Реакция Гриньяра: получение спиртов из карбонильных соединений с помощью магнийорганических соединений. Нобелевская премия, открытие Виктором Гриньяром.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Реакция металлоорганического сочетания
Organometallic coupling reaction
Реакция Гринара (Grignard reaction) — это металлоорганическая химическая реакция, в которой, согласно классическому определению, алкильные, аллильные, винильные или арильные галогениды магния (реагент Гринара) присоединяются к карбонильным группам альдегида или кетона в безводных условиях. (R2 или R3 могут быть атомами водорода).
The Grignard reaction (ɡʁiɲaʁ) is an organometallic chemical reaction in which, according to the classical definition, carbon alkyl, allyl, vinyl, or aryl magnesium halides (Grignard reagent) are added to the carbonyl groups of either an aldehyde or ketone under anhydrous conditions. (R2 or R3 could be hydrogen)
История и определения
Реакции и реагенты Гриньяра были открыты и названы в честь французского химика Франсуа Огюста Виктора Гриньяра (Университет Нанси, Франция), который описал их в 1900 году. За эту работу он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1912 году. Взаимодействие органического галогенида с магнием не является реакцией Гриньяра, но приводит к образованию реагента Гриньяра. В классическом понимании, реакция Гриньяра – это взаимодействие кетонной или альдегидной группы с реагентом Гриньяра с образованием первичного или третичного спирта. Такое разнообразие определений показывает, что в химическом сообществе существуют споры относительно определения реакции Гриньяра. Ниже приведены примеры реакций с участием реагентов Гриньяра, однако сами по себе они не рассматриваются в классическом понимании как реакции Гриньяра.
Grignard reactions and reagents were discovered by and are named after the French chemist François Auguste Victor Grignard (University of Nancy, France), who described them in 1900. He was awarded the 1912 Nobel Prize in Chemistry for this work. The reaction of an organic halide with magnesium is not a Grignard reaction, but provides a Grignard reagent. Classically, the Grignard reaction refers to the reaction between a ketone or aldehyde group with a Grignard reagent to form a primary or tertiary alcohol. This variety of definitions illustrates that there is some dispute within the chemistry community about the definition of a Grignard reaction. Shown below are some reactions involving Grignard reagents, but they themselves are not classically understood as Grignard reactions.
Механизм реакции
Поскольку углерод более электроотрицателен, чем магний, углерод, связанный с магнием, выступает в роли нуклеофила и атакует электрофильный атом углерода в полярной связи карбонильной группы. Присоединение реагента Гриньяра к карбонильной группе обычно протекает через шестичленное кольцевое переходное состояние, как показано ниже. На основании обнаружения побочных продуктов радикального сочетания также был предложен альтернативный механизм переноса одного электрона (SET), включающий первоначальное образование кетильного радикала в качестве промежуточного соединения. Недавнее компьютерное моделирование показывает, что действующий механизм (полярный или радикальный) зависит от субстрата, а потенциал восстановления карбонильного соединения является ключевым параметром.
Because carbon is more electronegative than magnesium, the carbon attached to magnesium acts as a nucleophile and attacks the electrophilic carbon atom in the polar bond of a carbonyl group. The addition of the Grignard reagent to the carbonyl group typically proceeds through a six membered ring transition state, as shown below. Based on the detection of radical coupling side products, an alternative single electron transfer (SET) mechanism that involves the initial formation of a ketyl radical intermediate has also been proposed. A recent computational study suggests that the operative mechanism (polar vs. radical) is substrate dependent, with the reduction potential of the carbonyl compound serving as a key parameter.
Условия
[[Файл:Реагенты Гринарда с кислотными протонами. png|thumb|Если реакция Гриньяра проводится в присутствии воды или любого лабильного протона, то лабильный протон погасит реагент Гриньяра, как показано на рисунке выше. В противном случае реакция не состоится, поскольку реагент Гриньяра будет проявлять свойства основания, а не нуклеофила, и отщепит лабильный протон вместо атаки на электрофильный центр. Это приведет к отсутствию образования целевого продукта, так как R-группа реагента Гриньяра протонируется, а MgX-фрагмент стабилизирует депротонированный вид. Чтобы предотвратить это, реакции Гриньяра проводят в инертной атмосфере для удаления всей воды из реакционной колбы и обеспечения образования желаемого продукта. Кроме того, если в исходном веществе присутствуют кислотные протоны, как показано на рисунке справа, эту проблему можно решить, защитив кислотный участок реагента, превратив его в эфир или силилэтер, чтобы устранить лабильный протон из раствора перед проведением реакции Гриньяра.
[[File:Grignard reagents with acidic protons. png|thumb|If a Grignard reaction is performed in the presence of water, or any labile proton, the labile proton will quench the Grignard reagent as shown in the figure above. Otherwise, the reaction will fail because the Grignard reagent will act as a base rather than a nucleophile and pick up a labile proton rather than attacking the electrophilic site. This will result in no formation of the desired product as the R group of the Grignard reagent will become protonated while the MgX portion will stabilize the deprotonated species. To prevent this, Grignard reactions are completed in an inert atmosphere to remove all water from the reaction flask and ensure that the desired product is formed. Additionally, if there are acidic protons in the starting material, as shown in the figure on the right, one can overcome this by protecting the acidic site of the reactant by turning it into an ether or a silyl ether to eliminate the labile proton from the solution prior to the Grignard reaction.
Варианты
Были обнаружены другие модификации реагента Гриньяра, позволяющие повысить хемоселективность реакции Гриньяра, в том числе: турбо-реагенты Гриньяра, органоцериевые реагенты и органокупратные (реагенты Гилмана).
Other variations of the Grignard reagent have been discovered to improve the chemoselectivity of the Grignard reaction, which include but are not limited to: Turbo Grignards, organocerium reagents, and organocuprate (Gilman) reagents.
Турбо-Гринарды
Turbo Grignards — это реагенты Гриньяра, модифицированные хлоридом лития. По сравнению с обычными реагентами Гриньяра, Turbo Grignards обладают большей хемоселективностью; сложные эфиры, амиды и нитрилы не вступают в реакцию с реагентом Turbo Grignard.
Turbo Grignards are Grignard reagents modified with lithium chloride. Compared to conventional Grignard reagents, Turbo Grignards are more chemoselective; esters, amides, and nitriles do not react with the Turbo Grignard reagent. none|thumb|320x320px|An example reaction of forming a Turbo Grignard with an ester group.