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| 格氏反應 |
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格氏反應 是一種重要的有機 合成方法，可以用來製備許多類型(烴、醇、羧酸及某些金屬有機化合物等)的有機物。
基本信息
中文名稱 格氏反應 [1]
外文名稱 Grignard reaction
通用方法 溶劑的準備、鎂屑處理等 [2]]
物質影響 底物結構對格氏反映的影響等
操作要求 實驗引發階段、滴加反應液等
簡介
鹵代烴在無水乙醚或THF中和金屬鎂作用生成烷基鹵化鎂RMgX，這種有機鎂化合物被稱作格氏試劑(Grignard Reagent)。格氏試劑可以與醛、酮等化合物發生加成反應，經水解後生成醇，這類反應被稱作格氏反應(Grignard Reaction)。格氏試劑是有機合成中應用最為廣泛的試劑之一，它是由法國化學家格林尼亞(V.Grignard)發明的。
1871年，格林尼亞生於法國塞堡(Cherbourg Frace)。當他在里昂(Lyons)大學學習時，曾師從巴比亞(P.A.Barbier)教授。當時，巴比亞主要從事有機鋅化合物的研究，他以鋅和碘甲烷反應得到二甲基鋅，這種有機鋅化合物被用作甲基化試劑。後來，巴比亞又以金屬鎂替代鋅來進行嘗試，也獲得相似的金屬有機化合物，不過反應條件比較苛刻。於是。巴比亞便讓格林那繼續對有機鎂化合物的製備作深入研究。研究發現，用碘甲烷和金屬鎂在乙醚介質中反應可以方便地得到新的化合物，不經分離而直接加入醛或酮就會發生進一步反應，反應產物經水解後可以得到相應的醇。
後來的研究表明，烷基鹵化鎂(即格氏試劑)可以用於許多反應，應用範圍極廣，因而很快成為有機合成中最常用的試劑之一。
格氏試劑的發明極大地促進了有機合成的發展，格林尼亞因此而獲得1912年諾貝爾化學獎。
通常，各種鹵代烴和鎂反應都可以生成格氏試劑。不過，不同的鹵代烴與鎂反應活性有差異。一般來講，當烷基相同時，碘代烷最易反應，氟代烴活性最差RI > RBr > RCI >> RF
實際上還沒有人用氟代烴制格氏試劑。
當鹵素原子不變時，苄基鹵代烴和烯丙基鹵代烴活性最高，乙烯基鹵代烴活性最低:
ArCH2X、CH2=CHCH2X >3 o RX > 2 o RX >1 o RX > CH2=CHX
格氏試劑對水十分敏感，其次為CO2，最後為O2。事實上，凡是具有活潑氫的化合物都可以和格氏試劑反應，例如醇、末端炔烴、伯胺及羧酸等。因此，在製備格氏試劑時，應該使用無水試劑和乾燥的儀器。
格氏試劑與空氣中的氧氣會發生反應的方程式如下:
2 RMgX + O2 == 2 ROMgX
不過，在以乙醚作溶劑的格氏反應中，由於乙醚的蒸氣壓較大，反應液被乙醚氣氛所包圍，因而空氣中的CO2和O2氣體對反應的影響不明顯。
通用方法
溶劑的準備
⑴ 無水乙醚的製備
檢測過氧化物的方法:取5mL左右待處理的乙醚，加入等體積2%碘化鉀溶液並滴入幾滴稀鹽酸，振搖後若使澱粉溶液呈紫色，即表明乙醚中含有過氧化物(也可用澱粉-碘化鉀試紙檢驗;或者用5mL乙醚加1mL 10%碘化鉀溶液，振搖1min後如有過氧化物則放出遊離碘，水層則呈黃色，再加4滴0.5%澱粉液後，水層呈藍色則表示乙醚中有過氧化物)。
檢測水分的方法:在1mL乙醚溶液里加入約0.1g硫酸銅粉末，振盪後若硫酸銅粉末變成藍色則表示有水存在，或者採用卡爾菲休法直接檢測含水量，或者加入約3-4片二苯甲酮試劑，乙醚顏色變為漂亮的藍色說明沒有水存在，檢其含水量應≤0.06%時就能符合發生格氏反應的要求了。
去除過氧化物的方法:將乙醚轉入分液漏斗，加入相當於乙醚體積1/5的新配的FeSO4溶液(硫酸亞鐵溶液的製備:取100 mL水，慢慢加入6 mL濃硫酸，再加入60 g硫酸亞鐵溶解)，劇烈振搖，靜置分層，除去水相。然後，將除去過氧化物的乙醚分餾兩次(不論何時都不要將乙醚蒸乾)，每次都收集33℃~37℃餾分。
去除水份的方法:先用無水氯化鈣乾燥(一般情況下，只要加入足量的CaCl2後放置3、4天，過濾後就可以直接使用了)，再壓入鈉絲過夜，蓋上帶有毛細管的瓶蓋，以便讓產生的氫氣逸出。當壓入的鈉絲表面仍具有光澤或溶劑中不再冒泡，表明溶劑可以用于格氏反應。
乙醚須保存在棕色玻璃瓶中。除去過氧化物的乙醚久置後仍然會產生過氧化物，而且乙醚很容易吸收空氣中的水分。因此，處理後的乙醚應及早使用，不可久置。
⑵ 無水THF的準備
THF的水份越低越好，一般要在500ppm以下。工業生產中買回德國進口的THF一般不用乾燥的，因為水份都在200 ppm以下約100 ppm左右。或者買回工業級的THF用4A分子篩乾燥24~48h(使用之前，最好在300~400℃烘烤3小時活化後，在乾燥器里冷卻後直接放入要乾燥的溶劑里)，加入二苯甲酮作為指示劑，液體顏色變藍時說明乾燥好了。
鎂屑處理
把鎂帶表面的氧化膜用砂紙磨去，用剪刀把鎂帶剪碎成屑狀，再用10%的鹽酸加熱鎂屑至所有鎂屑表面為亮白色，並回流0.5h以徹底清洗去除表面的氧化膜。再用10%的鹽酸加入適量到鎂屑中攪拌，立即減壓抽濾，用丙酮沖洗鎂屑，65攝氏度下真空乾燥3h左右，N2保護下保存備用。
製備
關鍵是無水無氧操作。
N2保護的250mL四口燒瓶上，配置乾燥潔淨的攪拌器、恆壓滴液漏斗和帶有CaCl2和無水NaHCO3乾燥管的回流冷凝管。向四口燒瓶中置入29.2g(1.2mo1)鎂屑，用20mL?無水乙醚浸沒(所用儀器均需乾燥，溶劑和試劑都必須經過乾燥處理)。
攪拌下，先滴入約占總量10%的鹵代烴乙醚溶液(由0.1mol鹵代烴和適量無水乙醚配製而成)。如果反應液呈現混濁狀並且溫度上升，表明反應已經引發成功。如果沒有產生上述現象，則需要加入1~2小粒碘晶，並用電吹風微微加熱至回流(可用熱水浴加熱，切不可用明火加熱)碘的顏色開始漸漸消褪，溶液變混濁，反應即開始，迅速撤去加熱源。將餘下的鹵代烴乙醚溶液滴 應瓶中，滴速以維持反應液平穩沸騰為宜。此時要劇烈攪拌，這樣可沖刷掉在鎂表面形成的粘稠的格氏試劑，使鎂能和新鮮的鹵化物接觸良好順利反應。反應引發成功後滴加的速度不能太快，約1滴 / 2秒。此時應控制反應溫度，不能太高，用手背感覺其反應瓶壁的溫度稍稍有些燙手即可。
滴畢，再用小火加熱回流約半小時使反應完全，即得格氏試劑乙醚溶液(空氣中的氧會與格氏試劑發生緩慢的氧化，格氏試劑的乙醚溶液在暗室里會發出美麗的光，就是這個緣故。因此格氏試劑不可久置，通常隨制隨用)，其反應完成後顏色是發灰黑色的。若滴完以後燒瓶內仍有大量鎂屑沒反應完，可再加熱回流1~2小時。