O reacție Grignard este o reacție de adăugare între o halogenură de organomagneziu și un compus organic care poartă o grupare carbonil , de obicei o aldehidă sau o cetonă , pentru a da respectiv un alcool secundar sau un alcool terțiar . Organomagnezian halogenuri se numesc reactivi Grignard și au generic formula R 3 - Mg X , în care R 3 este în mod tipic un alchil rest ., vinil sau arii , și X reprezintă halogen , cel mai adesea brom Br sau clor Cl, uneori iod I. Reactivii Grignard sunt puternic bazici și reduc R 2 - CHO aldehide și R 2 –CO - R 1 cetone pentru a forma alcoolii R 3 R 2 CHOH și R 3 R 2 R 1 COH. O reacție tipică Grignard pe o cetonă R 1 –CO - R 2 cu o bromură R 3 –MgBr are următoarea formă:
Este un instrument important în sinteza organică pentru formarea de legături carbon-carbon , dar și legături carbon-fosfor , carbon-staniu , carbon-siliciu sau chiar legături carbon-bor . Aceste reacții sunt utilizate industrial pentru producerea de alcooli sau, de asemenea, în industria farmaceutică . Deoarece acești compuși sunt sensibili la solvenții protici , reacțiile Grignard trebuie să aibă loc într-un mediu anhidru , în general în dietil eter uscat sau tetrahidrofuran .
Reacții Grignard și reactivi Grignard au fost descoperite în 1900 de către Victor Grignard , un chimist francez care a primit 1912 Premiul Nobel pentru Chimie pentru reactivi Grignard sunt similare. Organolitiumului reactivi deoarece ambele sunt puternice nucleofili capabile să formeze noi C - C obligațiuni . Nucleofilicitatea este crescută prin înlocuirea substituentului alchil cu o grupare amidă . Amidele astfel de halogenuri de magneziu sunt numite baze Hauser (in) .
Electronegativitatea de carbon , care este χ C = 2.55 pe scara Pauling , este mai mare decât cea a metalelor substituenților , astfel încât carbon - metalic legătura este -C δ- M δ + polarizată ; acest atom de carbon se comportă în nucleofil atacând atomul de electrofil de carbon prezent într-un pol de legare un grup carbonil . Se crede că reacția de adăugare corespunzătoare implică în general două molecule de reactiv Grignard care formează un intermediar de reacție ciclic cu șase atomi.
Reactivii Grignard congestionați pot acționa prin transfer cu un singur electron. Se presupune că există căi sintetice similare pentru celelalte reacții induse de acești reactivi Grignard, cum ar fi formarea de legături carbon- fosfor , carbon- staniu , carbon- siliciu sau chiar legături carbon- bor .
Reacțiile Grignard au loc în general în soluție într-un eter , în special eter etilic și tetrahidrofuran .
O limitare a reactivilor Grignard este că aceștia nu reacționează ușor cu halogenuri de alchil printr- un mecanism de substituție nucleofilă bimoleculară ( S N 2 ). Pe de altă parte, participă cu ușurință la reacțiile de transmetalare :
R - MgX + AlX → Al - R + MgX 2.Reactivii Grignard disponibili comercial sunt deosebit de utili în această utilizare deoarece această cale sintetică depășește problema inițierii reacției.
Este important să îndepărtați toate urmele de apă și aer din mediul în care se efectuează o reacție Grignard, deoarece reactivii Grignard sunt rapid distruși prin protonoliză (en) sau prin oxidare . Deoarece majoritatea acestor reacții sunt efectuate în dietil eter anhidru sau tetrahidrofuran , reacțiile secundare datorate aerului sunt limitate de stratul protector format de vaporii solventului. Se recomandă ca aceste reacții să se desfășoare într-o atmosferă inertă de azot sau argon .
Reacțiile Grignard sunt capabile să dea alcooli primari , secundari sau terțiari , în funcție de tipul de carbonil utilizat . De esterii da alcoolii terțiari prin adiția a doi echivalenți de reactiv Grignard , pentru a forma o cetonă intermediară, care reacționează imediat înainte de a fi izolat. Cu dioxid de carbon CO 2un acid carboxilic R 3 COOH este format. În afară de aldehide , cetone și esteri , este de asemenea posibil să se utilizeze reactivi Grignard cu nitrili -CsN, imine > C = N-, epoxizi , tioesteri , etc.
Cel mai frecvent utilizat Grignard reacția este alchilarea de aldehide și cetone , de exemplu , folosind bromură de vinilmagneziu CH 2 = CH - MgBr :
Reacțiile Grignard găsesc multiple aplicații industriale. Până la interzicerea acestor aditivi pentru combustibili , aceștia au jucat un rol important în producerea compușilor tetraetil-plumb Pb (C 2 H 5 ) 4. Astăzi, sinteza mai multor medicamente implică reactivi Grignard, cum ar fi producția de naproxen sau cea de tamoxifen :
Pe lângă legăturile carbon-carbon, reacțiile Grignard fac posibilă producerea de legături între carbon și alte elemente . De Compușii organoboron utilizați în reacțiile Suzuki sunt deosebit de notabile în acest sens.
Reacțiile cu halogenuri metalice permit, de asemenea, producerea de legături între atomi de carbon și hetero. Reactivii Grignard reacționează într-adevăr cu mulți electrofili metalici, așa cum este ilustrat prin transmetalare cu clorură de cadmiu CdCl 2 oferind un dialchilcadmiu:
2 R 1 MgX + CdCl 2→ R 1 2 Cd + 2 MgXCl.Compușii de dialchilcadmiu sunt utilizați pentru prepararea cetonelor din halogenuri de acil :
2 R 2 C (O) Cl + R 1 2 Cd→ 2 R 2 C (O) R 1 + CdCl 2.Spre deosebire de ceea ce se observă cu halogenurile metalice, reactivii Grignard nu reacționează, în general, cu halogenurile organice. Pe de altă parte, pot participa la reacțiile de cuplare C - C în prezența catalizatorilor metalici. Astfel, nonylmagnesium bromură CH 3 (CH 2 ) 8 MgBrreacționează cu para- clorobenzoat de metil ClC 6 H 4 COOCH 3pentru a da acid para- nonilbenzoic CH 3 (CH 2 ) 8 C 6 H 4 COOHîn prezența tris-acetilacetonatului de fier (III) (en) Fe (acac) 3, După tratare cu hidroxid de sodiu NaOH pentru a hidroliza esterul ; în absența catalizatorului feric, reactivul Grignard ar ataca gruparea ester pe halogenură de acil .
Clorura de nichel NiCh 2în tetrahidrofuran este, de asemenea, un bun catalizator pentru cuplarea halogenurilor de arii cu reactivii Grignard. Tetraclorcuprat dilitiului Li 2 CuCl 4este, de asemenea, un catalizator eficient pentru cuplarea halogenurilor de alchil: se obține prin amestecarea clorurii de litiu LiCl și a clorurii de cupru (II) CuCl 2în THF. Cuplare Kumada permite stireni substituiți.