Reactivo de Grignard

Los reactivos de Grignard , también conocidos como organomagnesio mixto , son una clase de productos químicos comúnmente utilizados en síntesis orgánica , particularmente en productos químicos finos , como en la industria farmacéutica . Son haluros de organomagnesio de fórmula genérica R Mg X , donde R representa un residuo orgánico , generalmente alquilo o arilo , y X representa un halógeno , en general bromo o cloro , a veces yodo y excepcionalmente flúor . Fueron descubiertas a finales del XIX ° siglo por el químico francés Victor Grignard , que recibió el Premio Nobel de Química en 1912 por este descubrimiento, ya que pueden obligar a una amplia variedad de bloques de construcción de las moléculas orgánicas. La inserción del átomo de magnesio entre el halógeno y la cadena de carbono genera un carbanión sobre esta última, que adquiere así una actividad nucleófila al probable reaccionar con el átomo de carbono electrófilo de los grupos carbonilo , que 'llamamos reacción de Grignard' .

Preparación

Los reactivos de Grignard se producen haciendo reaccionar haluros orgánicos con magnesio metálico en solución en un éter perfectamente anhidro . Esta reacción tiene lugar en la superficie del metal, que generalmente se aísla del solvente por una capa de óxido de magnesio (MgO): el inicio de la reacción consiste en romper esta capa de pasivación por acción mecánica - sonicación , raspado del magnesio. mediante una varilla, o un producto químico, por ejemplo, añadiendo unas gotas de yodo (I 2), yodometano (CH 3 I) o 1,2-diyodoetano (ICH 2 CH 2 I); el 1,2-dibromoetano (BrCH 2 CH 2 Br) es particularmente práctico porque su acción puede ser seguida por la observación de burbujas de etileno (CH 2 = CH 2), mientras que se forma bromuro de magnesio MgBr 2, sin efecto sobre la reacción:

Mg + BrC 2 H 4 Br→ C 2 H 4+ MgBr 2.

La cantidad de magnesio consumida por estos agentes activadores es generalmente insignificante. Una pequeña cantidad de cloruro de mercurio (II) (HgCl 2) forma una amalgama en la superficie del magnesio, lo que le permite reaccionar. Los datos empíricos también sugieren que la reacción tiene lugar en la superficie del metal. Implica transferencias monoelectrónicas, siendo el primer paso similar a una reacción de Sandmeyer , durante la cual se transfiere un electrón del magnesio a un haluro de arilo . Durante la reacción para formar los reactivos de Grignard, los radicales se pueden convertir en carbaniones mediante una segunda transferencia de electrones.

Reacción de formación de un reactivo de Grignard, aquí un bromuro .

Entonces es posible utilizar el reactivo de Grignard así formado para transferir su magnesio a un haluro orgánico, lo que abre el camino a la formación de una amplia variedad de tales reactivos; una reacción conocida de este tipo involucra cloruro de isopropilmagnesio ((CH 3 ) 2 CH - MgCl) Con bromuros o cloruros a arilo .

En la industria, los reactivos de Grignard se preparan in situ para uso directo. Por lo general, se usa un residuo de una producción anterior para iniciar la reacción para producir la siguiente entrega. La formación de los reactivos de Grignard es exotérmica , lo que requiere medidas especiales a escala industrial.

La velocidad de esta reacción disminuye de yodo a cloro , dando este último un rendimiento mejor que el del bromo o el yodo. Los fluoruros de alquilo o arilo generalmente no reaccionan para dar reactivos de Grignard, excepto con magnesio especialmente activado ( metal Rieke ); en general, el magnesio de Rieke resuelve el problema que plantea la pasivación con óxido de magnesio. Los compuestos muy reactivos, como los yoduros , pueden sufrir reacciones secundarias , como la reacción de Wurtz . Esta reacción se lleva a cabo en disolventes nucleofílicos desprovistos de átomos de hidrógeno activo, es decir, en particular sin trazas de agua , como el éter dietílico o éteres superiores como el éter dibutilo , el anisol , el tetrahidrofurano (THF) o incluso el 2-metiltetrahidrofurano. (2-MeTHF). Dos moléculas de éter dan cada una un doblete de electrones a cada molécula de Grignard para complementar el estabilizador de bytes del átomo de magnesio, que adoptan así una geometría más o menos tetraédrica .

Coordinación de un reactivo de Grignard en THF .

Ciertos reactivos de Grignard experimentan una reacción de redistribución al entrar en contacto con ciertos disolventes como el 1,4-dioxano para dar diorganomagnesio R 2 Mg.( Equilibrio de Schlenk ):

2 R Mg X + dioxano R 2 Mg

\ rightleftharpoons

+ MgX 2 ( dioxano ).

Ejemplos de

Muchos reactivos de Grignard están disponibles en el mercado en solución en éter dietílico , tetrahidrofurano (THF) o incluso 2-metiltetrahidrofurano (2-MeTHF). Permiten la introducción de varios sintones en síntesis orgánica , desde los más simples como el metilo (por ejemplo cloruro –Cl, bromuro –Br y yoduro –I de metilmagnesio CH 3Mg–) a moléculas más complejas, como cloruro de trimetilsililmetilmagnesio (CH 3 ) 3 SiCH 2MgCl y bromuros de p -tolilmagnesio CH 3 (C 6 H 4 )MgBr y naftilmagnesio , pasando por sustituyentes insaturados tales como vinilmagnesio bromuros CH 2 = CHMgBr, alilmagnesio CH 2 = CH - CH 2MgBr o propinilmagnesio CH 3 –C≡CMgBr.

Debido a la alta sensibilidad de estos reactivos a la humedad y al oxígeno, se han desarrollado varios métodos para probar la calidad de los productos antes de su uso. Estas pruebas se basan generalmente en la valoración con reactivos próticos anhidros que se pueden pesar, como el mentol en presencia de un indicador de color; También se observa un cambio de color por reacción de un reactivo de Grignard con, por ejemplo, fenantrolina .

Notas y referencias

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