有机金属化合物
格氏的形成和Organolithium试剂
最后更新:2022年11月9日|
形成或格氏试剂和Organolithium试剂烷基和烯基卤化物
在最后发表我们介绍了有机金属化合物的概念——分子碳是绑定到一个电负性很高的原子,如李少,镁、铜、和许多其他金属。我们说,碳在这些分子往往是负电子,因此亲核性格,相比之下等官能团烷基卤化物,醛、酮和环氧化合物碳亲电的性格。如果你需要复习一下我的意思亲核和亲电,先读那篇文章。
在本帖里,我们将讨论如何,某些类型的有机金属化合物特别是organolithium和格氏试剂。
快速总结:
先从organolithium试剂,因为他们是最简单的。
表的内容
- 负碳离子Organolithium试剂(rh)的共轭基地
- 使负碳离子减少,而不是去质子化
- Organolithium试剂与卤代烃的形成
- 格氏试剂的形成
- 格氏试剂的形成:机制
- 笔记
- (高级)引用和进一步阅读
1。Organolithium试剂作为负碳离子
如果你仔细看,你可以近似的结构organolithium试剂(R-Li)作为“R(-)”,以锂为积极的抗衡离子:换句话说,一个碳轴承一个负电荷这些物种(我们称之为“负碳离子”)。如果你认为早些时候回到教训在酸和碱,可能看起来很熟悉——这是这个结构共轭碱rh的物种。
使用丁烷为“rh”站在这里,我们得到:
由于共轭基地是通过去质子化,我们可能会天真地认为,我们可以让organolithium物种通过有机分子,只是添加一个超强扯下质子。
如果你覆盖炔烃实际上,你已经看到这一过程在终端炔烃的情况很好。他们是有相当的酸性物种,pK一个25左右。他们异常高酸度是由于相当大的提到碳(意味着孤对紧密举行核)。
问题是,当我们走向烯烃烷烃,直接去质子化方法不起作用。那是因为…好吧,很难找到任何物种比deprotonated烷烃更基本的!就像锋利的唯一足以切割钻石是另一个钻石,对基本唯一足以deprotonate烷烃…另一个deprotonated烷烃。
这不是一个实际的方法使organolithiums有几个原因,首先,经常有许多碳氢键,很难有选择地删除一个。(例如,如果您试图使1-pentyllithium deprotonating戊烷,你最终可能会有多个不同的同分异构体)。
值得庆幸的是,另一种方法被设计了。
2。使阴离子通过减少,而不是去质子化
如果你看看下面的反应,仔细数电子,您可能会注意到,该产品两个电子起始物料。换句话说,特别是如果你还记得石油钻井平台助记符,减少发生。
这意味着,如果我们添加一些物种的尤其是可能放弃其电子,我们可能会因此能够影响这个转换。
你能想到的任何成员周期表持有它们的电子特别松散吗?如果你说“最左边元素周期表的一部分”(特别是碱和碱性地球),叮叮叮!你会是正确的。
锂简而言之,将是一个伟大的选择作为这个反应的还原剂。(我们会得到其他金属在一分钟)。
什么可能是一个好的选择X ?这将使反应更容易一个因素是如果X (-)是一个相当稳定的物种——一个好的离去基团换句话说。适合使用X卤化物如Cl, Br,和我一个糟糕的候选人将H(-)或其它强烈R(-)的基本版本,因为我们会生成另一个不稳定的阴离子物种。
现在让我们进入细节。
3所示。使Organolithium试剂与卤代烃
锂,电离能很低(即它容易失去电子)是一个强大的还原剂。自从锂只有一个价电子,然而,我们必须添加两个同类如果我们要完成还原反应。
为了使organolithium试剂,我们开始烷基卤化物和添加金属锂粉(李有时写成0李来区分它的离子(+))。
偶尔这个反应的溶剂是写在箭头。一个常见的溶剂是戊烷。有些老师喜欢包括它。一些不喜欢。无论书面或没有,它不参与反应。
这个反应是烷基氯化物、溴化物和碘化,以及烯基卤化物(氰化物除外)。
如果你还记得,烷基卤化物可以从卤化烷烃,因此这种方法给了我们一个两步方法高度基本的形成烷基从烷烃锂物种。
我们将讨论organolithium试剂的许多有用的应用在以后的博文。
这里我要跳过organoberyllium试剂(铍是剧毒,很少看到使用)和移动直接对面钠镁,由另一个非常重要的有机金属试剂的家庭。
格氏试剂的制作过程非常类似于使organolithium试剂:从一个适当的烷基卤化物和添加镁。因为镁有两个价电子,只需要一个相当于Mg平衡反应。这里有两个例子,显示的形成烷基和烯基格氏试剂。
注意,可以制成格氏烷基或烯基氯化物、溴化物和碘化——但不是氟化物。
你可能会问,什么是外星人2O和四氢呋喃吗?这些都是溶剂,通常写在反应计划,但实际上并不参与反应本身。等2O (乙醚,有时,“醚”),四氢呋喃(四氢呋喃)是受欢迎的选择。如果你是一个入门的学生,你可能不想知道更深层的原因,也不需要,所以不要点击这个链接找到。
在与大多数试剂和反应我们谈论在商务部,你可能会有个人经验做这个反应!
坐在几分钟包含Mg盯着您的水壶,醚,organohalide做绝对没有什么是一种仪式,每个学生的有机化学。
“挑剔”的一个关键因素的本质形成格氏试剂是反应发生在表面的金属镁。因为这个原因反应表面积是高度相关的。打破了Mg分成很小的块将加速反应。此外,Mg,一直坐在公开一段时间经常有氧化镁的表面涂层(分别)是稳定的烷基卤化物。分手表面有助于揭露新鲜、未氧化的Mg反应物。一撮碘(I2)或1,核也可以帮助启动的事情。
5。格氏试剂的形成:机制
格氏形成的机制是什么?通常不是覆盖——它涉及自由基——但如果你很好奇,这里弹出视图或徘徊点击这个链接。
从实用的角度来看,一个关键的事情,以确保当准备organolithium或格氏试剂的溶剂和玻璃器皿是完全干燥。水(pK一个14)是死亡格氏organolithium试剂,如上面我们说,作为相当于高度基本烷基和烯基阴离子。
在下一篇文章中,我们将讨论这个以及其他并发症的格氏试剂。
在下一篇文章:有机金属化合物是强大的基地
笔记
Organosodium试剂呢?
所以如果锂的作品,为什么不去进一步的列元素周期表?为什么不使用钠?
这是一个好主意——钠是一个伟大的还原剂毕竟。问题是,当我们试图让organosodium试剂烷基卤化物,往往会发生什么是负碳离子,然后继续与起始反应烷基卤化物(在一个SN2过程)。结果是一个非常无用的反应你可能不需要关心,我们称之为维尔茨耦合。
不过,没关系。Organolithium试剂足够反应,几乎每一个目的,否则我们希望organosodium试剂。我的意思是,谁需要查克·诺理斯当你有成龙吗?
同样,organopotassium试剂。organopotassium试剂的一个应用程序,将常用试剂施洛塞尔的基地,这足以deprotonate烯丙基的碳氢键,不容易通过organolithium试剂。
(高级)引用和进一步阅读:
- 二、三级Alkyllithium化合物和一些与他们互变现象的反应
亨利·吉尔曼,弗雷德·w·摩尔,奥格登Baine
美国化学学会杂志》上1941年,63年(9),2479 - 2482
DOI:1021 / ja01854a046
教授亨利·吉尔曼(爱荷华州)的先驱有机金属化学上半年的20个th世纪。在这篇文章中他描述的合成和反应各种alkyllithiums (n-butyllithium,年代-butyllithium isopropyllithium,t-butyllithium)。合成的烷基卤化物和锂金属,可以看到在实验部分。 - t-Butyllithium
保罗·d·巴特利特,c·加德纳情郎,罗伯特·b·伍德沃德
美国化学学会杂志》上1941年,63年(11),3229 - 3230
DOI:1021 / ja01856a501
这种沟通是一些传奇人物在有机化学和描述的制备t -butyllithium。 - 2-PHENYLPYRIDINE
c·w·埃文斯和c·f·h·艾伦
Org。Synth。1938年,18,70年
DOI:10.15227 / orgsyn.018.0070
这个过程的第一步是制备phenyllithium溴苯和金属锂。有机合成是一个有信誉的来源可再生的和独立测试有机合成过程。 - 锂-卤素交换反应的机制:一个文献之回顾
贝利,w·f·;帕特里夏·J·J。
Organomet。化学。1988年,352年(1 - 2),1-46
DOI:10.1016 / 0022 - 328 x (88) 83017 - 1
在现代有机化学,organolithium试剂很少准备从头开始(即使用李金属),由于唾手可得alkyllithium试剂从供应商(例如梅丽莎,BuLi试剂,PhLi,等等)。相反,这些试剂可以用于其他organolithium物种通过过程称为形式lithium-halogen交换。 - 这些锂试剂的什么?
汉斯·j·帝国
《有机化学》杂志上2012年,77年(13),5471 - 5491
DOI:1021 / jo3005155
汉斯教授帝国(美国威斯康星-麦迪逊)花了他的职业生涯研究organolithium物种的行为,这是一个他的研究和令人惊讶的发现他。这是经典物理有机化学。 - 格里纳,v . C。学会科学。1900年,130年,1322 - 1324
原始论文维克多格氏描述的新方法酒精从碳氢化合物合成。 - 维克多格氏和保罗Sabatier:两个展示诺贝尔化学奖的得主
亨利·b·卡根
Angew。化学。Int。。2012年,51,2 - 9
DOI:10.1002 / anie.201201849
对于那些感兴趣的历史科学,这是一个历史的角度对维克多格氏和保罗的生活Sabatier,并提供洞察他们的生活,他们如何重要的发现,以及他们的工作的影响等。 - 机械活化制备活性镁切屑的格氏试剂
凯伦·贝克诉约翰•m•布朗,a . Jerome Skarnulis奈杰尔•休斯和安妮塞克斯顿
《有机化学》杂志上1991年56(2),698 - 703
DOI:10.1021 / jo00002a039
有时格氏试剂使用镁金属的形成可能是一个挑战,和激活金属表面的各种方法被开发出来,包括机械活化dry-stirring Mg切屑在惰性气氛下几个小时。
以下3篇论文机械研究格氏试剂的形成: - 格氏试剂的生成机制:捕获的自由烷基激进的中间体与Tetramethylpiperidine-N-oxyl反应
凯伦根,克雷格·l·希尔,Lynette m·劳伦斯和乔治·m·怀特赛兹教授
美国化学学会杂志》上1989年111年(14),5405 - 5412
DOI:10.1021 / ja00196a053 - 格氏试剂的形成机制。表面反应的性质
m . Walborsky Janusz Rachon
美国化学学会杂志》上1989年111年(5),1896 - 1897
DOI:10.1021 / ja00187a063 - 格氏试剂的形成机制。维模型计算与实验的比较产品的产量
约翰·f·buying Garst和布莱恩·l·斯威夫特
美国化学学会杂志》上1989年111年(1),241 - 250
DOI:10.1021 / ja00183a037 - 4 -甲氧基4′-NITROBIPHENYL
k . Stille安东尼奥·m·Echavarren罗伯特·威廉姆斯,和詹姆斯·a·亨德里克斯
Org。Synth。1993年,71年,97年
DOI:10.15227 / orgsyn.071.0097
第二步在这个过程包括的合成p -anisylmagnesium溴化,可以准备一个棘手的格氏试剂,需要特殊的激活与碘甲烷毫克。 - 格氏反应,揭示化学难题
拉斐尔Mathias peltz,尤尔根•高斯,至理名言艾森斯坦,米歇尔Cascella美国化学学会杂志》上 2020年 142年(6),2984 - 2994
DOI:10.1021 / jacs.9b11829
最近的(开放)的文章,表明反应”不发生通过一个单一的过程,而是一个平行反应。”
我们都知道,博士生研究时需要记住很多东西。已经观察到在各种情况下,如果记忆是定期练习,在某些情况下,学生可能会忘记一些东西,然而,当我们应用科学的记忆方法,很简单。
来帮助你,这是一个神奇的网站我发现在研究助记方法。
https://sciencemnemonic.com
应该是负碳离子。有错误的地方我没有看到吗?
格氏试剂(说Ch3mgbr)可以作为一个基础从而抽象从终端酸性氢碳三键。但我们仍得到碳正离子! !
为什么不能3-bromoprop-1-yne形式格氏试剂吗?
首先,画出(或者至少想象)的格利雅从3-bromoprop-1-yne形式。
接下来,想想这个物种是基本的。记得烷烃的pKa的约50(这个会略低,但仍然)。
有酸性质子周围可能会与这个非常基本的格氏试剂吗?
谢谢分享!
因为Schlenk平衡,Et2O或四氢呋喃合成格氏试剂是必要的,对吧?我的研究项目现在需要格氏试剂,但四氢呋喃或Et2O不利于整个反应系统,我想合成格氏试剂在某些非极性溶剂如甲苯、我想知道如果它是可能的吗?
他们需要格氏吗?或者可以organolithium试剂吗?
是的,我们需要格氏试剂,因为锂体系引入杂质
溴化锂与水反应时发生什么?做分离成离子或不呢?
你也可以告诉我当溴化锂添加到丝绸fibrion蛋白质反应?
是的,LiBr电离之后,尽管你需要查找水溶性得到一个精确的数字。
如何激活锂金属工业和实验室规模的合成organolithium吗?
从我的朋友杰夫,他经常使用李金属使锂di-tertbutyl diphenylide (LDBB)。
锂准备:
镊子
1一对尖嘴钳
锂金属(通常是小%的Na)在油中
3烧杯:正己烷、四氢呋喃和甲醇,然后4与反应溶剂(或只是反应本身,氩气氛,最好)
用剪刀将线成碎片或钳和己烷
用镊子把鱼一块李和压扁钳和己烷
一旦所有的碎片被压,使用镊子,拿一块己烷然后蘸四氢呋喃甲醇溶剂四氢呋喃,然后进入反应/瓶。
重复的剩余部分
有原因,orgo学生了解organolithium和格氏试剂,如果他们做同样的事情作为强亲核试剂/基地吗?有一定的优势已经在另一个
好问题。在大多数情况下它就像查克·诺理斯和成龙之间选择。他们都完成工作。Organolithium试剂通常是少比格氏兼容一系列官能团。
organolithium试剂可以做的一件事,格氏不能添加羧酸。为你的目的,可能是最重要的区别。(先进的目的:organolithium试剂也将做一个叫做“锂卤素交换”格氏反应一般不做)。
这是覆盖在你的修订指南吗?
试剂指南,是的!
谢谢你的分享。希望听到你更多的消息。
可能还想提到这些天,化学家们通常从奥尔德里奇,而不是让他们购买他们的格利雅。
真的够了!虽然很方便的知道它们是怎样被制造的如果你需要一个相当模糊。
伟大的文章。不过,两个观察:
——“注意,格氏可以由烷基或烯基氯化物、溴化物和碘化…”;您可以添加芳基卤化物,特别是例2;
最后一个链接(格氏形成的机制)实际上会导致最后的图在这篇文章中。
谢谢你,一如既往。