GL_19_Металлоорганика (О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин - Органическая химия в 4-х томах (Word)), страница 5

В качестве растворителя требуется простой эфир. Наиболее часто употребляется диэтиловый эфир, но если реакция идет плохо (например, с винилгалогенидами), то используют ТГФ, обладающий лучшей координационной способностью по отношению к RMgX, или высоко кипящие ди-(н-бутиловый) эфир или глимы СН₃О(СН₂СН₂)О)_n CH₃.

Иногда взаимодействие магния с галогенпроизводным начина­ется трудно. Тогда реакцию инициируют добавлением йода, 1,2-дибромэтана или другого очень активного в реакции с магнием орга­нического галогенида. При активации происходят следующие реакции:

В результате такого инициирования поверхность металлического магния становится более активной в реакции c основным галогенидом.

Реакционная способность RX уменьшается в ряду RI > RBr > RCl, причем алкилгалогениды более реакционноспссобны, чем арил- или винилгалогениды. Арильные реактивы Гриньяра очень хорошо получаются при низких температурах, если использовать активный магний, полученный in situ восстановлением MgCl₂ металли­ческим калием.

При получении реактивов Гриньяра аллильного и бензильного типа необходимо очень тщательно и непрерывно контролировать условия реакции, иначе произойдет сочетание вюрцевского типа:

2 CH₂=CH-CH₂Br + Mg à CH₂=CH-CH₂-CH₂-CH=CHC₂

Сочетания иногда можно избежать, применяя метод Барбье (получе­ние реактива Гриньяра в присутствии электрофила, с которым не­обходимо провести реакцию) или используя активный магний.

Механизм внедрения металлического магния по связи углерод-галоген, вероятно, включает стадию переноса электрона от магния к алкилгалогениду. Реакция происходит на поверхности металла (индекс "s"):

Образование алкильных радикалов при образовании реактивов Гринья­ра показано на основании изучения кинетики, стереохимии и соста­ва продуктов реакции, а также физическими исследованиями.

Симметричные диалкилмагниевые соединения можно получить из диалкилртути и металлического магния:

Однако такой метод весьма трудоемкий, и поэтому часто предпочитают метод, основанный на смещении равновесия Щленка (уравнение 19.11) путем добавления оснований Льюиса, образующих комплексы с MgCl₂, например, диоксана. Комплексы MgCl₂ выпадают в осадок. В упро­щенном виде процесс описывается следующей схемой:

При проведении реакции алкилхлоридов с магнием в бензоле хлорид магния выпадает в осадок самопроизвольно, например:

Из симметричных диалкилмагниевых соединений легко получить алкоксиды, диалкиламиды и алкилсульфпды алкилмагния:

Дииодметан с двумя молями магния дает димагниевое произ­водное, которое в реакциях ведет себя как карбеновый комплекс:

19.2.3. Магнийорганические соединения в органическом синтезе

19.2.3.а. Присоединение по кратным углерод-углеродным связям

В обычных условиях Реактивы Гриньяра к простым алкенам или внутренним алкинам (RCºCR) не присоединяются, а концевые алкины (RCºCH) при этом металлируются с замещением кислого ацетиленового протона на магний (см. раздел 6.3). Присоединение облег­чается в случае так называемых активированных олефинов, содержа­щих акцепторные труппы, например, CF₂=CF₂.

Однако, в реакциях внутримолекулярного присоединения могут участвовать даже неактивированные кратные связи:

Присоединение возможно н при наличии в молекуле соответст­вующим образом расположенной электронодонорной группы (RO, R₂N), способной оказывать внутримолекулярное содействие:

Аллильные реактивы Гриньяра (CH₂=CHCH₂MgX) в некоторых случаях присоединяются к простым алкенам и алкинам и при отсутст­вии внутримолекулярного содействия.

Реакции присоединения часто катализируются соединениями переходных металлов.

Если двойная связь активирована карбонильной группой (в -ненасыщенных карбонильных соединениях), то может произойти 1,2- или 1,4-присоединение:

В отличие от литийалкилов, которые дают в основном продукты 1,2-присоединения, реактивы Гриньяра более склонны к 1,4-присоединению. При добавлении к реактиву Гриньяра солей меди (I) образуются алкилмедные соединения, и выход 1,4-аддукта резко возрастает (ср. раздел 14.1.5.а). Направление реакции присоедине­ния зависит и от структуры субстрата. Так, с фенилмагнийбромидом  -дифенилвинилфенилкетон (ХVIII) дает продукт 1,4-присоединения, в то время как изомерный -дифенилвинилфенилкетон - про­дукт 1,2-присоединения.

С -ненасыщенными альдегидами реактивы Гриньяра реагиру­ют только по карбонильной группе.

19.2.3.6. Присоединения по кратным связям углерод-кислород и углерод-сера

Реактивы Гриньяра так же как и литийорганические соединения (раздел 19.1.4.6) присоединяются к альдегидам, кетонам, СО, СО₂, кетенам, сероуглероду и многим другим карбонильным и тиокарбонильным соединениям.

Присоединение к альдегидам и кетонам. Эта реакция очень хорошо известна как метод синтеза спиртов. Она обратима, особенно в случае пространственно затрудненных субстратов. Из формальдегида образуются первичные спирты, из других альдегидов - вторичные спирты, а из кетонов третичные спирты.

Механизм этих реакций исследовать довольно трудно, поскольку параллельно образованию спиртов протекает ряд других реакций, самыми важными из которых являются -металлирование и восстанов­ление карбонильных соединений до спиртов или пинаконов.

-Mеталлирование (енолизация) характерна для карбонильных соединений, имеющих достаточно кислые -водородные атомы. Для 1,3-дикетонов наблюдается только -металлирование:

Восстановление до спирта наблюдается в том случае, если реактив Гриньяра содержит -водородный атом. Принято считать, что эта реакция идет через шестицентровое переходное состояние.

Образование пинаконов происходит путем димеризации кетильных радикалов, образующихся при одноэлектронном восстановлении карбонильной группы:

Эта реакция катализируется примесями переходных металлов, концен­трация которых может быть порядка миллионных долей, но могут идти и в отсутствие катализаторов:

Несмотря на эти побочные процессы, неожиданное влияние микро­примесей и ряд других специфических трудностей, в настоящее время все же удалось выяснить некоторые детали механизма реак­ции магнийорганических соединений с карбонильной группой. Подроб­но изучалась, например, реакция бензофенона с неопентилмагнийбромидом. В этой реакции образуются с 20%-ными выходами бензопинакон и неопентан, а в ходе процесса по спектру ЭПР удается на­блюдать в растворе кетильный радикал бензофенонмагнийбромид, что указывает на радикальный SET-механизм (уравнение 19.12; R = (СН₃)₃ССН₂, R’ = C₆H₅). Добавки в реакционную смесь пара-динитробензола полностью подавляют образование пинаконов (это установлено для реакций, в которых R = CH₃ или трет-С₄Н₉), что можно объяснить исчезновением кетильного анион-радикала по реакции:

Однако присутствие пара-динитробензола не подавляет реакции при­соединения по карбонильной группе. Казалось бы, из этого следует вывод, что присоединение RMnX к С=О не идет через промежуточное образование кетила. Тогда можно полагать, что этот процесс осу­ществляется по механизму прямого полярного 1,2-присоединения:

Полярное 1,2-присоединение.

Однако на основании опытов по добавкам пара-нитробензола SET-механизм 1,2-присоединения все же исключить нельзя. Допустим, что в результате одноэлектронного переноса образуется радикальная пара, в которой алкильный и кетильный радикалы находятся близко один от другого в "клетке", стенками которой слу­жат молекулы растворителя (т.е. в пустой полости внутри раствори­теля). Чтобы образовался пинакон, два кетильных радикала должны встретиться, т.е. продиффундировать навстречу друг другу через стенки двух соседних клеток. Но в стенки клеток помимо молекул растворителя входят также и молекулы динитробензола, которые пере­хватывают кетильные радикалы (реакция 19.13) и подавляют обра­зование пинакона. Кетильный и алкильный радикалы могут также про­реагировать друг с другом, для чего им не нужно выходить из клет­ки (внутриклеточная рекомбинация). Тогда образуется продукт

1,2-присоединения.

SЕТ-механизм 1.2-присоединения.

Если процесс рекомбинации очень быстрый, то радикалы за время жизни могут не успеть прореагировать со стенками клетки, где находятся молекулы пара-динитробензола, и, следовательно, присоединение не будет подавляться добавками этого окислителя. Таким образом, отличить полярный механизм от радикального чрезвычайно трудно, и в настоящее время большинство исследова­телей придерживаются двойственной интерпретации, полагая, что механизм присоединения зависит от структуры как реактива Гриньяра, так и карбонильного соединения.

Присоединение к производным карбоновых кислот. С ацильными про­изводными R’COX ( Х = O^-, NR’’₂, OR’’, OCOR’’, Hal) реактивы Гриньяра реагируют аналогично литийорганическим соединениям (раздел 19.1.4.а).

Во всех этих реакциях образуются кетоны, но, как правило, их выход невелик, поэтому реакции не имеют широкого практического применения. Спирты образуются из кетонов присоединением второй молекулы RМgХ. При кислотной обработке продукта реакции реак­тива Гриньяра с амидами RR’C(OH)NR’’₂ обычно происходит от­щепление амина R’’₂NH, так что единственным продуктом реакции является кетон RCOR’.

Ранее считалось, что приведенные реакции имеют полярный ме­ханизм, но теперь представляется вероятным, что они могут протекать и по механизму одноэлектронного переноса, аналогично реакциям с участием альдегидов и кетонов.

Присоединение к тиoкарбoнильным соединениям. Аналогично литийорганическим соединениям (раздел 19.1.4.6) реактивы Гриньяра присоединяются по связи C=S путем "тиофильной" атаки.