תגובת גיניארד

תגובת גריניארד היא כלי שימושי ליצירת קשרי פחמן-פחמן בסינתזה אורגנית.

תגובה זו התגלתה לפני יותר ממאה שנה על ידי כימאי צרפתי בשם ויקטור גריניאר ועל כך זכה בפרס נובל בשנת 1912.

תגובת גריניארד מורכבת משני שלבים. השלב הראשון הוא תגובה של אורגנוהליד עם מתכת מגנזיום, הקיימת בדרך כלל בצורה של סיבובים. זה מוביל להיווצרות במקום של מגיב אורגנומגנזיום הליד AKA Grignard.

השלב השני הוא התגובה בין מגיב זה לתרכובת המכילה קרבוניל כמו אלדהיד, קטון או אסטר, ובהתאם לתרכובת המשמשת, מיוצר אלכוהול משני או שלישוני, המורכב מחלקים אורגניים הן מהמגיב והן מהתרכובת המכילה קרבוניל.

בסרטון זה נציג פרוטוקול שלב אחר שלב להכנת אלילמגנזיום ברומיד, מגיב גריניארד שנמצא בשימוש תכוף במעבדות כימיה. לאחר מכן יבוצע ההליך לתגובה של מגיב זה עם טרנס-צינמאלדהיד כדי להשיג אלכוהול משני. לבסוף, נבחן כמה יישומים של תגובה זו.

לפני הוספת הריאגנטים, יש לייבש בקבוק בנפח 50 מ"ל ומוט ערבוב כדי להסיר את כל שאריות המים, ולאחר מכן לקרר לטמפרטורת החדר תחת אטמוספירה של חנקן. זה קריטי מכיוון שריאגנטים של גריניארד רגישים מאוד ללחות.

לאחר מכן, הוסיפו סיבובי מגנזיום מיובשים בתנור וכמה גבישי יוד שיקלו על התחלת התגובה על ידי הסרת כל ציפוי תחמוצת מגנזיום מהמתכת. לאחר מכן, הוסף 24 מ"ל של THF נטול מים.

מניחים את הבקבוק באמבט מי קרח כדי להפחית את החום הנוצר, ותוך ערבוב מוסיפים לאט לאט אליל ברומיד באמצעות מזרק. לאחר מכן הוציאו את הבקבוק מאמבט מי הקרח ואפשרו לתערובת התגובה להגיע לטמפרטורת החדר. כדי להבטיח את השלמת התגובה, השתמש בכרומטוגרפיה של גז כדי לפקח על צריכת אליל ברומיד.

לאחר שתגובת גריגנארד מוכנה לשימוש, התכוננו לשלב הבא בתגובה. מוסיפים לבקבוק מיובש באש של 200 מ"ל ומערבבים טרנס-צינמאלדהיד ו-30 מ"ל THF נטול מים, ומערבבים תחת אטמוספירת חנקן. זה חשוב שכן בנוכחות לחות המגיב של גריניארד ייהרס, ולא יגיב עם התרכובת המכילה קרבוניל.

מערבבים את תמיסת הטרנס-צינמאלדהיד ב-0 מעלות, ומכניסים מחט בעלת קצה כפול לחלל הראש, כאשר הקצה השני מוכנס לחלל הראש של הבקבוק המכיל את המגיב של גריניארד. הסר את הבלון המלא בחנקן מהקינמאלדהיד, והוסף קו חנקן לבקבוק גרינארד.

הפעל לחץ חיובי עם קו החנקן כדי להעביר את המגיב של גריניארד לתוך הסינמאלדהיד. לאחר השלמת התוספת, החלף את המחט הכפולה בחיבור בלון, הסר את האמבטיה הקרה וערבב בטמפרטורת החדר. כדי לקבוע אם התגובה הושלמה, השתמש בכרומטוגרפיה של שכבה דקה כדי לפקח על צריכת טרנס-קינמאלדהיד.

לאחר שנקבע כי התגובה הושלמה, יש לקרר את התערובת ל -0 מעלות, ותוך כדי ערבוב להוסיף בזהירות 30 מ"ל תמיסת אמוניום כלוריד מימית רוויה ו -50 מ"ל אתיל אצטט. הפרד את השכבות באמצעות משפך הפרדה, וחלץ את השכבה המימית עם שלוש מנות של 50 מ"ל של אתיל אצטט. שלבו את התמציות האורגניות במשפך ההפרדה, ושטפו בתמיסת נתרן כלוריד מימית רוויה בנפח 50 מ"ל.

הסר שאריות מים מהשכבות האורגניות המשולבות על ידי הוספת כ-500 מ"ג מגנזיום גופרתי, ולאחר מכן סנן את המוצק ושטוף עם אתיל אצטט נוסף. לרכז את התערובת בלחץ מופחת, ולטהר את החומר הגולמי באמצעות כרומטוגרפיה של עמודת הבזק.

כדי לאמת את מבנה המוצר, יש להמיס 2 מ"ג מהחומר המיובש בממס דוטראט של 0.5 מ"ל ולנתח באמצעות פרוטון NMR.

כעת, לאחר שראינו נוהל מעבדה לדוגמה, בואו נראה כמה יישומים שימושיים של תגובת גריניארד.

Phorboxazole A הוא מוצר טבעי שהוכח כבעל תכונות אנטיבקטריאליות, אנטי-פטרייתיות ואנטי-פרוליפרטיביות חזקות, מה שמניע מאמצים בפיתוח הליכים סינתטיים לייצורו. תגובת גריניארד משמשת בשלב מפתח בסינתזה זו, שבה אוקסזוליל-מתילמגנזיום ברומיד תוקף לקטון קרבוניל ליצירת ביניים המיקטלית. בעוד שתגובת גריניארד מיושמת באופן נרחב, תגובות לוואי יכולות להתרחש בהתאם לאופי המצע, ויש לקחת אותן בחשבון בעת תכנון סינתזה חדשה.

לדוגמה, אם המצע הוא קרבוניל מעוכב, המגיב של גריניארד יכול להגיב כבסיס, להפחית את הפרוטונים של המצע ולהניב אנולאט. לאחר העבודה, חומר ההתחלה מתאושש. לחלופין, יכולה להתרחש תגובת חיסול בטא-הידריד, מה שמוביל להפחתת הקרבוניל לאלכוהול.

כדי לדכא את תגובות הלוואי הללו, מתווספים לתגובה מלחי לנתניד כגון סריום (III) כלוריד, כאשר המלחים מתואמים עם החמצן הקרבונילי, ומגבירים את האלקטרופיליות של הקרבוניל. זה בתורו מאפשר למגיב גריניארד להוסיף לקרבוניל כדי לתת את המוצר הרצוי ומפחית את שיעור המוצרים הלא רצויים.

לדוגמה, בתגובה בין ציקלופנטיל מגנזיום כלוריד לציקלוהקסנון, תוצר סילוק הבטא-הידריד שולט, אם לא מוסיפים צריום שלוש כלוריד. עם זאת, כאשר אותה תגובה מתבצעת בנוכחות מלח הצריום, מוצר התוספת הרצוי מתקבל בתשואה גבוהה.

זה עתה צפיתם בהקדמה של JoVE לתגובת גריניארד. כעת עליך להבין את עקרונות תגובת גריניארד, כיצד לבצע ניסוי וכמה מהיישומים שלו. תודה שצפית!