格氏试剂在有机合成中的应用

1、格氏试剂在有机合成中的应用摘 要 格氏试剂是有机金属化合物中重要的一类化合物，也是有机合成中非常重要的试剂之一，应用广泛。格氏试剂与不同的物质反应，可以合成烃类、醇类、酮类、醛类、羧酸类及金属有机化合物等。本文讨论了格氏试剂的制备、性质及其在有机合成中的应用。 关键词格氏试剂有机合成应用格氏试剂是1912年诺贝尔化学奖获得者法国化学家格里尼亚(V.Grignard)所发现并制得的,这个试剂是有机化学家所知的最有用和最多能的试剂之一。国内外现有机化学教科书都对这一试剂的制备、性质及其在有机合成中的应用进行了描述和讨论。为此，本文就格氏试剂制备、性质及其在有机合成中的应用作一讨论。1格氏试剂的制备

2、及结构RMg是格氏试剂的通式。其实，真实的格氏试剂并不是单分子烃基卤化镁在醚中的简单溶液， 而是RMg MgX (RMgX)等多种物质经过一个希兰克(Schlenk)转化形成的一种动态平衡混合体系 ， 即：芦门曲、片声y%。组成格氏试剂的各种物质的相对数量取决于许多因素,包括 烃基和卤素的结构与性质、溶剂的种类、 浓度的大小、温度的高低等。有的文献认为格氏试剂是把(C2H5)2O“ v镁屑放在无水乙醚(或其它醚)中，滴加卤代烷而制得2,即皿厂：小。烃基卤化镁称为Grignard试剂，这类反应也叫做Grignard反应。在格氏试剂中，乙醚,也可以是苯、四氢呋喃或其他醚类是起溶剂的作用，它能与格氏

3、试剂 络合生成稳定的溶剂化物即：这些醚类溶剂是格氏试剂R Mg+X'|结构中的重要组成部分，在形成的络合物中,氧原子提供孤对电子与烃基卤化镁原子形成配位键：碳-镁和镁-卤键。它们的性质是不一样的，碳-镁键一般是共价键，而镁-卤键通常是离子键，即:碳-镁键上的两个成键原子，它们的电负性不同， 碳为2.50,镁的为1.23。碳的电负性大于镁，成键电子富集于碳原子的一方,常可起到碳负离子的 作用呵，使得烃基带上负电荷，而镁带上部分正电荷，碳 -镁键是强极性的，即Rs-Mg+Xo在一般情况下进行反应时，格氏试剂异裂，是一个亲核试剂，格氏试剂比较稳定，在无水的条件下，可以保持一段时间，但它对有些

4、化合物表现出很大的活性，例如：Rs一 Mgs+X+HOH R- H+Mg(OH)X格氏试剂遇水分解，故在制备、保存、与其它试剂反应时都必须在无水的条件下进行。 2格氏试剂在有机合成中的应用格氏试剂既是一个亲核试剂，又是一个碱性试剂，它可发生许多的化学反应。RMgX可以与一gN羰基加成，羰基先与一分子该试剂形成络合物，继而与另一分子该试剂形成六元环的过渡态，再经电子重新排布与络合最终完成反应。各种不饱和基团的反应活泼性大体为：醛 酮酰卤 酯 腈。格氏试剂可以与上述基团反应，进而合成相应有机化合物。2.1醇的制备格氏试剂经氧化或作为亲核试剂与醛、酮、酯发生亲核加成反应生成醇。2.1.1伯醇的合成1

5、)与甲醛的反应2）与环氧乙烷的反应222仲醇的合成与醛的反应2.2.3叔醇的合成1）与酮反应2）与酰氯的反应2.3合成醛类与甲酸反应2.4合成酮类与羧酸反应2.5合成酸类1）与二氧化碳反应2）与酸酐反应2.6烃类的制备格氏试剂（Rs- :Mgs+ X）作为极强的碱,能与含活泼氢的化合物（如酸、水、醇、氨、炔氢等）作用，得到烃类化合物，反应如下R MgX+H” R H+MgXR-MgX+H 2OR- H+Mg(OH)XR- MgX+R'OH” R H+Mg(OR')XR-MgX+NH 3> R- H+Mg(NH 2)X上述反应都是酸碱反应，质子从弱碱转移到强碱。2.7在金属

6、有机化合物合成中的应用格氏试剂与锌盐、镉盐、锡盐反应可制备比格氏试剂活性小，而选择性高的有机锌化合物和有机镉化合物及有机锡化合物。2.7.1镁化反应制备有机镁化合物一般的有机镁化合物，可以直接用卤素化合物在无水乙醚中和金属镁作用而得，但对一些难形成的格氏试剂一般采用间接法制备，即用一种有机镁化合物与含有活泼氢原子联在碳上的另一 种有机化合物发生镁化反应制备。一些具有吸电子基团，能使一碳原子上的氢原子活泼性增加的有机化合物，也可以利用镁化法 制成具有功能团的格氏试剂。镁化法不仅可以用镁代替活泼氢原子，也可以代替活泼卤原子，即镁 卤互换。2.7.2合成其它金属有机化合物同非金属的烃类化合物一样，金

7、属的各类化合物大部分也是利用金属卤化物与格氏试剂反应 制得，如：SnCl4+C2H5MgBr Sn（。2出）4 SbCb+PhMgBr PhsSbJ利用有机镁化合物与其它金属有机化合物的交换反应，也可以制备新的金属有机化合物。如： 二茂钛、二茂铁的化合物不太容易合成，特别是二茂钛的氢化物非常活泼，很难分离，但可原 位制备和使用。利用与格氏试剂反应是最常用的一种方法。2.8铜催化加成反应格氏试剂和a , B -不饱和化合物发生共轭加成反应一般生产1,2 - 加成产物。在催化剂铜 盐存在下 , 则可以良好的收率生成 1, 4 - 加成产物 , 是形成新的 C - C 键的重要方法之一 8,9 。此

8、 类反应往往是合成一些天然产物 ( 如萜类 ) 的关键步骤。如果加入手性配体 , 则可使反应具有立体选 择性。Kanai等合成了手性P-N配体,并将其用于格氏试剂与a , 一不饱和酮的共轭加成反应。 2.9 锆催化加成反应常用的锆催化剂为二氯二茂锆 (Cp2ZrCl 2) , 在其作用下 , 格氏试剂可以与一些含有不饱和键的 化合物发生加成反应。 二氯二茂锆制备方便 ,成本低廉,故应用广泛。 一般认为,二氯二茂锆/格氏试 剂体系的高活性源于形成中间体二茂锆氢 (Cp2 Zr-H) 。二氯二茂锆可催化格氏试剂与碳氮双键发生加成反应。例如 , 乙基溴化镁与亚胺在加热条件下 也不能发生加成反应，但若

9、加入催化剂量的Cp2ZrCl2,反应可在室温下进行，收率几乎定量10。二氯 二茂锆/格氏试剂体系也可与碳碳双键发生加成反应。例如 :与内- 5 - 降冰片烯的反应 ,能够得到 立体选择性产物 12 。保护反应利用格氏试剂的碱性与活泼氢反应 , 即可将有活泼氢的化合物保护 , 反应完成后,用少量水处理即可去保护。GW501516是一种过氧化物酶体增殖子激活受体丫的激动剂 可以用于肥胖症的治疗。其合成收率不高。Ham等利用格氏试剂作保护剂，研究了一锅煮合成GW50151关键中间体的方法，收率提高到91%格氏试剂的结构至今还不完全清楚 , 但近几年来随着顺磁共振、化学诱导动态核极化等先进技 术的发展

10、应用 , 已有越来越多的证据表明 , 格氏试剂是经由单电子转移机理形成的。 格氏试剂之所 以在有机合成中广泛应用 , 与其及活泼的性质有关 , 正因为如此 ,制备和保存格氏试剂时必须防止 水气、酸、醇、胺等物质 , 这些不利因素制约了格氏试剂的使用 , 但是随着元素有机化合物的发展 , 格氏反应条件的不断改进 , 格氏试剂的用途会越来越广泛 , 会进一步适用于大规模工业生产 , 满 足国民经济的需要。参考文献 ：1 梁述绕 . 关于格氏试剂的组成与结构 J. 化学教育 ,1983,(6):21.2 东北师大 , 华南师大等有机化学上、下 M. 北京: 高等教育出版社 ,1986,177-248

11、.3 梁述绕 . 关于格氏试剂的组成与结构 J. 化学教育 ,1983,(6):21.4 美R.T莫里森.有机化学(上册)M.复旦大学化学系，有机化学教研室译.上海:科技 出版社 ,1980,72.5 徐景达. 有机化学 M. 北京:人民卫生出版社 ,1998,113.6 王葆仁 . 有机合成反应 . 科学出版社 ,1985,1030-1100.7 陈寿山等 . 金属有机化合物合成手册 . 化学工业出版社 ,(1986)8 王玉炉 . 有机合成化学 M. 北京 : 科学出版社 ,2005,86-929 邢其毅 , 裴伟伟 , 徐瑞秋 , 等. 基础有机化学 M. 第 3 版. 北京 : 高等教

12、育出版 社,2007, 249-299.10 许胜, 陶晓春. 二氯二茂钛 (锆) / 格氏试剂体系在有机合成中的应用 J. 有机化学 , 2004, 24 (3) : 250 - 257.The Application of Grignard Reagent in Organic SynthesisChemistry and Environment Science College,Inner Mongolia Normal UniversityChemistry Education Grade 2009,Ning WeiAdvisor: Huang Yanchun LecturerAbstract: Grignard reagent is an important class of compoundin the organic metal compounds,which is one of important organic synthesis reagents and is widely applicated.Hydrocarbons,alcohols,ketones,aldehydes,carboxylic,acids and metal organic compounds can be synthesized by the reaction of Grign