Реакция Гриньяра

Реакция Гриньяра является полезным инструментом для образования углерод-углеродных связей в органическом синтезе.

Эта реакция была открыта более века назад французским химиком по имени Виктор Гриньяр, за что он был удостоен Нобелевской премии в 1912 году.

Реакция Гриньяра состоит из двух этапов. Первым этапом является реакция галогенорганического соединения с металлическим магнием, обычно присутствующим в виде витков. Это приводит к образованию in situ галогенорганического магнида, также известного как реагент Гриньяра.

Вторым этапом является реакция между этим реагентом и карбонильсодержащим соединением, таким как альдегид, кетон или сложный эфир, и в зависимости от используемого соединения образуется вторичный или третичный спирт, состоящий из органических частей как реагента, так и карбонильсодержащего соединения.

В этом видео мы покажем пошаговый протокол приготовления аллилмагния бромида, часто используемого реактива Гриньяра в химических лабораториях. Далее последует процедура реакции данного реагента с транс-коричным альдегидом с получением вторичного спирта. Наконец, мы рассмотрим несколько применений этой реакции.

Перед добавлением реагентов просушите на огне колбу объемом 50 мл и перемешайте стержень, чтобы удалить все следы воды, затем охладите до комнатной температуры в атмосфере азота. Это критично, так как реагенты Гриньяр очень чувствительны к влаге.

Затем добавьте высушенные в духовке магниевые отвары и несколько кристаллов йода, которые облегчат начало реакции, удалив с металла любое покрытие из оксида магния. Впоследствии добавьте 24 мл безводного ТГФ.

Поместите колбу на баню с ледяной водой, чтобы смягчить выделяемое тепло, и, помешивая, медленно добавьте аллил бромид через шприц. Затем снимите колбу с ледяной водяной бани и дайте реакционной смеси нагреться до комнатной температуры. Чтобы обеспечить завершение реакции, используют газовую хроматографию для контроля расхода аллилбромида.

Как только реакция Гриньяра будет готова к использованию, подготовьтесь к следующему этапу реакции. Добавьте в высушенную на пламени колбу объемом 200 мл и перемешайте брусок транскоричного альдегида и 30 мл безводного ТГФ и перемешайте в атмосфере азота. Это важно, так как в присутствии влаги реагент Гриньяра будет разрушаться, и не будет вступать в реакцию с карбонилсодержащим соединением.

Перемешайте раствор транскоричного альдегида при 0 градусах и вставьте иглу с двойным наконечником в свободное пространство, а другой конец вставьте в свободное пространство колбы, содержащей реагент Гриньяра. Извлеките наполненный азотом баллон из коричного альдегида и добавьте азотную линию в колбу Гриньяра.

Приложите положительное давление к азотной линии, чтобы перенести реагент Гриньяра в коричный альдегид. После того, как сложение будет завершено, замените иглу с двойным концом на насадку для воздушного шара, снимите холодную ванночку и перемешайте при комнатной температуре. Чтобы определить, завершена ли реакция, используйте тонкослойную хроматографию для контроля потребления транс-коричного альдегида.

Как только будет определено, что реакция завершена, охладите смесь до 0 градусов, и, помешивая, осторожно добавьте 30 мл насыщенного водного раствора хлорида аммония и 50 мл этилацетата. Разделите слои с помощью разделительной воронки и извлеките водный слой тремя порциями этилацетата по 50 мл. Соедините органические экстракты в разделительной воронке и промойте 50-мл насыщенным водным раствором хлорида натрия.

Удалите следы воды из объединенных органических слоев, добавив примерно 500 мг сульфата магния, затем отфильтруйте твердое вещество и промойте дополнительным этилацетатом. Сконцентрируйте смесь при пониженном давлении и очистите сырой материал с помощью флэш-колоночной хроматографии.

Чтобы проверить структуру продукта, растворите 2 мг высушенного материала в 0,5 мл дейтерированного растворителя и проанализируйте с помощью протонного ЯМР.

Теперь, когда мы рассмотрели пример лабораторной процедуры, давайте посмотрим на некоторые полезные применения реакции Гриньяра.

Форбоксазол А является натуральным продуктом, который, как было показано, обладает мощными антибактериальными, противогрибковыми и антипролиферативными свойствами, что побудило к усилиям по разработке синтетических методов его производства. Реакция Гриньяра используется на ключевом этапе этого синтеза, в котором оксазолил-метилмагниений бромид атакует лактонный карбонил с образованием полупромежуточного соединения. В то время как реакция Гриньяра широко применяется, побочные реакции могут возникать в зависимости от природы субстрата, и их следует учитывать при проектировании нового синтеза.

Например, если субстрат представляет собой затрудненный карбонил, реагент Гриньяра может реагировать как основание, депротонируя субстрат и образуя енолат. После обработки исходный материал восстанавливается. В качестве альтернативы может иметь место реакция элиминации бета-гидридов, приводящая к восстановлению карбонила до спирта.

Чтобы подавить эти побочные реакции, в реакцию добавляют соли лантаноидов, такие как хлорид церия(III), где соли координируются с карбонильным кислородом, усиливая карбонильную электрофильность. Это, в свою очередь, позволяет реагенту Гриньяра добавляться к карбонилу для получения желаемого продукта и снижает количество нежелательных продуктов.

Например, в реакции между циклопентилмагния хлоридом и циклогексеноном продукт элиминации бета-гидрида доминирует, если не добавлять хлорид церия-3. Однако, когда та же реакция проводится в присутствии соли церия, желаемый продукт добавления получается с высоким выходом.

Вы только что посмотрели вступительное слово JoVE к реакции Гриньяра. Теперь вы должны понять принципы реакции Гриньяра, как проводить эксперимент и некоторые из его применений. Спасибо за просмотр!