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格氏反应要点

1912年,法国化学家格利雅(Victor Grignard)因发展了有机镁试剂及其参与的反应在有机合成中的应用而获得了诺贝尔化学奖,有机镁试剂也称为格氏试剂,格氏试剂参与的反应被称为格氏反应,这也许是众多化学党们学习的第一个经典人名反应。格利雅是在他的老师Barbier的工作基础上发展的格氏试剂和格氏反应,相比Barbier反应,格氏反应操作更简便,应用更广泛,是非常重要的碳碳键生成方法。值得一提的是,这里还体现了极性翻转的化学思想,即亲电性的卤代烷在和金属镁作用后,生成了亲核性极强的格氏试剂,可以和各种常见的亲电试剂如醛、酮、亚胺、酯、环氧、二氧化碳等发生反应,应用非常广泛。


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试剂的准备:

1.Mg: 
a.尽量不要用镁粉,一是反应太剧烈,二是镁粉表面容易形成氧化膜,三是镁粉不容易纯化。
b.尽量用镁屑,预处理方法:用百分之十的HCl的洗刷,立即抽滤,再用丙酮冲洗,真空干燥,N2保护下保存,备用。
c.卤化物使用前最好纯化。
d.常用溶剂为THF或Ether,最好用THF:沸点比ether高。(可参见无水溶剂的处理)


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2.引发
小弟做过:溴苯,碘甲烷,碘乙烷,异丙基等的grignard reagents.
a.温度:碘甲烷RT就可以引发,溴苯在65度左右,碘乙烷,异丙基在40度左右,所以如果在RT下不引发,可稍稍加热,温度不能过高,否则
会发生偶联反应,注: 温度对于引发非常重要。
b.可加入碘,二溴乙烷等来引发。
c.可用以前做成功的grignard reagents 来引发不易制备的grignard reagent.


3.grignard reagents的制备:
a.引发后温度会较高,容易发生偶联,应降低温度。
b.卤代物一定要用THF稀释8-10倍后用恒压漏斗滴加。
c.要剧烈搅拌,冲刷掉镁表面形成的grignard reagents.
d.滴加不要过快。1滴/2sec
注意:1.反应容器试验前一点要烘干 2.N2保护


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4.溶剂
格氏反应一般以乙醚或四氢呋喃为溶剂制取,但在一些乙醚或者四氢呋喃会同反应产物络合的场合上述溶剂就不合适了,所以就需要使用烃类溶剂。但文献中或者网上对使用烃类溶剂做格氏反应很少有介绍。下面介绍一下注意事项:
1 格氏反应的关键在于引发,以烃类溶剂反应更是如此,引发非常困难,目前我尝试甲苯和己烷两种溶剂,发现甲苯为溶剂时引发相对简单,但也需要加热。以己烷为溶剂时,引发过程非常慢,加热回流1h以上加入的I2才逐渐退色,所以己烷溶剂需要耐心。但考虑到甲苯沸点较高,如果后续产物沸点并不是很高,就会造成分离的困难,所以己烷更为合适。
2 遇到卤代烃含有双键的情况一定注意要使用己烷,防止双键交联。


操作流程:在250mL三口烧瓶上,配置搅拌器、恒压滴液漏斗和带有CaCl2干燥管的回流冷凝管。向三口烧瓶中置入2.9g(0.12mo1)镁屑,用20mL无水乙醚浸没。搅拌下,先滴入5mL 25%卤代烃乙醚溶液(由0.12mol卤代烃和无水乙醚配制而成)。如果反应液呈现混浊状并且温度上升,表明反应已经开始。如果没有产生上述现象,则需要加入1~2小粒碘晶,并微微加热。片刻,碘的颜色开始渐渐消褪,溶液变混浊,反应即开始,停止加热。将余下的卤代烃溶液滴入反应瓶中,滴速以维持反应液平稳沸腾为宜。加毕,用温水浴加热回流约半小时,使反应完全,即得格氏试剂乙醚溶液。


注意事项


1)尽量不要用镁粉,一是反应太剧烈,二是镁粉表面容易形成氧化膜,三是镁粉不容易纯化。一般尽量用镁屑。

(2) 不论何时都不要将乙醚蒸干。

(3) 所用仪器均需干燥。溶剂和试剂都必须经过干燥处理。

(4) 空气中的氧会与格氏试剂发生缓慢的氧化,格氏试剂的乙醚溶液在暗室里会发出美丽的光,就是这个缘故。因此,格氏试剂不可久置,通常随制随用。

(5)格氏制备活性基本上是I>Br>Cl,价格也是如此,所以生产上能选用Cl的原料制备,就尽量选用Cl原料,引发剂可以选择Br取代的物料,这样引发剂的用量可以适当的增加,使反应能更顺利的进行,而不会影响引发剂的残留在产品中产生杂质。

(6)芳卤一般用THF做溶剂,因为在乙醚的沸点时候一般不能引发,需要升高温度,烷基卤一般用乙醚,因为它在较低温度下就可以引发,THF处理没有乙醚方便,吸水厉害,价格也高,并不是不能用。