越大,越易与原有R基之间的化学键断裂,与Mg结合,反应速度也就越快。

但是在实际操作过程中,由于碘化物的价格较高,氯化物的活性相对较低,常采用溴化物作为制备格氏试剂的原料,对于活性较弱的卤代烃在反应的初始阶段也常加入少量的KI或碘引发反应。

11212烃基的影响通常烯丙基卤代烃叔卤代烷仲卤代烷伯卤代烷卤代芳烃,其原因是与中间产物的稳定性有关,卤代烃与镁的反应以自由基的形式发生在金属表面1。

R）XMgR#+X#X#+MgXMg#RXRMgX+X#R#自由基越稳定则越易形成,反应越容易进行,但是烯丙基卤代烃通常不为制备格氏试剂的原料,由于生成的烯丙基格氏试剂太过活泼,很大程度上会直接与溶剂中未反应的卤代烃发生反应,导致烃基的偶联,此时宜采用氯化物为原料。

但是在一些情况下,烯丙基格氏试剂的这种性质也用来制备相应的烷烃类化合物。

11213注意事项在格氏试剂制备的过程中,无水是最重要的反应条件,否则会使生成的格氏试剂水解而失活。

RMgX+HOHyRH+Mg（OH）X其次镁的使用也要注意。

一般采用纯Mg以减少副反应的发生,纯度低的Mg会降低格氏试剂的产率,有时甚至会引起Wurtz反应:

2R-X+MgyR-R+MgX2长期放置的镁条要先用稀盐酸除去表面的氧化膜,然后依次用乙醇与乙醚洗涤后干燥。

此外,条件允许的话也常采用氮气作为保护剂,避免格氏试剂与氧气、CO2反应RMgX+O2yROOMgXRMgXROMgXRMgX+CO2yRCOOMgXH2ORCOOH+HOMgX2格氏试剂的化学性质211与活泼氢的反应格氏试剂能和具有活泼氢的化合物如水、醇、酚、羧酸、氨（胺）、端基炔等化合物反应生成烷烃。

其反应通式为:

其中:

RMgX+HOHyRH+Mg（OH）X（Y=OH）RMgX+HORyRH+Mg（OR）X（Y=OR）RMgX+HOPhyRH+Mg（OPh）X（Y=OPh）RMgX+HOOCRyRH+Mg（OOCR）X（Y=OOCR）RMgX+HNH2yRH+Mg（NH2）X（Y=NH2）RMgX+CHSCHyRH+CHCMgX（Y=CSCH）以上几个反应除最后一个可以用于制备含炔基的格氏试剂外,其余反应在合成上的应用并不大,因其生成的烷烃均可由制备格氏试剂的卤代烷直接进行氢化反应即可制得,这些反应通常是在制备格氏试剂中主要发生的副反应,要尽量避免。

212与卤化物的反应21211与卤代烃的反应RX+R.MgXyR-R.+MgX2运用此反应制备化合物时,需要注意R基通常为活泼的烯丙基类卤化物,对于活性低的卤化物产率不高;R基中如有其他活性基团如羰基、羟基等需要先保护。

此反应也适用于高度支链烃如新戊烷、新己烷、六甲基乙烷的合成,此时将制备格氏试剂的乙醚改为庚烷会提高偶联产率2。

反应的活性与卤素有关,一般氟化物不易反应。

Dank-wardt对此问题做了研究,采用微波技术,以镍或钯为催化剂,合成不对称联苯化合物,收率较高3。

利用镍一膦络合物Ni（PPh3）2Cl2、Ni（PBu3）2Cl2、Ni（dppe）Cl2、以及无膦配体的NiCl2作为催化剂,能有效促进格氏试剂与溴代噻吩的交叉偶联反应,方便制取A-三联唾吩4。

21212与金属卤化物的反应此类反应可归属到有机金属化合物反应中的金属有机化合物与金属卤素化合物之间的交換反应类型。

R-M+M.XR-M.+MX当其他的金属的还原电位比镁低时,便可以发生此类反应。

金属离子的电负性关系为:

L1+Mg2+A13+S14+Zn2+CD2+HSn4+Cu+Hg2+顺序降低2RMgCl+CdCl2R2Cd+2MgCl2AICI3+RMgCI-MgCI2RAICI2RMgCI-MgCI2R2AICIRMgCI-MgCI2R3AI这是合成有机金属化合物的重要方法。

21213与多卤甲烷偶联有机镁化合物与四卤化碳发生偶联反应,生成双键位于中心的,具有奇数碳原子的烯烃,以二氟二溴甲烷或三氟溴甲烷的应用最为普遍。

3RCH2MgX+CX4RCH=CHCH2R#7#第2期慈天元:

格氏试剂的相关性质及其应用概述第31卷#8#第2期宜春学院学报第31卷#9#第2期慈天元:

格氏试剂的相关性质及其应用概述第31卷通过异构形成的双键以反式为主,所得辅酶Q10粗品经柱层析和丙酮两次重结晶后液相色谱检测表明顺式辅酶Q10含量小于1%。

314格氏试剂法合成二环戊基二甲氧基硅烷（D-Donor）11D-Donor在制造高立体等规聚丙烯中的性能优势已日益明显,国内外均有相关文献对其合成工艺的研究进行了报道。

霍晓剑等采用格氏试剂法合成了D-Donor,应用试验表明其性能明显优于目前的给电子体并达到进口同类产品的效果。

其合成工艺路线为:

315用固体格氏试剂快速测定水中的亚硝酸盐氮12测定水中亚硝酸盐氮的方法以重氮偶合比色法为主,该方法的检出限量及精密度、准确度均达到试验要求的理想状态。

但是该方法所用的试剂均为液体,存在着试剂不能长期保存,所用试剂种类多,分析费用高,分析速度慢,操作繁琐等不足。

而采用固体格氏试剂测定水中亚硝酸盐氮效果与液体试剂相同,与液体试剂法相比,固体格氏试剂法简化了操作手续,减轻了分析人员的工作强度,降低了分析成本,减少了试剂损耗,而且,配制的固体试剂可长期保存,可以随时使用,适合于大批水样的测定。

其测定原理为:

固体格氏试剂中的显色成分与液体试剂相同,即水中亚硝酸盐对氮基苯磺酸起重氮化反应,再与盐酸1-萘胺起偶联反应,生成紫红色偶氮染料,颜色深浅于亚硝酸盐氮含量成正比,可进行色比测定。

4总结格氏试剂作为一种传统的有机合成常用试剂在有机合成领域有着广泛的应用,发挥着重要作用,可以制备多种类型的化合物。

每年都有许多新的有关格氏试剂的制备及应用的报道,关于格氏试剂的特殊性质的研究也日益深入,因此合理恰当地使用格氏试剂是有机合成领域中不可或缺的条件。

尽管格氏试剂越来越多的新性质和新的反应机理已不断地被发现,然而还有很多的复杂问题等待去解决。

参考文献:

1黄宪,王彦广,陈振初1新编有机合成化学M1北京:

化学工业出版社,20021172邢其毅,裴伟伟,徐瑞秋,等1基础有机化学（第三版）M1北京:

高等教育出版社,200612973JohnW1Dankwardt1Transitionmetalcatalyzedcross-cou-plingofarylGrignardreagentswitharylfluoridesviaPd-orNi-activationoftheC-Fbond:

anefficientsynthesisofunsymmetricalbiaryls-applicat