グリニャール反応

Organic Chemistry II

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Overview

ソース: Vy 雅洞、Faben クルス、化学科、カリフォルニア大学、アーバイン、カリフォルニア州

この実験は、グリニャール反応を適切に遂行する方法を実演します。有機金属試薬の形成は、マグネシウムとハロゲン化アルキル グリニャール試薬を合成によって実証されます。グリニャール試薬の一般的な使用方法を示すためには、新しい炭素-炭素結合を形成することにより二次アルコールを生成するため、カルボニルに求核攻撃が実行されます。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 有機化学 II. グリニャール反応. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

グリニャール反応、ハロゲン化アリール/アルキル基とアルデヒドやケトン、エステルなどのカルボニル炭素-炭素結合を形成する方法です。このノーベル賞受賞の化学は、2 つの手順で構成されています: グリニャール試薬の形成と構築新しい炭素-炭素結合にカルボニルに後続のグリニャール追加。グリニャール試薬、有機金属化合物、具体的には、有機マグネシウム化合物です。グリニャール試薬の合成には、アルキルまたはアリール ハロゲン化物 (塩化物、臭化物、または沃化物) とマグネシウムが必要です。この手順は、求電子的で (求電子体は電子欠損と電子を受け入れる) ハロゲン化アルキルは、求核に変換 (、求核剤が豊富な電子と電子を寄付) カルバニオンのような化合物。グリニャール反応の 2 番目のステップは、カルボニルにグリニャール試薬の求核付加を伴います。この手順の後新しい炭素-炭素結合を形成し、カルボニルがアルコールに変換されます。条件下で水分無料それ以外の場合、水と反応してグリニャール試薬の使用手順とない目的グリニャールや C-C 結合形成の結果の両方を実行することが重要です。グリニャール反応は、炭素-炭素結合を構築する使用ことができるアルキルまたはアリール ハロゲン化物、有機マグネシウム化合物に変換して合成の研究を可能にする重要な広く使用されているツールです。

Figure 1

Procedure

Figure 2

1. グリニャール試薬の生成

  1. 炎ドライ電磁攪拌棒丸底フラスコ。
  2. マグネシウムを追加 (1.1 Mg 当量) 丸底フラスコに。
  3. 少量のヨウ素を追加 (私2、いくつかの結晶)。ヨウ素添加が mg 取り外し MgO の表面に任意の MgO を削除するために使用できる Mg、ハロゲン化アリール/アルキル接触し反応します。開始と超音波またはヨウ化メチルまたは 1, 2, dibromoethane を追加することができます。
  4. 反応混合物を氷浴で 0 の ° C の冷却します。
  5. ゆっくりと臭化アリルの THF (1 M) ソリューションを追加 (1 当量) マグネシウムの丸底フラスコに。
  6. 臭化アリルのソリューションを追加すると、室温で 3 h の反応混合物をかき混ぜます。

2 求核付加反応

  1. 丸底フラスコ炎乾燥別で追加トランス桂皮アルデヒド (0.85 当量) THF (0.5 Mトランス桂皮アルデヒドに関して) と 0 ° C に涼しい
  2. ゆっくりとグリニャール試薬 (臭化アリル マグネシウム) の THF 溶液をトランス桂皮アルデヒド - ソリューションに追加します。
  3. 添加後氷の水浴を削除することによって部屋の温度に反応混合物を暖かいし、4 時間撹拌します。
    1. トランス桂皮アルデヒドの消失を探して TLC による反応の進行を監視します。
  4. 反応終了後、混合物を氷浴で 0 の ° C をクールします。
  5. 塩化アンモニウム (NH4Cl) の飽和水溶液との反応をゆっくりと癒します。
  6. 漏斗に混合物を転送し、酢酸エチル 3 で水の層を抽出 x。
  7. 有機層を組み合わせるし、水で洗って塩水 (塩化ナトリウムの飽和水溶液ソリューション)。
  8. 無水 MgSO4、有機層フィルター、および回転蒸発によって溶媒を蒸発させる乾燥。
  9. フラッシュのカラム ・ クロマトグラフィによる原油残渣を浄化します。

グリニャール反応は有機合成における炭素炭素結合の形成に役に立つツールです。

この反応は、世紀以上前彼となったヴィクトル ・ グリニャールというフランスの化学者によって 1912 年にノーベル賞を報われる発見されました。

グリニャール反応は、2 つの手順で構成されています。最初のステップは、マグネシウム金属、通常削りの形で現在の organohalide に反応しています。これは、有機マグネシウム ハロゲン別名グリニャール試薬の形成に します。

2 番目のステップはこの試薬とアルデヒドやケトン、エステルなどのカルボニルを含む化合物との反応、化合物によって異なります使用、二次または第三アルコール、有機の部分両方の試薬から成るとカルボニルを含む化合物が生成されます。

このビデオでは、allylmagnesium 臭化物、化学実験室で頻繁に使用されるグリニャール試薬を準備するためのステップ バイ ステップ プロトコルを紹介します。これ、アルコールを取得するトランス桂皮アルデヒドとこの試薬を反応するため手順が続きます。最後に、この反応のアプリケーションのカップルを見ていきます。

添加試薬、炎ドライ 50 mL フラスコ、水の痕跡をすべて削除する攪拌棒、する前に、窒素雰囲気下で室温に冷却してから。これはグリニャール試薬は湿気に非常に敏感な非常に重要です。

次に、マグネシウムのオーブン乾燥、金属から酸化マグネシウムの任意のコーティングを削除することによって、反応の開始を容易にするヨウ素のいくつかの結晶を追加します。その後、24 mL の無水 thf を追加します。

、発熱を軽減するために氷の水のお風呂にフラスコを置き、攪拌しながら、徐々 に注射器を介して臭化アリルを追加します。氷水浴からフラスコを取り出し部屋温度.に達するまで反応混合物ができ、反応の完了を確認するのにには、臭化アリルの消費量を監視するのにガスクロマトグラフィーを使用します。

グリニャール反応が使用の準備ができて、反応の次のステップに備えます。炎乾燥 200 mL フラスコに追加バー トランス桂皮アルデヒドと 30 mL の無水 thf 中の攪拌し、窒素雰囲気下で攪拌します。これは、グリニャール試薬が滅ぼされ、カルボニルを含む化合物と反応しない水分の存在のように重要です。

0 度でトランス桂皮アルデヒド - ソリューションをかき混ぜるし、グリニャール試薬を含むフラスコのヘッド スペースに挿入されるもう一方の端に、ヘッド スペースにダブル先端針を挿入します。、桂皮アルデヒドから窒素で満たされたバルーンを削除し、グリニャール フラスコに窒素行を追加します。

桂皮アルデヒドにグリニャール試薬を転送する窒素ラインで肯定的な圧力を適用します。追加が完了したら、ダブル先端針を風船の添付ファイルに置き換える、冷水浴を削除および室温で攪拌します。反応が完了するかどうかを調べる、トランス桂皮アルデヒドの消費量を監視するのに薄層クロマトグラフィーを使用します。

反応が完了したことが判明、0 ° に混合物を冷却しを攪拌しながら慎重に飽和塩化アンモニウム水溶液ソリューションと酢酸エチル. 50 mL 30 mL を追加漏斗を使用して層を分離し、酢酸エチル 3 50 mL の部分で水の層を抽出します。漏斗に有機抽出物を組み合わせるし、50 mL 飽和水溶液塩化ナトリウム水溶液で洗います。

硫酸マグネシウム、その固体をフィルターの約 500 mg を追加することによって結合された有機物層から水の痕跡を削除、追加の酢酸エチルですすいでください。減圧下で混合物を集中し、フラッシュのカラム ・ クロマトグラフィを使用して原料を浄化します。

製品の構造を確認するには、2 mg 0.5 mL 重水素化溶媒の乾燥材を溶解し、プロトン NMR で分析します。

実験手順の例を見ている、グリニャール反応のいくつかの有用なアプリケーションをみましょう。

Phorboxazole A は、その生産のための合成法の開発に努力を求める強力な抗菌、抗真菌剤と増殖特性を展示する示されている自然製品です。グリニャール反応は oxazolyl methylmagnesium ブロマイドがフォーム hemiketal 中間.にラクトン カルボニルを攻撃する、この合成の重要なステップであります。

グリニャール反応を広く適用すると、副反応基板の性質によって発生することができます、新しい合成を設計するとき考慮に入れする必要があります。

たとえば、基板は、カルボニル、基板と、エノラートを降伏、グリニャール試薬が基本、deprotonating として反応できます。までの作業、時に、出発原料を回収します。また、ベータ水素脱離反応がとれる場所、アルコールにカルボニルの還元に 。

これらの副反応を抑制するには、希土類塩 cerium(III) 塩化物塩がカルボニルの有するを強化、カルボニル酸素と調整反応に追加など。これは順番により、目的の製品を与えるためカルボニルに追加するグリニャール試薬、不必要な製品の率を減らします。

たとえば、cyclohexenone と cyclopentylmagnesium 塩化と反応、ベータ水素除去製品を支配する、セリウム 3 塩化物が追加されなかった場合。ただし、セリウム塩の存在下で同じ反応を実行すると、必要な付加物が高収率で得られます。

ゼウスのグリニャール反応入門を見てきただけ。今、グリニャール反応の原理を理解する必要があります実験、および一部のアプリケーションを実行する方法。見てくれてありがとう!

Results

精製した製品が次の1H-NMR スペクトルあるはず: 1H NMR δ 7.23 739万 (m, 5 H)、6.60 (d、 J = 16.0 Hz、1 H)、6.23 (dd、 J = 6.4 Hz、1 H)、5.84 m (1 H)、5.14-5.20 (m, 2 H)、4.35 (q、 J = 6.4 Hz、1 H)、2.37 2.43 (m, 2 H)1.9 (br s, 1 H)。

Applications and Summary

この実験は、ハロゲン化アリール/アルキルからグリニャール試薬を合成する方法とグリニャール試薬を使用して新しい炭素-炭素結合を構築するカルボニル化合物への求核付加を実行する方法を説明しました。

グリニャール反応は合成化学の世界ではされている、大学の研究室、国立研究所、製薬会社で使用されます。単純なグリニャール試薬、市販されているが、しばしば回ユニークで特殊なグリニャール試薬が必要。グリニャール反応では、合成化学者必要な化合物を芳香族またはアルキル ハロゲン化物からアクセスすることができます。カルボニルに求核付加加え、グリニャール試薬は他の求電子化合物の大規模な様々 な組み合わせで求核剤として使用できます。抗増殖特性、強力な抗細菌、抗真菌性を示す天然物 phorboxazole A の合成専門のグリニャール試薬の例を見つけることが。

Figure 3
図 1.Phorboxazole A

グリニャール試薬を生成する別の方法は、マグネシウム ハロゲン交換経由です。このメソッドは、必要なグリニャールを生成するマグネシウムを使用する代わりにあらかじめ作られたグリニャール試薬を使用します。グリニャール試薬を使用頻度の高いマグネシウム ハロゲン交換がの - PrMgCl と- PrMgBr、どちらも市販されています。マグネシウム ハロゲン交換は、広範な官能基許容値1を展示する示されています。その結果、このメソッドは、高機能のグリニャール試薬を生成する有用な方法であると証明しました。通常グリニャール試薬と反応する官能基を持つハロゲン化アルキル/アリールは、するグリニャール試薬マグネシウム ハロゲン交換経由で使用できます。アルキルクロライド、ニトリル、エステルはマグネシウム ハロゲン交換の際にそのまま残ります。さらに、ヨウは選択的に臭化物の存在下でマグネシウム ハロゲン交換を受けることができます。

Figure 4

図 2.マグネシウム ハロゲン交換

グリニャール試薬は一般に求核試薬として機能し、カルボニル化合物に追加が、副反応はグリニャールとカルボニル使用の性質によって起こります。一般的な側の反応は、ウルツ ・ フィッティッヒ カップリング、グリニャール試薬がカップル自体二量体を形成します。立体大型の Grignards やカルボニル求核付加をやりがいのあります。立体大型基板と潜在的な結果、追加の不在またはカルボニル水素化物 viaΒββ 転送の削減。Enolizable プロトン、カルボニルの存在を採用すると、競争力のあるカルボニル enolization のために挑戦求核付加反応することができます。これらの副反応を抑制し、求核付加反応を促進する一般的な方法は、添加物として希土類塩、特に CeCl3を使用することです。希土類塩 (酸素を集め)、oxophilic、従って彼らはカルボニル酸素に調整し、カルボニルの有するを増やします。シクロペンチルホモログ MgCl cyclohexenone に添加は、第三級アルコールを与えるだろうが、代わりに、カルボニルが少なく二次アルコールを与えることが期待されます。LaCl3を追加することによって、必要なグリニャール加算を支持してこの側の反応を抑制できます。

Figure 5
図 3.希土類塩昇格グリニャール追加

References

  1. Angew. Chem. Int. Ed.,2003, 42, 4302.

Figure 2

1. グリニャール試薬の生成

  1. 炎ドライ電磁攪拌棒丸底フラスコ。
  2. マグネシウムを追加 (1.1 Mg 当量) 丸底フラスコに。
  3. 少量のヨウ素を追加 (私2、いくつかの結晶)。ヨウ素添加が mg 取り外し MgO の表面に任意の MgO を削除するために使用できる Mg、ハロゲン化アリール/アルキル接触し反応します。開始と超音波またはヨウ化メチルまたは 1, 2, dibromoethane を追加することができます。
  4. 反応混合物を氷浴で 0 の ° C の冷却します。
  5. ゆっくりと臭化アリルの THF (1 M) ソリューションを追加 (1 当量) マグネシウムの丸底フラスコに。
  6. 臭化アリルのソリューションを追加すると、室温で 3 h の反応混合物をかき混ぜます。

2 求核付加反応

  1. 丸底フラスコ炎乾燥別で追加トランス桂皮アルデヒド (0.85 当量) THF (0.5 Mトランス桂皮アルデヒドに関して) と 0 ° C に涼しい
  2. ゆっくりとグリニャール試薬 (臭化アリル マグネシウム) の THF 溶液をトランス桂皮アルデヒド - ソリューションに追加します。
  3. 添加後氷の水浴を削除することによって部屋の温度に反応混合物を暖かいし、4 時間撹拌します。
    1. トランス桂皮アルデヒドの消失を探して TLC による反応の進行を監視します。
  4. 反応終了後、混合物を氷浴で 0 の ° C をクールします。
  5. 塩化アンモニウム (NH4Cl) の飽和水溶液との反応をゆっくりと癒します。
  6. 漏斗に混合物を転送し、酢酸エチル 3 で水の層を抽出 x。
  7. 有機層を組み合わせるし、水で洗って塩水 (塩化ナトリウムの飽和水溶液ソリューション)。
  8. 無水 MgSO4、有機層フィルター、および回転蒸発によって溶媒を蒸発させる乾燥。
  9. フラッシュのカラム ・ クロマトグラフィによる原油残渣を浄化します。

グリニャール反応は有機合成における炭素炭素結合の形成に役に立つツールです。

この反応は、世紀以上前彼となったヴィクトル ・ グリニャールというフランスの化学者によって 1912 年にノーベル賞を報われる発見されました。

グリニャール反応は、2 つの手順で構成されています。最初のステップは、マグネシウム金属、通常削りの形で現在の organohalide に反応しています。これは、有機マグネシウム ハロゲン別名グリニャール試薬の形成に します。

2 番目のステップはこの試薬とアルデヒドやケトン、エステルなどのカルボニルを含む化合物との反応、化合物によって異なります使用、二次または第三アルコール、有機の部分両方の試薬から成るとカルボニルを含む化合物が生成されます。

このビデオでは、allylmagnesium 臭化物、化学実験室で頻繁に使用されるグリニャール試薬を準備するためのステップ バイ ステップ プロトコルを紹介します。これ、アルコールを取得するトランス桂皮アルデヒドとこの試薬を反応するため手順が続きます。最後に、この反応のアプリケーションのカップルを見ていきます。

添加試薬、炎ドライ 50 mL フラスコ、水の痕跡をすべて削除する攪拌棒、する前に、窒素雰囲気下で室温に冷却してから。これはグリニャール試薬は湿気に非常に敏感な非常に重要です。

次に、マグネシウムのオーブン乾燥、金属から酸化マグネシウムの任意のコーティングを削除することによって、反応の開始を容易にするヨウ素のいくつかの結晶を追加します。その後、24 mL の無水 thf を追加します。

、発熱を軽減するために氷の水のお風呂にフラスコを置き、攪拌しながら、徐々 に注射器を介して臭化アリルを追加します。氷水浴からフラスコを取り出し部屋温度.に達するまで反応混合物ができ、反応の完了を確認するのにには、臭化アリルの消費量を監視するのにガスクロマトグラフィーを使用します。

グリニャール反応が使用の準備ができて、反応の次のステップに備えます。炎乾燥 200 mL フラスコに追加バー トランス桂皮アルデヒドと 30 mL の無水 thf 中の攪拌し、窒素雰囲気下で攪拌します。これは、グリニャール試薬が滅ぼされ、カルボニルを含む化合物と反応しない水分の存在のように重要です。

0 度でトランス桂皮アルデヒド - ソリューションをかき混ぜるし、グリニャール試薬を含むフラスコのヘッド スペースに挿入されるもう一方の端に、ヘッド スペースにダブル先端針を挿入します。、桂皮アルデヒドから窒素で満たされたバルーンを削除し、グリニャール フラスコに窒素行を追加します。

桂皮アルデヒドにグリニャール試薬を転送する窒素ラインで肯定的な圧力を適用します。追加が完了したら、ダブル先端針を風船の添付ファイルに置き換える、冷水浴を削除および室温で攪拌します。反応が完了するかどうかを調べる、トランス桂皮アルデヒドの消費量を監視するのに薄層クロマトグラフィーを使用します。

反応が完了したことが判明、0 ° に混合物を冷却しを攪拌しながら慎重に飽和塩化アンモニウム水溶液ソリューションと酢酸エチル. 50 mL 30 mL を追加漏斗を使用して層を分離し、酢酸エチル 3 50 mL の部分で水の層を抽出します。漏斗に有機抽出物を組み合わせるし、50 mL 飽和水溶液塩化ナトリウム水溶液で洗います。

硫酸マグネシウム、その固体をフィルターの約 500 mg を追加することによって結合された有機物層から水の痕跡を削除、追加の酢酸エチルですすいでください。減圧下で混合物を集中し、フラッシュのカラム ・ クロマトグラフィを使用して原料を浄化します。

製品の構造を確認するには、2 mg 0.5 mL 重水素化溶媒の乾燥材を溶解し、プロトン NMR で分析します。

実験手順の例を見ている、グリニャール反応のいくつかの有用なアプリケーションをみましょう。

Phorboxazole A は、その生産のための合成法の開発に努力を求める強力な抗菌、抗真菌剤と増殖特性を展示する示されている自然製品です。グリニャール反応は oxazolyl methylmagnesium ブロマイドがフォーム hemiketal 中間.にラクトン カルボニルを攻撃する、この合成の重要なステップであります。

グリニャール反応を広く適用すると、副反応基板の性質によって発生することができます、新しい合成を設計するとき考慮に入れする必要があります。

たとえば、基板は、カルボニル、基板と、エノラートを降伏、グリニャール試薬が基本、deprotonating として反応できます。までの作業、時に、出発原料を回収します。また、ベータ水素脱離反応がとれる場所、アルコールにカルボニルの還元に 。

これらの副反応を抑制するには、希土類塩 cerium(III) 塩化物塩がカルボニルの有するを強化、カルボニル酸素と調整反応に追加など。これは順番により、目的の製品を与えるためカルボニルに追加するグリニャール試薬、不必要な製品の率を減らします。

たとえば、cyclohexenone と cyclopentylmagnesium 塩化と反応、ベータ水素除去製品を支配する、セリウム 3 塩化物が追加されなかった場合。ただし、セリウム塩の存在下で同じ反応を実行すると、必要な付加物が高収率で得られます。

ゼウスのグリニャール反応入門を見てきただけ。今、グリニャール反応の原理を理解する必要があります実験、および一部のアプリケーションを実行する方法。見てくれてありがとう!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE