第五章 有机合成试剂

些新反应和新方法，在合成化学中占有重要地位。
◆有机合成试剂包含范围广，内容丰富，本章只介绍镁、锂、 铜、硼、磷、硅等几种元素的原子和碳原子直接相连所形
成的有机化合物及其应用。
5.1 有机镁试剂
◆有机镁化合物是金属有机化合物中最重要的一类
化合物， Grignard试剂是最重要的有机合成试剂
之一。
◆在Grignard试剂分子中，镁原子以共价键同碳原
1,4 -加成 38%
O C6H5CH=CH C C(CH3)3 + C2H5MgBr
O
① 干醚 ② H3O
C6H5CH CH2 CC(CH3)3 C2H5 1,4-加成 100%
◆ Grignard试剂与α，β-不饱和酸酯作用主要生成1，4加成产物。
O (C6H5)2CHCH2C OC2H5
C6H5MgBr + C6H5CH=CH C OC2H5 ② H2 O O
◆有机锂化合物中Cδ–---Liδ+，碳上具有部分负电荷，作为
亲核试剂与Grignard试剂类似，可以与极性双键、卤代烃及 活泼金属化合物进行反应。 ◆许多有机锂试剂参与的反应在乙醚溶液中进行。为避免碱性 的R-Li试剂夺取溶剂乙醚中的氢，反应通常在低温（-78C）
下进行。
（1）有机锂化合物与羰基化合物反应-醇的形成
n-C4H9Li
(CH3)3CC CH
H
(CH3)3CC CLi
+ n-C4H9Li
TMEDA THF
Li
92%
THF
N
+ PhLi C H H2
N
CH2Li
+ PhH
C H H
+ PhLi
THF
C H Li
+ PhH
5.2.2 有机锂化合物的特征反应
◆ R-Li试剂常以聚集体形式存在，有明显的碳-锂共价键特征。
◆有机锂试剂广泛应用于有机合成，多用作碱和亲核 试剂。有机锂试剂通常写为R-Li。
◆有机锂试剂能和大多数亲电试剂反应：进行夺氢反
应还是对亲电试剂亲核进攻取决于有机锂试剂本身、
亲电试剂及反应条件。
◆有机锂试剂反应活性比Grignard试剂大，一般来说 凡是Grignard试剂参加的反应， R-Li也能反应。 ◆由于有机锂试剂非常容易作为碱参与反应，所以在 有机合成中的应用受到限制。
无水四氢呋喃
◆用四氢呋喃作溶剂可避免歧化反应和偶联反应的 发生，因为四氢呋喃可与生成的Grignard试剂结
合使得过渡状态的生成受到抑制：
CH2=CH-MgBr H R X H S CH2=CH-MgBr S 溶剂与格氏试剂结合
C
C
过渡状态
② 用金属化法制Grignard试剂
◆当采用链状单取代末端炔烃或含有活泼氢的其他化合物时， 用金属化法制备Grignard试剂。
C4H9MgBr + H2C
O
CH2
CH2
干醚
C6H5CH2CH2OMgBr
C4H9CH2CH2OMgBr
H3O
C6H5CH2CH2OH
干醚
H3O
伯醇
CH3(CH2)4CH2OH 60%
RMgX + CH3 HC O
干醚
CH2
CH3CHCH2R OMgX
H3O
CH3CHCH2R OH
仲醇
RMgX +
MgBr + CH2=CH CH2Br
Et2O 室温
CH2CH=CH2 70.5%
n-C6H13MgBr + BrCH=CH2
FeCl3 THF, 0 oC
n-C6H13CH=CH2 83%
◆ Grignard试剂与多卤代烃的偶联也是增长碳链的方 法，一般认为有卡宾形成并参与历程：
MgBr + CHBr3 CH2
子相连。由于成键电子对移向电负性较大的碳原
子，所以Grignard试剂中的烃基是一种高活性的 亲核试剂，能发生加成、偶合和取代等反应。
◆由于Grignard试剂在合成中的重要作用，发明者
格利雅（Grignard）获得1912年诺贝尔化学奖。
5.1.1 Grignard试剂的制备和结构 ①用卤代烃RX制Grignard试剂.
OH
H3O
CH3
C
C6H5
C6H5 75%
OC2H5 3C2H5MgBr + C O C 2H 5 OC2H5
OC2H5 3C2H5MgBr
C2 H5 C C2H5
H3O
(C2H5)3C
OH
OMgBr
C2H5 C2H5 C C 2H5
H3O
88%
(C2H5)3C OH
+ C O
OC2H5
OMgBr
88%
CH2=CHX + n-C4H9Li
PhX + n-C4H9Li
N2, 无水Et2O
N2, 无水Et2O
CH2=CH
Li + n-C4H9X
PhLi + n-C4H9X
X: Br, I, 不包括Cl
（3）金属化反应（夺氢反应） 由烃和n-C4H9Li作用，也可以制备有机锂化合物，烃中 的氢原子被金属锂取代，这叫金属化反应。
Et2O
H3O+
+
CH3CH=CHCHO
CH3CH=CHCHC2H5
◆ α，β-不饱和酮的结构不同可能生成1，2-加成和1，4加成的混合物，也可能主要生成1，4-加成产物。
O ① 干醚 C2H5MgBr + CH3CH2=CH CCH3
②H3O
CH3CHCH2 C2H5
C2H5 O C CH3 + CH3CH=CH C CH3 OH 1,2 - 加成 41%
R C
O Li O Li
H2O/H
R R'
C O
R'
CO2Li
CO2H
MeLi THF, 0 C
o
O ① MeLi ② Me3SiCl ③ H3O+ Me
◆ Grignard试剂与羧酸作用产生的RCOOMgX的羰基不活泼， 不能继续与Grignard试剂反应，故不能用于酮的合成。
（3）有机锂化合物和金属卤化物的反应
RH + R'MgX
Et2O
RMgX + R'H
要求电负性R＞R'时 ，才能向生成物的方向进行。例如：
RC CH
+ +
C2H5 MgBr C2H5 MgBr CH3 MgX R`MgX
Et2O
RC CMgX
CH
MgX
+ + + +
C2H6 C2H6 CH4 R`H
Et2O
NH
+ +
Et2O Et2O
Et2O
OMgBr HCOC2H5 (CH2)3CH3
- Mg(Br)OC2H5
O OH ①CH3(CH2)3MgBr CH3(CH2)3CH(CH2)3CH3 H C (CH2)3CH3 ②H3O 85%
O 2C6H5MgBr + CH3C OC2H5
乙醚
OMgBr CH3 C C6H5 C6H5
HCHO OMgBr OH
H3 O+ H3 O+
+ +
CH3CHO (C6H5)2C=O
Et2O Et2O
(CH3)2CHCHCH3 (C6H5)3COMgBr
(CH3)2CHCHCH3 (C6H5)3COH
◆ Grignard试剂与α，β-不饱和醛作用主要生成1，2加成产物。
OH C2H5MgBr
◆同样由于位阻原因，有机锂化合物与α，β-不饱和酮的 加成1，2-加成为主，而Grignard试剂则是1，4-加成产 物为主：
PhMgX 1,4-
Ph2CHCH2COPh
PhCH=CHCOPh
PhLi 1,2-
PhCH=CHCPh2 OH
OMe O H OH H CHO
① n-C5H11Li ② H2O
① Grignard试剂与羰基化合物的加成反应
◆在合成上，Grignard试剂主要用于同羰基化合物反应以制 备醇。Grignard试剂同醛或酮的反应称为格氏反应。 加成水解结果：甲醛得伯醇，其他醛得仲醇，酮得叔醇。
MgCl
Et2O
CH2OMgCl
H3 O+
CH2OH
+
(CH3)2CHMgBr C6H5MgBr
RCN
R'MgX
R' R C NMgX
_
R'
H2O Mg(OH)X
R
C NH 酰亚胺
H2O HX
O R C R' + NH4X
亚胺水解生成羰基化合物！！！
② Grignard试剂与环氧化合物的反应
◆ G rignard试剂与环氧乙烷作用生成伯醇，碳链增加两个 碳原子：
C6H5MgBr + H2C O
第五章 有机合成试剂
1.有机镁试剂
6.有机硅试剂
2.有机锂试剂
有机合成试剂
5.有机硼试剂 3.有机铜试剂
4.膦叶立德
◆有机合成试剂包括元素有机试剂、金属有机试剂、过渡金
属有机试剂以及稀土金属有机试剂等。
◆这些试剂具有许多特殊的反应性能，对它们的研究、开发 和利用是现代有机合成的一个重要特征。通过这些试剂的 理论和应用研究，改变了传统的有机合成面貌，促进了有 机合成化学理论和实践的发展，开辟了现代合成化学的一
由于锂是电正性很高的金属，因此，有机锂试剂可同 某些电正性较低的金属卤化物在无水惰性溶剂里反应，以 制备该金属的有机金属化合物。
4RLi + SnCl4
5.2.1 有机锂化合物的制备
（1）卤代烷与金属锂反应
C4H9Cl + 2Li
无水乙醚或己烷 N2
C4H9Li + LiCl
Br + 2Li
无水乙醚 , N2
Li + LiBr
CH3Br + 2Li
干冰, N2, Et2O
CH3Li + LiBr
（2）卤化物和正丁基锂交换反应 芳基卤、乙烯基卤化物与金属锂反应较难，通常采用 卤化物交换法来制备相应的有机锂化合物，产率很好。
反应历程：
RCH2MgBr + CHBr3
RCH2MgBr + :CHBr
:CHBr + RCH2Br + MgBr2
RCH2CH: + MgBr2
RCH2CH:
RCH=CH2
同理有：
EtO RMgX + EtO CH OEt RCH(OEt)2
H2O/H -2EtOH
RCHO
5. 2 有机锂试剂
◆有机锂化合物与羰基化合物反应时，与Grignard试剂 相比，不易受到空间位阻影响。
O Me2CHMgBr + (Me2CH)2C=O
无水Et2O
(Me2CH)2CHOH + Me2CHCCHMe2
还原产物
65%
烯醇化产物
35%
Et
(Me2CH)3C OH
C2H5Li
OH
83%
O
OH
C2H5MgX
CH=CHBr + Mg H H CH=CHMgBr
无水四氢呋喃
CH2=CHMgBr
Et O 无水四氢呋喃 CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH2 无水 2 CH2=CH-CH2Br + Mg CH2=CH-CH2MgBr
偶合反应
CH2=CH-CH2MgBr
Cl
无水 Et2O
MgCl + Mg
◆与酰卤作用可使反应停留在生成酮的一步：
OMgX RCOCl + R'MgX R C Cl O
H2O
R
C
R'
R'
◆ Grignard试剂与二氧化碳作用生成羧酸：
O (CH3)3CMgCl + O C 干冰 O (CH3)3C COMgCl H2 O O (CH3)3C C OH 69%~70%
◆ Grignard试剂与腈作用也生成酮：
OMe O H OH H
OH
（2）有机锂化合物和CO2、羧酸的反应-酮的形成
RLi + O C O O Li R C O 稳定的羧基阴离子
RLi
O Li R2C O Li
H /H2O
R2C=O + 2LiOH
与Grignard试剂产物羧酸不同！
R'Li
R'Li+ RC
O OH
-R'H
RC
O Li O
O
RCH2CH2CH2OMgX
RCH2CH2CH2OH
伯醇
③ Grignard试剂与卤代烃的偶联反应 ◆ Grignard试剂与卤代烃偶联是合成烃的重要方法， 也是增长碳链的方法。
Grignard试剂与饱和一卤代烃作用制得的烃产率较
低，但与烯丙基卤化物偶联在室温下即可得到较高产 率的末端烯烃。
CH2=CHCH2MgBr + CH2=CHCH2Br CH2=CHCH2CH2CH=CH2 73%
① 干醚
◆在催化量的铜盐存在下，Grignard试剂与α，β-不饱和 酮或酯反应，以良好的收率生成1，4-加成产物。
COOCH3
O
MgCl CuCl, (CH3)2S
CH3MgI Cu2I2 乙醚，
O
COOCH3
◆ Grignard试剂与羧酸衍生物-酯作用生成醇---两次加成。
O CH3(CH2)3MgBr + H C OC2H5
N MgX
ROH
ROMgX
◆关于Grignard试剂的结构，一直有许多争论。 目前认为在乙醚溶液中，可能以几种组分的某 种平衡体系而存在。
OEt2 Mg OEt2 X OEt2
RX + Mg
Et2O
R R Mg
OEt2
X
R Mg R
OEt2 + OEt2
X Mg X
OEt2 OEt2
5.1.2 Grignard试剂的反应
◆当R为烷基、卤代活泼芳烃时，用无水乙醚作溶剂。
RX + Mg 无水 Et2O
或四氢呋喃
Br BrMg Cl + Mg
Et2O
RMgX
Cl
◆ 当R为CH2=CH-,CH2=CH-CH2-和卤代来自百度文库活泼芳烃时，不用 无水乙醚作溶剂而是用四氢呋喃作溶剂，因为：
HC CH + CH2=CH2
无水Et2O
歧化反应