有機(jī)金屬鎂化物等多種格氏試劑系列反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)與合成應(yīng)用論述

李 澤

（南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院藥學(xué)部，理學(xué)部化學(xué)系，福建廈門 201701）

有機(jī)金屬鎂化物等多種格氏試劑系列反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)與合成應(yīng)用論述

李 澤

（南京醫(yī)科大學(xué)康達(dá)學(xué)院藥學(xué)部，理學(xué)部化學(xué)系，福建廈門 201701）

格氏試劑從20世紀(jì)初被格林尼亞發(fā)現(xiàn)后，就一直是有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域最有價(jià)值、研究最多的試劑之一。以傳統(tǒng)有機(jī)金屬鎂化物為基礎(chǔ)，綜合論述普通格氏試劑，雙格氏試劑，多官能團(tuán)格氏試劑等多種格氏試劑的制備、性質(zhì)、反應(yīng)、合成應(yīng)用。

格氏試劑；有機(jī)金屬鎂化物；有機(jī)合成化學(xué)；性質(zhì)反應(yīng)

根據(jù)德國化學(xué)家施蘭克研究，普遍認(rèn)為格氏試劑的主要成分存在3種物質(zhì)間的平衡，通式為RMgX，一般溶于醚類溶劑中，以乙醚，四氫呋喃最為常見。由于EtOEt或THF中的O原子存在孤電子對，在路易斯酸堿電子理論中譯為Lewis base；而Mg原子的1s22s22p63s2的電子排布與電荷半徑之比在堿土金屬中都是最高的，當(dāng)形成Mg2+時(shí)共價(jià)性質(zhì)傾向很大，且具有一定的空軌道，充當(dāng)Lewis acid易與Lewis base形成高位絡(luò)合物而穩(wěn)定存在。而本身—Et 有一定位阻，以至于為環(huán)狀的THF可以更好的絡(luò)合，效果更優(yōu)。格氏試劑在溶劑重點(diǎn)穩(wěn)定存在形式見圖1?？捎糜谌軇┗脑噭┙Y(jié)構(gòu)見圖2.

圖1 格氏試劑在溶劑中的穩(wěn)定存在形式

圖2 可用于溶劑化的試劑

一般來說，金屬都是容易帶正電荷的，電離能大于電子親和能，Mg也不例外，碳鎂電負(fù)性相差1.3，C—Mg鍵是高度極化的共價(jià)鍵，當(dāng)形成Mg2+與X結(jié)合時(shí)，因?yàn)辂u素的電負(fù)性以及強(qiáng)吸電子作用，導(dǎo)致Mg為正電荷中心，鹵素為負(fù)電荷中心；而與R基的給電子效應(yīng)相結(jié)合，使得MgX整體顯現(xiàn)出正電性，電子云偏向R基，R基電子云密度增大，最終顯現(xiàn)富電性。格氏試劑在參與化學(xué)反應(yīng)中充當(dāng)碳負(fù)離子。主要用來構(gòu)建C—C鍵的組合，可以用來延長碳鏈；大多數(shù)與其反應(yīng)的官能團(tuán)都有羰基，醛基，酯基，氰基，酰基，環(huán)氧基，內(nèi)酯，酸酐，硫酸及碳酸雙酯等[1-2]。

1 格氏試劑制備機(jī)理

格氏試劑生成普遍認(rèn)為是單電子轉(zhuǎn)移機(jī)理：反應(yīng)在金屬表面進(jìn)行，Mg先轉(zhuǎn)移一個(gè)電子給鹵代烴，生成的自由基負(fù)離子解離為鹵負(fù)離子和烷基自由基，后者在金屬表面與MgX·結(jié)合生成MgX，見圖3。

圖3 單電子轉(zhuǎn)移機(jī)理

2 化學(xué)性質(zhì)與反應(yīng)

2.1 極性重鍵反應(yīng)

（1） 與碳氧重鍵（羰基C=O）反應(yīng)，舉例說明見圖4。

圖4 與羰基反應(yīng)

（2） 與碳碳重鍵（C=C）反應(yīng)，舉例說明（見圖5）。

圖5 與碳碳雙鍵反應(yīng)

（3） 與環(huán)氧化合物和醚（ROR）反應(yīng)，舉例說明（見圖6）。

2.2 與醛酮加成

普遍機(jī)理見圖7。

2.3 羧酸及羧酸衍生物反應(yīng)

舉例說明見圖8。

3 結(jié)束語與展望

格氏試劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用廣泛制備的方法種類越來越多且高效簡易，這也是有機(jī)金屬鎂化物的重大突破。隨著發(fā)展需要，也用于藥學(xué)，醫(yī)藥領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究；

圖7 格氏試劑的醛酮反應(yīng)機(jī)理

而有機(jī)金屬鎂化物也不斷地引導(dǎo)著在Zn，Sn化物，Cd化物，In化物的類似研究與開發(fā)，是有機(jī)金屬領(lǐng)域的潛在能源與嶄新前景。

圖8 羧酸衍生物反應(yīng)

[1] Fieser L F，F(xiàn)ieser M.Reagent for organic synthesis[M].New York：John Wiley and Sons Inc，1967：415-424.

[2] Alsn S.Wingrove， Robert L.Caret.organic chemistry[M].New York：Harper ＆ Row.Publishers.Inc，1981，802.

Organometallic magnesium and other Grignard reagents series reaction chemical properties and synthesis application

Li Ze

Grignard reagents have been one of the most valuable reagents in the field of organic synthetic chemistry since they were discovered by Grignard at the beginning of the 20th century.The preparation，properties，reaction and synthesis of Grignard reagents such as common Grignard reagents，double Grignard reagents and multifunctional Grignard reagents are discussed in this paper on the basis of traditional organometallic magnesium compounds.

grignard reagents；organometallic magnesium compounds；general-polyfunctional groups；double Grignard reagents；organic synthetic chemistry

O643.32

B

1003-6490（2017）01-0132-02

2017-01-10

李澤（1997—），男，福建漳州人，本科在讀，從事化學(xué)與藥物化學(xué)研究工作。