10.7: Alkohole ze związków karbonylowych: reakcja Grignarda

Odczynniki Grignarda są jednymi z najczęściej stosowanych odczynników stosowanych do syntezy alkoholi ze związków karbonylowych. Odczynniki Grignarda to halogenki magnezoorganiczne z silnie polarnym wiązaniem węgiel-magnez. Ze względu na częściowy jonowy charakter wiązania C – Mg węgiel działa jako silny nukleofil i atakuje elektrofile, takie jak węgiel karbonylowy.

Magnez z odczynnika koordynuje się z tlenem karbonylowym, jeszcze bardziej zmniejszając gęstość elektronową węgla karbonylowego. Zatem węgiel karbonylowy jest silniejszym elektrofilem. Następnie grupa karbanionowa odczynnika atakuje ten elektrofilowy węgiel, tworząc jon alkoholanowy. W następnym etapie jon alkoholanowy protonuje się przy użyciu rozcieńczonego kwasu lub wody, otrzymując alkohol.

W zależności od rodzaju związków karbonylowych poddawanych reakcji powstają różne klasy alkoholi. W reakcji z odczynnikiem Grignarda formaldehyd przekształca się w alkohol pierwszorzędowy, podczas gdy wszystkie inne aldehydy tworzą alkohole drugorzędowe. Z kolei ketony dają alkohole trzeciorzędowe. Grupa karbonylowa w kwasie karboksylowym nie przyjmuje dodatków nukleofilowych w odczynniku Grignarda. Zamiast tego odczynnik działa jak silna zasada i oddziela proton od grupy –COOH kwasu. Pochodne kwasu karboksylowego, takie jak estry i chlorki kwasowe, reagują z dwoma równoważnikami odczynnika Grignarda, tworząc trzeciorzędowe alkohole z pośrednim ketonem.

Alkohole są otrzymywane ze związków karbonylowych w reakcjach addycji karbonylowej przy użyciu mocnych zasad, takich jak odczynniki Grignarda.

Odczynniki Grignarda to halogenki magnezu o charakterystycznym wiązaniu kowalencyjnym C–Mg.

Większa elektroujemność węgla indukuje charakter jonowy w wiązaniu, w wyniku czego na atomie węgla powstaje częściowy ładunek ujemny. To sprawia, że odczynnik Grignarda jest silnym nukleofilem węglowym.

Z drugiej strony związki karbonylowe, takie jak aldehydy i ketony, działają jako elektrofile węglowe.

W reakcji Grignarda, gdy magnez koordynuje się z tlenem karbonylowym, tlen ściąga gęstość elektronów z grupy karbonylowej, dzięki czemu węgiel karbonylowy jest lepszym akceptorem elektronów i silniejszym elektrofilem.

Grupa karbanionowa odczynnika Grignarda dodaje się do węgla elektrofilowego, tworząc wiązanie σ w jonie alkoholanowym.

W kolejnym etapie alkoholan jest protonowany przy użyciu rozcieńczonego kwasu lub wody, aby wytworzyć odpowiedni alkohol.

W zależności od karbonylowej grupy funkcyjnej przechodzącej reakcję powstają różne klasy alkoholi.

Z wyjątkiem formaldehydu, który daje pierwszorzędowe alkohole, wszystkie inne aldehydy dają drugorzędowe alkohole w reakcji z odczynnikiem Grignarda.

Dodanie odczynnika Grignarda do ketonu generuje alkohol trzeciorzędowy.

Co ciekawe, odczynnik Grignarda nie dodaje się do grupy karbonylowej kwasu karboksylowego. Jeśli odczynnik zostanie zmuszony do reakcji, działa jak mocna zasada i abstrahuje kwaśny proton od grupy –COOH.

Jednak pochodne kwasu karboksylowego, takie jak estry i chlorki kwasów, reagują z odczynnikiem Grignarda, dając keton, który następnie przekształca się w alkohol trzeciorzędowy.