格氏试剂

格氏试剂，又称格林尼亚试剂，是指烃基卤化镁（R-MgX）一类有机金属化合物，是一种很好的亲核试剂。在有机合成和有机金属化学中有重要用途。此类化合物的发现者法国化学家维克多·格林尼亚（François Auguste Victor Grignard）因此而获得1912年诺贝尔化学奖。格氏试剂一般由卤代烷与金属镁（为了增大表面积，一般为细丝或粉末）在无水乙醚或四氢呋喃（THF）中反应制得。在乙醚中，格氏试剂形成有两个分子乙醚构成的错合物。乙醚可用100℃加热后减压蒸馏的方式除去，得到的格氏试剂可溶于石油醚、苯、或二甲苯溶剂中使用。高温合成时可用丁醚或戊醚代替乙醚。在四氢呋喃中，由于氧更显露，更容易形成错合物，许多不活泼的卤代烃也可发生反应。由于格氏试剂极为活泼，遇水即水解，遇羰基化合物即加成，因此在反应时，反应器皿中不能有水，也不能有二氧化碳。在封闭状态下格氏试剂溶液很稳定，可以制成商品出售。由于碘代烷价格较高，一般用溴代烷合成。但由于氯、溴甲烷均为气体，使用不便，一般使用碘甲烷合成碘化甲基镁（CH3MgI）。乙烯型卤代烃要在四氢呋喃中方能形成格氏试剂。而氯代芳烃的形成除THF外，还须控制温度与压力。烯丙型及苯甲基型格氏试剂，合成后会与尚未反应的卤代烃发生偶合，因而需要严格控制温度。格氏试剂的制备如果较难引发，可以加一小粒碘引发，碘切不可加多，否则会有较多副产物出现。由于镁原子直接和碳链相连，极化作用的结果是使邻近镁原子的那个碳原子呈负电性，使得这根C-Mg键极具反应活性。为了保证格氏试剂不发生其他反应，反应一般在醚类溶剂里进行，常用的有乙醚或四氢呋喃。格氏试剂实现了由碳正向碳负的转化，具有重要的意义。格式试剂在有机合成中能起三种不同的功能。 一个是亲核试剂，这是最常见的功能；第二是作为碱使用，普通烷基卤化镁能产生相当于pka30左右的碱性，常常作为一种易得的强碱使用，常作为烯胺拔氢用碱； 第三个功能是作为还原剂，这个功能的存在会造成副反应增多，产率下降（指在羰基加成反应里）。格氏试剂可与具有极性的双键发生加成。如格氏试剂与羰基发生加成常用于接长碳链或合成醇类化合物，是有机合成的重要反应。它是通过与羰基化合物（醛、酮、酯）进行亲核加成反应实现的，这种反应又称做格林尼亚反应。以丙酮的格林尼亚反应为例，机理如下：选择不同的反应物可以得到不同的醇，如：注意氧原子连的镁卤基团只有经水解才能脱去。实际上，研发这种试剂的初衷是找一种通过取代反应接长碳链的物质，然而反应速度很慢。后来它在加成反应上的作用被发现，它才被广泛使用。格氏试剂也可与RC≡N等发生加成：格氏试剂与活泼氢的反应是制备烷烃的方法之一：格氏试剂与卤代烷作用可发生偶合作用生成烃：H2C=CH–CH2Cl + H2C=CH–CH2MgCl → H2C=CH–CH2–CH2–CH=CH2 + MgCl2这是合成末端烯烃的一种方法。格氏试剂的烃基可取代部分金属卤化物的卤原子，生成其它有机金属化合物：有机镉化物可用于合成酮，烷基铝是烯烃加氢聚合的催化剂之一。格氏试剂可以和硫、硒、碲反应：将镁屑置于烧瓶之中加入四氢呋喃以及少量碘单质在加热过程之中滴加溴代烷烃溶液滴加完成之后，持续加热一会格氏试剂制备完成，烧瓶之中仍剩下少量未反应的镁屑在加入羰基化合物之前，将制备好的格氏试剂降温到0℃；由于降温格氏试剂沉淀析出，溶液呈现悬浮状将羰基化合物加入到格氏试剂之中将溶液回升到室温，反应结束