格氏反应及应用解读

1、格氏反应及应用1、格氏反应 卤代烃在无水乙醚或四氢呋喃中和金属镁作用生成烷基卤化镁RMgX，这种有机镁化合物被称作格氏试剂 (Grignard Reagent) 。格氏试剂可以与醛、酮等化合物发生加成反应，经水解 后生成醇，这类反应被称作格氏反应 (Grignard Reaction) 。格氏试剂是有机合成中应用最 为广泛的试剂之一，它是由法国化学家格林尼亚(V Grignard) 发明的。1871 年，格林尼亚生于法国塞堡 (Cherbourg Frace) 。当他在里昂 (Lyons) 大学学习时，曾 师从巴比亚 (P ABarbier) 教授。当时，巴比亚主要从事有机锌化合物的研究，他以

2、锌和 碘甲烷反应得到二甲基锌， 这种有机锌化合物被用作甲基化试剂。 后来， 巴比亚又以金属镁 替代锌来进行尝试， 也获得相似的金属有机化合物，不过反应条件比较苛刻。于是。巴比亚 便让格林那继续对有机镁化合物的制备作深入研究。 研究发现， 用碘甲烷和金属镁在乙醚介 质中反应可以方便地得到新的化合物， 不经分离而直接加入醛或酮就会发生进一步反应， 反 应产物经水解后可以得到相应的醇。后来的研究表明， 烷基卤化镁 ( 即格氏试剂 ) 可以用于许多反应， 应用范围极广， 因而很快成 为有机合成中最常用的试剂之一。格氏试剂的发明极大地促进了有机合成的发展， 格林尼亚因此而获得 1912 年诺贝尔化学奖。

3、 通常，各种卤代烃和镁反应都可以生成格氏试剂。 不过，不同的卤代烃与镁反应活性有差异。 一般来讲，当烷基相同时，碘代烷最易反应，氟代烃活性最差 ( 实际上还没有人用氟代烃制 RI> RBr> RCI>> RF当卤素原子不变时， 苄基卤代烃和烯丙基卤代烃活性最高， 乙烯基卤代烃活性最低： ArCH2X、 CH2=CHCH2>X30RX>20RX>10RX> CH2=CHX格氏试剂对水十分敏感。 事实上， 凡是具有活泼氢的化合物都可以和格氏试剂反应， 例如醇、 末端炔烃、伯胺及羧酸等。因此，在制备格氏试剂时，应该使用无水试剂和干燥的仪器。 此外，格氏

4、试剂与空气中的氧也会发生反应，如：2RMgX+O2 2ROMgX 不过，在以乙醚作溶剂的格氏反应中，由于乙醚的蒸气压较大，反应液被乙醚气氛所包围， 因而空气中的氧对反应影响不明显。 在格氏试剂制备中， 溶剂的选择也是个关键。 通常选用 绝对乙醚作溶剂。 这是由于乙醚分子中的氧原子具有孤对电子， 它可以和格氏试剂形成可溶 于溶剂的配合物：若使用其他溶剂， 如烷烃， 反应生成物会因不溶于溶剂而覆盖在金属镁表面， 从而使反应终 止。除了乙醚外，四氢呋喃也是进行格氏反应的良好溶剂。尤其是当某些卤代烃，如氯乙烯、氯 苯等在乙醚中难以和镁反应， 若以四氢呋喃替代乙醚作溶剂， 则可以顺利地发生反应。 由于

5、四氢呋喃的沸点比乙醚高，因而以四氢呋喃作溶剂进行格氏反应比用乙醚要安全一些。2、格氏反应通法(1) 无水乙醚的制备 首先取少量待处理的乙醚，加入等体积2%碘化钾溶液并滴入几滴稀盐酸，振摇后若使淀粉溶液呈紫色， 即表明乙醚中含有过氧化物 (也可用淀粉 - 碘化钾试纸检验 过氧化物 )。除去过 氧化物的方法如下： 将乙醚转入分液漏斗， 加入相当于乙醚体积 1/5 的硫酸亚铁溶液， 剧烈 振摇，静置分层，除去水相。然后，将除去过氧化物的乙醚分馏两次，每次都收集3337馏分。乙醚须保存在棕色玻璃瓶中，压入钠丝，盖上带有毛细管的瓶盖，以便让产生的氢气逸出。 当压入的钠丝表面仍具有光泽，或溶剂中不再冒泡，

6、表明溶剂可以用于格氏反应。注意： 除去过氧化物的乙醚， 久置后仍然会产生过氧化物， 而且乙醚很容易吸收空气中的水 分。因此，处理后的乙醚应及早使用，不可久置。（2）格氏试剂制备在 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。向三口烧瓶中置人 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

7、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。注释：1 不论何时都不要将乙醚蒸干。2 所用仪器均需干燥。溶剂和试剂都必须经过干燥处理。3 可用热水浴加热，切不可用明火加热。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。格氏世试剂制备生产经验1. 水分（或是活泼质子）的影响是关键，也就是对原辅料的质量控制，和设备的干燥处 理，在投料前没有将这些准备措施做好， 将直接影响反应的进行， 特别是反

8、应的引发。 本来 是已经引发好了的， 但是当滴加原料后， 由于水分 （或是活泼质子） 的影响又将反应盖灭了。 于是这个在不引起操作人员注意的时候， 等滴加液累积到一 定的量后， 一旦引发再次进行， 将急剧反应放出大量的热，轻则冲料引起物料损失，重则发生爆炸事故。2. 在滴加反应液前， 必须十分肯定反应已经引发， 并且能顺利将加下去的反应液反应掉。 否则既便不是很确定，就不能进行连续滴加操作，而且累积滴加的量最多不能超过总量的 10。3. 如果是由于水分的影响，使反应不能正常进行，现象会变成白色（或乳白色）浑浊， 就需十分注意，应加入较多的引发剂来保证接续的操作不会被阻断。4. 如果处理时由于操

9、作失误已经加入过多的物料，引发后放热十分剧烈，可就得时刻关 注釜内的反应情况和温度变化、 回流流量的情况等， 及时开夹套冷却水降温， 可以适当的减 少冲料产生的几率。5. 格氏制备活性基本上是 I>Br>Cl ，但价格也是如此， 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， 这样我们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。格氏制备好后都要求过滤除去未反应的镁屑， 这个镁屑处理起来很麻烦， 最好还是投回 去做格氏反应，他的表面已经被活化了，更容易引发反应（1）芳卤一般用做溶剂，因

10、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，处理没有乙醚方便，吸水厉害， 价格也高，并不是不能用！（2）溴甲烷可以做， 我曾经做 2-甲基-2- 金刚烷醇的时候做过， 很好做的， 好象低温下 5-10 度就可以了（3）请问不想用的格氏试剂怎么处理？总不能直接加水处理吧？醇好像也不行吧 我做过很多次格氏试剂反应，多余不要的肯定是要加水溶液猝灭掉的，就用饱和氯化 铵溶液，要在冰水浴下慢慢滴加进去，一下子加进去当然会很剧烈，但这样就不会的。如果量少， 一般用 5的盐酸就可以 为何不用丙酮与之反应来破坏呢 ?最后再加一些稀盐酸 .（4）不引发怎么办

11、如果溶剂处理好了， 看看镁有没有被氧化，将镁用稀盐酸处理、干燥后投料试试。 如果 为了保险， 也为了偷懒， 有机化学网首页不就有介绍红铝的吗，红铝我们用来不是还原，而 是用来引发格式反应， 它能将镁表面氧化膜去除， 还能去除溶剂中没处理好的水分， 从而非 常好的引发反应。 声明： 我不是红铝的代言人， 但我们用了确实还可以， 有点贵， 用来引发， 量小，不太涉及成本概念。加点 1， 2- 二溴乙烷看能不能引发。（5）有关芳环上格氏试剂的制备及其应用已有不少报道，不过所列文献很少有芳环上含有 带氟取代基多卤代芳烃制备格氏试剂的， 哪位大虾能给一些关于含氟芳基格氏试剂的制备以 及应用方面的文献，谢

12、谢了。我现在所存在的主要问题是氟取代基对芳环上格氏试剂的制备到底会产生什么样的影 响，用含氟芳基的溴化物或碘化物能否和镁直接制备格氏试剂，是否需要寻求其它的方法。格氏试剂的制备，用溴化物或氯化物更好一些，尽量不要用碘化物，芳基上的氟， 只要 不在溴（或氯）的邻位，格氏试剂的制备是没问题的。而且，有氟的存在，格氏试剂的制备 会更容易。有一本外文书专门介绍格式试剂的，我看过其中几章，好像温度偏低一点（- 30）能抑制芳香环上溴的格式化，所以要想不发生氟上的反应，温度不能高，只要 溴格式反应能 进行就可以了。溶剂中好像提到要添加N甲基吗啉，更能选择性格式化反应。由于有一段时间没做合成，文献（该书）名

13、给忘了，大体记得就是格式反应综述之类的。总之，在做一 类反应前多看看有关的文献是非常必要的，听战友们的意见也重要但还不够。只要氟不在溴邻位上， 格氏的制备很容易， 用 THF或者乙醚做溶剂都可以， 即使在回流 温度下，氟也不会发生变化，收率很高的，3、 4、 5三氟溴苯的格氏试剂都没问题。直接用镁和原料在溶剂中制备即可，引发很容易，只要格氏试剂的浓度不是很高的话， 基本没有什么副产物。（6）众所周知 ,溴苯做做格氏试剂非常容易 ,用 THF回流,引发剂都不用加 ,还需要防止反应 过快,冲料.但是, 氯苯用同样的方法是实现不了的 , 一般做法是直接与镁粉回流数小时 ,不加 入 THF或 Et2O

14、.同时还要加入硝酸盐或硝基物催化 .（7）制备格氏试剂主要困难是没法进行监控, 但可以分析其影响因素 :1 溴代烷听烃较容易反应,加之环烷烃不稳定 ,引发阶段较难控制 ,温度过高 ,容易发生副反应。 2 反应中回馏速度 的控制 ,不要太快 ,主要由递加速度控制 ,否则 ,副反应发生。 3 镁粉应该没有太大的影响 ,镁 是过量的 , 但比表面积越大越好。（8）主要是要无水 , 还有要有引发的过程 , 搅拌自然要好了 , 不然的话镁的接触不好 , 还有尽 量用镁粉 ,当然有些情况用镁条 ,带,丝也是可以的 , 温度的话要看具体的反应了 , 一般是保持 微微回流就可以了。（9）怎样减少做格氏试剂过程

15、中的偶联副反应溶剂量 5-10 倍，镁过量 0.1MOL，温度不能太高。滴加速度保持反应体系温度港能若回 流为宜。我觉得反应温度是关键，反应引发起来后，滴加速度不能太快，温度不能太高，用 手背感觉其反应瓶壁的温度，稍稍有些烫手即可。1. 控制反应液滴加速度 ,先用溶剂稀释一定量 .2.所用溶剂在 20 倍左右作保护 .3.反应前用 氮气排空气 ,反应时控制正压 .4. 一般金属镁用量在 1.2MOL, 用之前去掉氧化镁 .5.反应温度不 超过 60*C（10 ）格氏试剂主要引发困难，一般采用无水THF 作溶剂，用乙醚挺危险的，最好不要用，其活性也没有 THF 好，但 THF 要无水，水份越低越

16、好，一般要在500ppm 以下。而卖的无水 THF 水份一般能达到 200ppm 左右。镁屑也要注意，表面最好不要有氧化层，要发亮的 那种，而且比表面积越大越好，也就是 表面越毛越好。引发剂用碘甲烷要比碘好一点。当 然了反应时能氮气保护那最好了。一般做法是氮气保护下加入THF ，镁屑，升温到所要的引发温度， 加入少量的 卤代物和引发剂， 待引发反应后就可以滴加卤代物了直到反应结束。 引发过程试卤代物情况而定，有的时间长点，有的时间短点。（11）加入固体氢氧化钾浸泡，使用前蒸馏。此法不如钠除水彻底，但对工业应用已足够。 用二苯甲酮显色，若显蓝色，说明水已除。建议你改用甲基四氢呋喃， 可能做格式反

17、应效果 会更好。工业生产中买回的四氢呋喃一般不用干燥的,因为水份都在 200PPM 以下。如果处理时由于操作失误已经加入过多的物料， 引发后放热十分剧烈， 可就得时刻关注釜内的反应 情况和温度变化、回流流量的情况等，及时开夹套冷却水降 温，可以适当的减少冲料产生 的几率。 5. 格氏制备活性基本上是 I>Br>Cl ，但价格也是如此，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，这样我们引发剂的用量可 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。 反应试剂的准备：1.Mg:a. 尽量不要用镁粉， 一

18、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）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