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格氏试剂在有机合成中的使用注意事项

吉林凯美化学科技有限公司

2021/8/17 8:44:05
1912年,法国化学家格利雅(Victor Grignard)因发现了有机镁试剂及其参与的反应在有机合成中的应用而获得了诺贝尔化学奖,因此有机镁试剂也称为格氏试剂,格氏试剂参与的反应被称为格氏反应,这也是众多化学党们学习的经典人名反应。
格氏试剂是格利雅试剂的简称,以发现者V.A.Grginard名字命名。性质很活泼,易与水、二氧化碳、醇、醛、酮、酯、胺以及环氧化合物等反应,生成各种类型的有机化合物,产率一般均较高。通式为RMgX,R是烷基、芳基或别的有机基,X是氯、溴、碘。例如CH3MgI、C2H5MgBr和C6H5MgCl(Br)的醚溶液等。格氏试剂是有机合成化学中的重要试剂,在元素有机化合物合成中也有广泛应用。使用时要严格防止与湿空气接触,并注意着火的危险。

格氏试剂在化学反应中应用广泛。

在制备格氏试剂和做反应的时候,玻璃仪器一定要干燥,需要事先烘干除水,反应全程在惰性气体氛围下进行,除此之外,以下几点还需要着重注意:

01 Mg的选择

  • 尽量不要用镁粉,一是反应太剧烈,二是镁粉表面容易形成氧化膜,不利于格氏试剂生成;
  • 尽量用镁屑,预处理方法:用百分之十的盐酸洗刷后立即抽滤,再用丙酮冲洗,真空干燥,氮气保护下保存,备用。

02 引发

  • 可用碘单质、或者制备好的格氏试剂作为引发剂;
  • 温度对于引发非常重要,在室温下引发,不加引发剂的时候,直接加入少量卤代烃的溶液,如果观察到反应液变浑浊并且温度上升,则表明引发成功。如果没有成功引发,可稍微加热一下,也可以再加入引发剂引发,比如加入碘单质,并用吹风机稍加热;
  • 引发的时候可以先只加引发剂,观察到温度明显上升后,待冷却下来再加入卤代烃。

03 格氏试剂的制备

  • 引发后生成格氏试剂的时候,温度会明显升高,高温下容易发生偶联,注意控制温度在合适的范围内,对于活性比较高的卤代物,一般控制在0-20度;
  • 卤代物使用之前先纯化,在加入到反应体系之前,一定要用反应溶剂稀释8-10倍后(质量比、体积比均可,重点是要稀释),再用恒压漏斗缓慢滴加;
  • 卤代物加入的时候要剧烈搅拌,将镁表面形成的格氏试剂冲刷到反应溶液中;
  • 滴加不要过快,控制滴加速度,具体的滴加速度根据反应体系的温度实时调整,一般不要超过2秒1滴。

04 溶剂

  • 反应使用的溶剂需为无水溶剂,Adamas可提供相应的无水超干溶剂。
  • 格氏反应一般以四氢呋喃为溶剂,选取四氢呋喃,因为沸点较高;
  • 在一些四氢呋喃会同反应产物络合的场合,需要使用烃类溶剂,但引发较为困难,需要耐心等待,相比而言,使用甲苯作为溶剂引发会快很多,但甲苯沸点太高,不易除去;
  • 如果卤代烃含有双键的时候,使用己烷作为溶剂,防止双键交联。

05 淬灭

格氏反应结束后,剩余的格氏试剂要进行淬灭,一般用水、冰醋酸、饱和氯化铵溶液等,各有优缺点。
  • 对有机物的后处理来说,用饱和氯化铵溶液收率高、残留少、淬灭反应温和,但含氮的废水不好进行环保处理;
  • 用冰醋酸处理,产生的废水方便环保处理,淬灭反应温和,但冰醋酸会有残留可能会影响到后面的反应;
  • 用水处理的话,比较简单,但反应剧烈,升温很快易产生副反应。

06 萃取

反应结束、淬灭之后就可以萃取了,萃取溶剂首先考虑溶剂对产物的溶解度,之后再考虑溶剂沸点等其他因素,常用的萃取溶剂有乙酸乙酯、二氯甲烷等,二氯甲烷后续浓缩除去溶剂比较方便,但萃取的时候容易发生乳化现象,这时候就需要师兄师姐们的丰富经验来解围了。






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