Odczynnik Grignarda

Te odczynniki Grignarda , znane również jako mieszany magnezoorganicznego , należą do klasy środków chemicznych , powszechnie stosowanych w syntezie organicznej , a zwłaszcza w związku chemicznego , ponieważ w przemyśle farmaceutycznym . Są to halogenki magnezoorganiczne o wzorze ogólnym R Mg X , w którym R oznacza resztę organiczną , na ogół alkil lub aryl , a X oznacza halogen , ogólnie brom lub chlor, czasem jod i wyjątkowo fluor . Zostały one odkryte pod koniec XIX -go  wieku przez francuskiego chemika Victora Grignarda , który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1912 za to odkrycie, ponieważ mogą one wiązać różnorodne klocki dla cząsteczek organicznych. Umieszczenie atom z magnezu pomiędzy fluorowca i łańcucha węglowego generuje karboanionu na drugi, które w ten sposób zyskuje dużo aktywności nukleofila do może reagować z atomem węgla elektrofilem z grupy karbonylowej , to nazywamy reakcji Grignarda .

Przygotowanie

Odczynniki Grignarda są wytwarzane w reakcji halogenków organicznych z metalicznym magnezem w roztworze w doskonale bezwodnym eterze . Reakcja ta zachodzi na powierzchni metalu, który jest zasadniczo odizolowany od rozpuszczalnika przez warstwę tlenku magnezu (MgO) inicjacji w reakcji polega na złamanie tego pasywacji warstwy wskutek mechanicznego działania - sonikacji , zgarniania z magnezem. prętem - lub chemikaliami - na przykład przez dodanie kilku kropli jodu (I 2), jodometan (CH 3 I) lub 1,2-dijodoetan (ICH 2 CH 2 I); 1,2-dibromoetanu (BrCH 2 CH 2 Br) jest szczególnie praktyczny, ponieważ po jego działaniu można obserwować pęcherzyki etylenu (CH 2 = CH 2), podczas gdy tworzy się bromek magnezu MgBr 2bez wpływu na reakcję:

Mg + BrC 2 H 4 Br→ C 2 H 4+ MgBr 2.

Ilość magnezu zużywanego przez te środki aktywujące jest na ogół nieznaczna. Niewielka ilość chlorku rtęci (II) (HgCl 2)) tworzy amalgamat na powierzchni magnezu, umożliwiając mu reakcję. Dane empiryczne sugerują również, że reakcja zachodzi na powierzchni metalu. Obejmuje transfery monoelektroniczne, pierwszy etap jest podobny do reakcji Sandmeyera , podczas której elektron jest przenoszony z magnezu do halogenku arylu . Podczas reakcji na odczynniki Grignarda rodniki mogą zostać przekształcone w karboaniony przez drugi transfer elektronów.

Możliwe jest następnie użycie tak utworzonego odczynnika Grignarda do przeniesienia jego magnezu na halogenek organiczny, co otwiera drogę do tworzenia szerokiej gamy takich odczynników; dobrze znana reakcja tego typu obejmuje chlorek izopropylomagnezu ((CH 3 ) 2 CH - MgCl) Z bromkami lub chlorkami do arylu .

W przemyśle odczynniki Grignarda są przygotowywane in situ do bezpośredniego użycia. Zwykle pozostałości z poprzedniej produkcji są używane do zainicjowania reakcji w celu wytworzenia następnej dostawy. Tworzenie odczynników Grignarda jest egzotermiczne , co wymaga specjalnych środków na skalę przemysłową.

Szybkość tej reakcji zmniejsza się z jodem do chloru , ta ostatnia daje większą wydajność niż w przypadku bromu albo jodu. W fluorki alkil lub aryl zasadniczo nie reagują z wytworzeniem odczynniki Grignarda, z wyjątkiem specjalnie aktywowanego magnezu ( metalu Rieke ); Ogólnie rzecz biorąc, magnez firmy Rieke rozwiązuje problem związany z pasywacją tlenkiem magnezu. Związki bardzo reaktywne, takie jak jodki , mogą ulegać reakcjom ubocznym , takim jak reakcja Wurtza . Reakcja ta jest prowadzona w rozpuszczalnikach nukleofilowych pozbawionych aktywnych atomów wodoru, czyli w szczególności bez śladów wody , takich jak eter dietylowy lub wyższe etery, takie jak eter dibutylowy , anizol , tetrahydrofuran (THF), a nawet 2-metylotetrahydrofuran (2-MeTHF). Każda z dwóch cząsteczek eteru daje dublet elektronów z każdej cząsteczki Grignarda w celu uzupełnienia stabilizatora bajtowego atomu magnezu, który w ten sposób przyjmuje geometrię mniej lub bardziej tetraedryczną .

Niektóre odczynniki Grignarda podlegają reakcji redystrybucji w kontakcie z niektórymi rozpuszczalnikami, takimi jak 1,4-dioksan, dając diorganomagnez R 2 Mg( Równowaga Schlenka ):

2 R Mg X + dioksan  R 2 Mg  + MgX 2 ( dioksan ).

Przykłady

Wiele odczynników Grignarda jest dostępnych na rynku w roztworze w eterze dietylowym , tetrahydrofuranie (THF), a nawet 2-metylotetrahydrofuranie (2-MeTHF). Pozwalają na wprowadzenie różnych bloków budulcowych w syntezie organicznej , od najprostszych takich jak metyl (np. Chlorek –Cl, bromek –Br i jodek –I metylomagnezu CH 3Mg–) do bardziej złożonych cząsteczek, takich jak chlorek trimetylosililometylomagnezu (CH 3 ) 3 SiCH 2Bromki MgCl i p- tolilomagnezu CH 3 (C 6 H 4 )MgBr i naftylomagnez przechodzący przez nienasycone podstawniki, takie jak bromki winylomagnezu CH 2 = CHMgBr, allilomagnez CH 2 = CH - CH 2MgBr lub propynylomagnez CH 3 –C≡CMgBr.

Ze względu na dużą wrażliwość tych odczynników na wilgoć i tlen opracowano kilka metod badania jakości produktów przed ich użyciem. Testy te są generalnie oparte na miareczkowaniu bezwodnymi odczynnikami protonowymi, które można zważyć, takimi jak mentol w obecności kolorowego wskaźnika; zmianę koloru obserwuje się również w reakcji odczynnika Grignarda z, na przykład, fenantroliną .

Uwagi i odniesienia

  1. (w) "  odczynnikami Grignarda  ," Compendium of Chemical Terminology [ "  złoty książce  "], IUPAC 1997 skorygowane wersję on-line (2006-), 2 th  ed.
  2. Victor Grignard , „  O niektórych nowych metaloorganicznych kombinacjach magnezu i ich zastosowaniu w syntezach alkoholi i węglowodorów  ”, Cotygodniowe raporty z sesji Académie des sciences , t.  130, 1900, s.  1322-1325 ( czytaj online )
  3. (w) „  Nagroda Nobla w dziedzinie chemii w 1912 r.  ” (Dostęp 27 października 2018 r . ) .
  4. (w) David H. Smith , „  Reakcje Grignarda w„ Wet ”Ether  ” , Journal of Chemical Education , tom.  76 N O  10, Październik 1999, s.  1427 ( DOI  10.1021 / ed076p1427 , Bibcode  1999JChEd..76.1427S , czytaj online )
  5. (w) Jonathan Clayden i Nick Greeves, Organic Chemistry , Oxford University. Press, Oxford, 2005, s.  212 . ( ISBN  978-0-19-850346-0 )
  6. (w) JF Garst i F. Ungvary, „Mechanism of Grignard odczynnik formacji”, Grignard Reagents , pod redakcją RS Richey, John Wiley & Sons, Nowy Jork, 2000, str.  185–275 . ( ISBN  0-471-99908-3 )
  7. (w :) Harold R. Rogers, Craig L. Hill, Yuzo Fujiwara, Randall J. Rogers, H. Lee Mitchell i George Whitesides , „  Mechanizm tworzenia odczynników Grignarda. Kinetyka reakcji halogenków alkilu w eterze dietylowym z magnezem  ” , Journal of the American Chemical Society , t.  102 n o  1, Styczeń 1980, s.  217-226 ( DOI  10.1021 / ja00521a034 , czytaj online )
  8. (w) Henricus JR de Boer, S. Otto Akkerman i Friedrich Bickelhaupt , „  karbaniony jako związki pośrednie w syntezie odczynników Grignarda  ” , Angewandte Chemie International Edition , tom.  27 N O  5, Maj 1988, s.  687-689 ( DOI  10.1002 / anie.198806871 , czytaj online )
  9. (w) Gerard PM Van Klink, JR Henricus de Boer, Gerrit Schat, Otto Akkerman S. Friedrich Bickelhaupt i Anthony L. Spek , „  Carbanions as Intermediates in the Formation of Grignard Reagents  ” , Organometallics , vol.  21 N O  10, 2002, s.  2119-2135 ( DOI  10.1021 / om011083a , czytaj online )
  10. (w) Paul Knochel Wolfgang Dohle, Nina Gommermann Florian F. Kneisel Felix Kopp, Tobias Korn, Ioannis Sapountzis, Viet Anh Vu , „  Highly Functionalized Organomagnesium Reagents Prepared through Halogen-Metal Exchange  ” , Angewandte Chemie International Edition , lot.  42 N O  36, 22 września 2003, s.  4302-4320 ( PMID  14502700 , DOI  10.1002 / anie.200300579 , czytaj online )
  11. (w) Philip E. Rakita "5. Praktyki bezpiecznego obchodzenia się z ragentami Grignarda na skalę przemysłową" Gary S. Silverman i Philip E. Rakita, Podręcznik odczynników Grignarda , CRC Press, 1996, str.  79–88 . ( ISBN  0-8247-9545-8 )
  12. (w) Yee Lai-hing , „  Odczynniki Grignarda z chemicznie aktywowanego magnezu  ” , Synthesis , Vol.  8, Dziewiętnaście osiemdziesiąt jeden, s.  585-604 ( DOI  10.1055 / s-1981-29537 , czytaj online )
  13. Jacques Drouin, Wprowadzenie do chemii organicznej: cząsteczki organiczne w twoim środowisku. Zastosowania, toksyczność, synteza i reaktywność , obj.  2005 Cedar Księgarnia, 1 st  wydanie, str.  533 . ( ISBN  2-916346-00-7 )
  14. (w) László Kürti i Barbara Czakó, Strategiczne zastosowania nazwanych reakcji w syntezie organicznej: tło i szczegółowe mechanizmy , Elsevier Academic Press, 2005, s.  498 . ( ISBN  0-12-429785-4 )
  15. (w) Arkady Krasovskiy i Paul Knochel , „  Wygodna metoda miareczkowania organometalicznego cynku, magnezu i odczynników lantanowców  ” , Synthesis , tom.  5, 2006, s.  0890-0891 ( DOI  10.1055 / s-2006-926345 , czytaj online )
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">