有机金属化合物
格氏试剂反应
最后更新:2023年2月28日
关于格氏试剂的反应
- 格氏试剂是优良的碳基亲核试剂和强碱。
- 它们会加入醛和酮形成醇(经过质子化步骤)。
- 他们会加上两次来酯类生成叔醇
- 它们会加入环氧化合物取代量较少的一侧
- 格氏试剂也会与二氧化碳(CO2)给予羧酸(验酸后)。
- 格氏试剂不起作用SN2反应与烷基卤化物。它们也不能与羧酸或醇相容。
目录
1.提醒:格氏试剂是亲核试剂
到目前为止，我们已经介绍了这个系列有机金属化合物它们的碳倾向于亲核。我们学过如何制作从烷基，烯基或芳基卤化物(以及一些方法不去制造它们!)然后看到它们是非常强的碱．
关于格氏试剂，最有趣的是它们是碳基亲核试剂，因此我们可以将格氏试剂与各种亲电碳相结合，形成新的碳-碳键。
由于碳碳键构成了有机化学中分子的“主干”，所以这类反应非常有用。事实上，它赢得了发现者，维克多·格里纳他在1912年获得诺贝尔化学奖。
对于我们的目的，与格氏试剂反应的主要碳基亲电试剂是环氧化合物，醛，酮，还有酯类．让我们依次看一遍。
2.环氧化物中格氏试剂的添加
环氧化合物(如果你是IUPAC的执法者，则称为“环氧烷”)是具有相当大环应变的三元环醚。正如我们所看到的，这种环状菌株使它们在某种程度上“弹簧负载”，以抵抗亲核试剂的攻击，这将导致形成一个新的碳键和环的开放。
带负电荷的亲核试剂(如格氏试剂)倾向于以某种方式与环氧化物反应类似于SN2反应:攻击发生在至少替换碳环氧．这里有一个例子:
注意这里形成和断开的键，我们形成一个新的碳碳键(在碳a和碳B之间)打破了碳氧键(在碳a和氧之间)。这就产生了一个带负电的氧(醇盐):产生最终酒精产物时，我们通常用酸来淬灭反应，形成O-H。
下面是反应的过程。难的是要认识到亲核试剂是C-Mg键中的电子对:记得从以前的帖子中，碳是强烈的δ-(亲核)，因为它的电负性比镁大。
我们可以把格氏试剂想象成CH3.CH2- - - - - -．除此之外，如果你见过S的话反应就相当简单了N2反应前:我们同时生成C-C和破坏C-O。
注意，这个反应也会形成一个“醇盐”。以获得我们的中立酒精在产品结束时，我们必须执行第二步:用酸源进行“检查”(“淬火”)。有很多种写法，H+ H3.O + H2O，也就是acid workup。这一步发生了后我们关键的格氏反应，原因很明显，作为强碱，格氏试剂会被酸破坏。
另一件要记住的事情是立体化学环氧.与S一致N2 .反应，如果反应发生在一个仲碳上，我们就观察一下构型反转:
3.格氏酸与醛酮的反应
与格氏反应的第二类重要亲电试剂(可以说是最重要的一类亲电试剂)是醛和酮。如果你还没学过这些官能团的反应，可以做一个简短的总结:的羰基碳是亲电试剂，当亲核试剂与这个碳反应时，它伴随着C-O π键(π键)的裂解。（关于添加机制的更多信息金属羰基合物，见帖子:亲核加成）
这里有一些格氏反应与醛和酮的例子。注意，在每一种情况下，我们形成了一个新的键之间羰基碳(标记为A)和与镁结合的碳(标记为B)，我们在这个过程中破坏了碳氧π键。
那么这个反应是如何进行的呢?
让我们熟悉一个非常重要的机制叫做"除了(有时称为“1,2-加法”)。这是迄今为止最重要的反应羰基集团如果你每次在Org 2课上看到不同的版本都给自己一只鸡，到学期末，你的房间里就会有很多鸡蛋。
注意，这个反应也会形成一个“醇盐”。以获得我们的中立酒精在产品结束时，我们必须与酸源进行“工作”(“淬火”)，形成O-H。
4.格氏试剂与酯类的反应
酯类是醛和酮的近亲:它们由a羰基直接附属于或组的组。正如你所预料的那样，它们与格氏酸的反应方式与醛和酮类似:形成一个新的C-C键，并破坏一个C-O (π键)。
然而，有一个扭曲的反应酯类它不存在于醛和酮中。仔细看看:有什么不同?
注意，在这两种情况下我们都添加了两个等于格氏试剂的酯，形成第三纪酒精．
等等，这是怎么回事!
5.为什么酯有“双加成”?的机制
这个反应包含了第二重要的反应机理金属羰基合物(在“加法”后面)，即消除”。事实上，“消去”和“加法”正好相反!让我们走一遍。有4个步骤
- 在第一步，格力纳德执行一个除了对酯生成C-C，破坏C-O (pi)，得到带有负电荷氧的中间体。我们以前见过这种反应在醛和酮上加格氏酸。
- 现在是新的一步:消除(有时是“1,2消去”)。这个中间产物有一个相当好的离去基团(哟2CH3.在下面的例子中)。接下来发生的是碳氧键的重组，排出离去基团(CH3.CH2O- - - - - -在下面的例子中)。换句话说，我们形成了C-O π，并破坏了一个C-O单键。新产品是一种酮．
这两个步骤一起通常被称为亲核酰基取代(见文章:亲核酰基取代）
除醛类和酮类外，不发生消除，因为离去基团必须是强碱H(-)或R(-)它对酯类因为离去基团RO(-)的碱度与四面体中间体中带负电荷的氧相当。［注1］
- 但是等等!还有更多!在步骤2之后，我们有一个新的酮．正如我们之前看到的，格里纳德会很快与酮反应加成反应(步骤3)。在这里，与步骤1一样，我们形成C-C并打破C-O (pi)。结果是叔基醇盐(共轭碱叔碳的酒精）.
等等，你可能会问。如果我们只用一种等效的格氏试剂，有没有可能让反应在酮阶段吗?简短的回答是“不”。(见注3长话短说]]
下面是图形化演练:
6.概述:格氏试剂的反应
这就是格氏试剂的关键反应你会在Org 1和Org 2课程中看到。
在下一篇文章中，我们将讨论另一种破坏格氏试剂形成的方法，它涉及到这篇文章中的反应。
在下一篇文章:在格氏反应中保护基团
笔记
注1:虽然醇氧化合物(RO- - - - - -,共轭碱以酒精为单位pK一个16-18)并不在任何人的离去基清单上，它们比氢化物(H -， the共轭碱氢的pK一个40)和超过30个数量级的好烷基组(R-， the共轭碱链烷烃的pK一个50)。因此，当醇盐中间体在步骤1中形成，C-O π键的重整和RO-的排出没有任何深层能量惩罚:毕竟，我们只是用碱性相当的基取代了一个强碱(O-)。
注2。为什么酮对格氏试剂的反应比酯类？这就需要理解的现象π捐赠．氧上的孤对提供了电子密度羰基碳。这是值得单独发表的文章，但这是底线:
注3。唉,没有。使用1当量的格氏会产生0.5当量的叔丁酸酒精和开始时的0.5等价物酯．原因是第二步(消除)非常快!
一旦被淘汰，我们就会酮在一个酯．出于有趣的原因[参见。注2酮的反应性比酯类变成格氏试剂，这意味着它们会被更快地消耗掉。
(高级)参考资料和进一步阅读:
- 格氏试剂
迪特马尔Seyferth
有机金属化合物200928(6), 1598 - 1605
DOI：10.1021 / om900088z
由已故教授Dietmar Seyferth(麻省理工学院)，杂志创始编辑对格氏试剂的历史概述有机金属化合物。 - 二级、三级烷基锂化合物及其相互转化反应
亨利·吉尔曼，弗雷德·w·摩尔和奥格登·贝恩
美国化学学会杂志1941年,63(9), 2479 - 2482
DOI:1021 / ja01854a046
亨利·吉尔曼教授(爱荷华州立大学)是有机金属化学在20世纪前半段的先驱th世纪。在本文中，他介绍了各种烷基锂的合成和反应性(n-butyllithium,年代-丁基锂、异丙基锂和t-butyllithium)。合成是从烷基卤化物和金属锂，可以在实验部分看到。 - t-Butyllithium
保罗·d·巴特利特，c·加德纳·斯温，罗伯特·b·伍德沃德
美国化学学会杂志1941年,63(11), 3229 - 3230
DOI:1021 / ja01856a501
本通讯来自有机化学中的一些传奇人物，并描述了制备t -butyllithium。 - 2-PHENYLPYRIDINE
c·w·埃文斯和c·f·h·艾伦
Org。Synth。1938，18, 70年
DOI:10.15227 / orgsyn.018.0070
该步骤的第一步是由溴苯和金属锂制备苯基锂。有机合成是一个信誉良好的来源，可重复和独立测试的合成有机程序。 - 锂-卤素交换反应机理:文献综述
W. F.贝利;帕特丽夏，J。
Organomet。化学。1988年,352(1 - 2), 1-46
DOI:10.1016 / 0022 - 328 x (88) 83017 - 1
在现代有机化学中，有机锂试剂很少从头开始制备(即使用锂金属)，因为从供应商那里可以随时获得烷基锂试剂(例如MeLi, BuLi试剂，PhLi等)。相反，这些试剂可用于形成其他有机锂物种通过一个过程称为lithium-halogen交换。 - 这些锂试剂是怎么回事?
汉斯·j·赖希
有机化学杂志2012年,77(13), 5471 - 5491
DOI:1021 / jo3005155
Hans Reich教授(威斯康星大学麦迪逊分校)一直在研究有机锂物种的行为，这是他的研究和令人惊讶的发现。这是经典的物理有机化学。
格氏试剂和氨之间的反应是什么?
我从未见过在氨中使用格氏试剂，尽管有时在格氏试剂中加入叔胺以帮助它们溶解在苯或甲苯中。
嘿，如果1,3二溴丙烷和格氏反应呢?
你会得到一个很有趣的产物化学式是C3H6。你能猜出来是什么吗?
溶剂由质子型变为非质子型会影响格氏试剂的反应。
如果将格氏试剂添加到诸如酒精或水等质子溶剂中，格氏试剂将被破坏。
一个问题:如果用一种等效的格氏试剂与一种含有双键和羰基的化合物(C=O)反应，格氏试剂会攻击哪一种?
羰基。如果你加入催化量的铜(I)盐，如CuBr，可以影响双键的添加。
酯的反应性不如酮，那么羰基卤化物呢?
酯当然不如酮活泼。我不知道羰基卤化物和酮或醛之间有什么好的竞争实验。我想说的是，在这三种情况下，第一次加法非常快。
NH4Cl或H3O+的存在是否影响环氧化合物与GR的sn2机制?
NH4Cl或H3O+会破坏格氏试剂。然而，一些路易斯酸(如CeCl3)与格氏酸兼容。
我想知道相同R基团下，不同格氏试剂的反应性。也就是I Cl Br。如果溶液中有两个甲基卤素，哪个更容易形成格栅?
卤化物活性的顺序是I > Br > Cl。参见3月份的高级有机化学第5版第805页。在“Metallo-de-halogenation”。
格氏和酰胺?
当然不是对一级或二级酰胺。在介绍有机化学时，一般认为酰胺是不反应的....但谷歌“weinreb amide”用于更高级的治疗。
那么我有一个问题，为什么试剂不是在酮中被质子化而是攻击羰基?
在格氏或酮受到空间位阻的情况下，试剂会被质子化。醛或酮的α位置酸性的一个复杂情况是C- h键必须与C=O键对齐才能呈酸性;否则所得到的碳离子就不会共振稳定。羰基上没有这样的加成位垒。
如果我错了，请原谅我，但对于出现在标题上方的插图”2。格氏反应与醛酮的反应，环庚烷环上的乙基(向外)是不是错误地变成了甲基?
是的，你是对的。谢谢你给我这个位置。固定!
嗨，为什么格氏分子不能和酮和醛上的碳反应呢?因为碳的pKa大约是20，而烷烃氢的pKa是50?
问得好，乔恩。我们没有过多提及的一个棘手的地方是为了让碳氢键是酸性的，它必须与羰基成90度角。所以当格氏碳靠近羰基时，会发生两种情况;它可以添加，也可以移除碳氢键。但是就像我说的碳氢键必须完美地排列才能发生，而羰基则没有这样的约束。
结果是，在这种情况下，加成反应往往比脱质子反应快，只要羰基没有受到太大的空间阻碍。
格氏试剂能与没有官能团的分子(如甲基环丙烷)反应吗?
甲基环丙烷，没有，因为碳原子没有电子下沉。它们当然可以与末端炔和环戊二烯等酸性碳氢化合物反应。
反应的顺序正确吗?格氏反应顺序:氯>酸酐>醛>酮>酯>酰胺?
听起来差不多。我不想在酸氯化物和醛之间做竞争实验，但醛肯定比酮更活泼。
你怎么知道什么时候用H3O+和NH4Cl?
这是个好问题。我把两个都放进去，因为你可能会看到其中任何一个。这取决于老师。
然而，为了介绍有机的目的，您可以把它们看作是一样的。
实际上NH4Cl要温和一些，特别是对酸敏感的分子可能会与H3O+反应。当你需要温和的酸进行检查时，NH4Cl是一个“安全的选择”。
最终产物的立体化学是什么?
是外消旋的吗?
嗨，亚当，这取决于几个因素。如果你说的是环氧化合物的开口，那么如果你从一个手性的，非外消旋的环氧化合物开始，你会得到一个手性的，非外消旋的产物因为立体中心不受影响。如果你讨论的是非手性醛或酮的加成，那么在没有任何手性影响的情况下你会得到一个外消旋产物。如果你讨论的是手性的加成，但外消旋醛或酮那么在没有任何手性影响的情况下你会得到一个非对映体的混合物。这是一个很好的问题，值得专门在博客上发表。
有可能与其他Gp2金属形成“格氏”试剂吗?较大的Gp2金属离子是否由于电荷密度较低而不能充分极化?我刚开了一门考试复习课程，发现这个帖子对一个不寻常的A级化学话题非常有用。
你好,罗伯特。有机钙的种类是已知的，但根据我的理解，它们往往会给出很多wurtz型偶联(很像有机钠试剂)。我还没有深入研究这个参考资料，但它包括在这里:J. Org。化学，1993 58,1187。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jo00057a035
所有含氧化合物对格氏试剂(醛、酮、酯、酸氯、羧酸、酸酐、酸酰胺)的反应顺序?
乙醛和氯化物>酮>酯>>酰胺。羧酸质子化格氏酸，不加羧酸。
嘿，三度醇与“GR和H+的痕迹”反应的产物会是什么?谢谢!
一种与“微量格氏试剂”和H+反应的叔醇。这对我来说没有任何意义。格氏试剂被H+破坏。
这也是我的结论。这个问题在我的课本上。也许是印刷错误。谢谢你的帮助。
好吧，我知道格氏试剂对上述所有化合物的作用了，但我被这个问题困住了。
乙酰溴与过量的CH3MgI反应，然后用NH4Cl饱和溶液处理得到??
盐酸和过量的格氏试剂反应。酸氯化物与酯的反应相似。格拉德加了两次。
在许多情况下，检查步骤是“H+”。然而，这可能会引起混淆，因为叔醇存在的H+会导致碳正离子的形成(还记得sn1和醇)。因此，有时用NH4+ Cl-来代替H+。这是一种足够强的酸(pKa 10)来质子化带负电荷的氧，但不足以质子化中性OH，从而沿着SN1/E1途径进行。
这有用吗?
当格氏试剂与2°酒精反应时会发生什么
它会脱质子生成环氧化物。换句话说，就是酸碱反应。就是这样。
格氏试剂与烷基的相对反应顺序
在绝对尺度上，它与碱度有很好的相关性，但这没有考虑空间因素。格氏的问题通常不是它们不够“反应性”，而是底物受到立体阻碍而产生副反应。
格氏试剂与腈和异腈的反应呢?
格氏试剂会生成酮，经过中间亚胺水解。看到https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00796a022
醛或酮与格氏试剂反应形成的产物的立体化学是什么
如果没有手性源，任何形成手性中心的加成都将形成立体异构体的混合物。
你好!二氧化碳与格氏反应生成羧酸呢?有关于它的帖子吗?
另一个问题!RMgX与酮的第一步是SN2吗?是背后攻击吗?立体化学呢?
这是羰基加成反应它可以从酮的任何一面发生。
格力纳子能和醚反应吗?如果是，怎么做?
不，他们没有。这就是为什么醚是有效的保护基团。
背后的原因是什么?
这一切都安排得太好了
谢谢菲利普，很高兴你觉得有用。
为什么在酮的脱质子反应中碳要垂直于羰基。
因此，当C- h键断裂时，轨道(及其产生的孤对)在C=O π系统中与p轨道对齐，允许共振稳定。
乙烯酮和格氏试剂会发生什么反应
我不确定你说的乙烯酮是什么，但如果你指的是甲基乙烯酮，答案是格氏加在酮上。
乙烯酮是C2H2O。脂肪族结构，SP2杂化到有氧双键的碳上。
啊，我以前从没听过ketene叫乙炔。还是要加1 2。
乙醛、酮、酯、烯烃，哪个更容易与格氏试剂反应
乙醛>酮>酯。
但我有个问题要问你。为什么?
我明白了，但我想知道双键反应性，比如如果化合物中有双键(两个碳之间)和醛，格氏试剂会先和什么反应。
醛。格氏键会先加羰基(1,2)再加共轭加(1,4)
RMgCl/RLi对所有类型酰胺的作用是什么?并回复一摩尔任何类型的酰胺可以消耗多少摩尔格氏试剂(P/S/T)
嗨
你能告诉我格氏试剂与1度，2度和3度胺的反应吗
一般没有反应。
在与酯类反应中，为什么亲核试剂C2H5O-在第二步不进攻，而只进攻格氏试剂?
它可以攻击，但攻击是可逆的。与此相反，与格氏酸的反应是不可逆的，因为碳原子是如此强碱和较差的离去基。
你好，其他有机金属的反应方式是否与格氏试剂相似?
不，不完全是，金属的选择对反应性有很大的影响。与格氏试剂最相似的试剂是有机锂试剂，它也会添加到羰基(醛、酮、酯)以及作为强碱。注意，锂的电负性非常接近镁。一旦你到达元素周期表的右半部分(如铜或钯)，反应性就会变得非常不同;有机金属试剂几乎不是碱性的，而且与“软”物种(如烯烃)有更强的键合。
格氏试剂能与烯烃反应吗?
谢谢你！
NaCl能与CH3MgBr反应吗?
氯化钠的问题之一是如何在合适的溶剂中溶解。但假设我们能让一些在乙醚中溶解，在CH3MgBr存在的情况下。唯一可能发生的是格氏试剂中的一些Br离子可能会和氯化钠中的一些Cl离子交换。这不会以任何显著的方式影响格氏试剂的反应性。我希望这能回答你的问题。
在格氏反应的最后一步，如果不使用饱和NaCl溶液清洗会发生什么
格氏炉一般用水溶液淬火，用有机溶剂萃取。萃取的目的是除去任何镁盐和其他极性副产物。