Grignard Reaksiyonu

Grignard reaksiyonu, organik sentezde karbon-karbon bağlarının oluşumu için yararlı bir araçtır.

Bu reaksiyon, bir asırdan fazla bir süre önce, 1912'de Nobel Ödülü'ne layık görülen Victor Grignard adlı bir Fransız Kimyager tarafından keşfedildi.

Grignard reaksiyonu iki adımdan oluşur. İlk adım, bir organohalojenitin genellikle dönme şeklinde bulunan magnezyum metali ile reaksiyona sokulmasıdır. Bu, bir organomagnezyum halojenür AKA Grignard reaktifinin yerinde oluşumuna yol açar.

İkinci adım, bu reaktif ile aldehit, keton veya ester gibi karbonil içeren bir bileşik arasındaki reaksiyondur ve kullanılan bileşiğe bağlı olarak, hem reaktiften hem de karbonil içeren bileşikten organik kısımlardan oluşan ikincil veya üçüncül bir alkol üretilir.

Bu videoda, kimya laboratuvarlarında sıkça kullanılan bir Grignard reaktifi olan alilmagnezyum bromür hazırlamak için adım adım bir protokol göstereceğiz. Bunu, ikincil bir alkol elde etmek için bu reaktifin trans-sinnamaldehit ile reaksiyona sokulması prosedürü izleyecektir. Son olarak, bu reaksiyonun birkaç uygulamasına bakacağız.

Reaktiflerin eklenmesinden önce, tüm su izlerini gidermek için 50 mL'lik bir şişeyi ve karıştırma çubuğunu alevle kurutun, ardından nitrojen atmosferi altında oda sıcaklığına soğutun. Grignard reaktifleri neme karşı çok hassas olduğu için bu çok önemlidir.

Daha sonra, metalden herhangi bir magnezyum oksit kaplamayı çıkararak reaksiyonun başlamasını kolaylaştıracak fırında kurutulmuş magnezyum çevirileri ve birkaç iyot kristali ekleyin. Daha sonra, 24 mL susuz THF ekleyin.

Üretilen ısıyı azaltmak için şişeyi bir buzlu su banyosuna yerleştirin ve karıştırarak şırınga ile yavaşça alil bromür ekleyin. Daha sonra şişeyi buzlu su banyosundan çıkarın ve reaksiyon karışımının oda sıcaklığına ulaşmasına izin verin. Reaksiyonun tamamlanmasını sağlamak için, alil bromür tüketimini izlemek için gaz kromatografisi kullanın.

Grignard reaksiyonu kullanıma hazır olduğunda, reaksiyondaki bir sonraki adıma hazırlanın. Alevle kurutulmuş 200 mL'lik bir şişeye ekleyin ve çubuk trans-sinnamaldehit ve 30 mL susuz THF'yi karıştırın ve bir nitrojen atmosferi altında karıştırın. Bu önemlidir, çünkü nem varlığında Grignard reaktifi yok edilecek ve karbonil içeren bileşik ile reaksiyona girmeyecektir.

Trans-sinnamaldehit çözeltisini 0 derecede karıştırın ve diğer ucu Grignard reaktifini içeren şişenin üst boşluğuna sokulacak şekilde üst boşluğuna çift uçlu bir iğne sokun. Azot dolu balonu sinnamaldehitten çıkarın ve Grignard şişesine bir nitrojen hattı ekleyin.

Grignard reaktifini sinnamaldehit içine aktarmak için nitrojen hattı ile pozitif basınç uygulayın. Ekleme tamamlandıktan sonra, çift uçlu iğneyi bir balon eki ile değiştirin, soğuk banyoyu çıkarın ve oda sıcaklığında karıştırın. Reaksiyonun tamamlanıp tamamlanmadığını belirlemek için, trans-sinnamaldehit tüketimini izlemek için ince tabaka kromatografisi kullanın.

Reaksiyonun tamamlandığı belirlendikten sonra, karışımı 0 dereceye kadar soğutun ve karıştırırken dikkatlice 30 mL doymuş sulu amonyum klorür çözeltisi ve 50 mL etil asetat ekleyin. Katmanları bir ayırıcı huni kullanarak ayırın ve sulu katmanı üç adet 50 mL porsiyon etil asetat ile çıkarın. Organik özleri ayırıcı hunide birleştirin ve 50 mL doymuş sulu sodyum klorür çözeltisi ile yıkayın.

Yaklaşık 500 mg magnezyum sülfat ekleyerek birleşik organik katmanlardan su izlerini çıkarın, ardından katıyı süzün ve ilave etil asetat ile durulayın. Karışımı düşük basınç altında konsantre edin ve flaş kolon kromatografisi kullanarak ham malzemeyi saflaştırın.

Ürünün yapısını doğrulamak için, 2 mg kurutulmuş materyali 0.5 mL döteryumlu çözücü içinde çözün ve proton NMR ile analiz edin.

Şimdi örnek bir laboratuvar prosedürü gördüğümüze göre, Grignard reaksiyonunun bazı yararlı uygulamalarını görelim.

Phorboxazole A, güçlü antibakteriyel, antifungal ve antiproliferatif özellikler sergilediği gösterilen ve üretimi için sentetik prosedürler geliştirme çabalarına yol açan doğal bir üründür. Grignard reaksiyonu, bir oksazolil-metilmagnezyum bromürün bir hemiketal ara ürün oluşturmak için bir lakton karbonile saldırdığı bu sentezin önemli bir adımında kullanılır. Grignard Reaksiyonu yaygın olarak uygulanırken, substratın doğasına bağlı olarak yan reaksiyonlar meydana gelebilir ve yeni bir sentez tasarlanırken dikkate alınmalıdır.

Örneğin, substrat engellenmiş bir karbonil ise, Grignard reaktifi bir baz olarak reaksiyona girebilir, substratı protondan arındırabilir ve bir enolat verebilir. Çalışmanın ardından, başlangıç malzemesi geri kazanılır. Alternatif olarak, karbonilin alkole indirgenmesine yol açan bir beta-hidrit eliminasyon reaksiyonu gerçekleşebilir.

Bu yan reaksiyonları bastırmak için, tuzların karbonil oksijen ile koordineli olarak karbonil elektrofilikliğini arttırdığı reaksiyona seryum(III) klorür gibi lantanit tuzları eklenir. Bu da Grignard reaktifinin istenen ürünü vermek için karbonile eklenmesini sağlar ve istenmeyen ürünlerin oranını azaltır.

Örneğin, siklopentalmagnezyum klorür ve sikloheksenon arasındaki reaksiyonda, seryum üç klorür eklenmezse, beta-hidrit eliminasyon ürünü baskındır. Bununla birlikte, aynı reaksiyon seryum tuzu varlığında gerçekleştirildiğinde, istenen ilave ürün yüksek verimde elde edilir.

Az önce JoVE'nin Grignard reaksiyonuyla tanışmasını izlediniz. Artık Grignard reaksiyonunun ilkelerini, bir deneyin nasıl gerçekleştirileceğini ve bazı uygulamalarını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!