导论
有机金属化合物含有碳–金属键。锂和镁都是非常正电性的金属,故而有机锂和有机镁试剂中的 Li–C 或 Mg–C 键高度向碳极化。它们是很强的亲核试剂,可进攻羰基以给出醇,同时形成新的C–C键。
有机锂试剂参与的反应
以甲基锂与醛的反应为例。加成步骤的轨道图示显示了 C–Li 键有多么极化,这意味着在有机金属化合物中亲核试剂是其中的碳原子,它进攻亲电试剂的碳原子使我们得到一根新C–C 键。
PS:电负性C 2.5, Li 1.0, Mg 1.2,两种金属都比碳的电负性小得多,且 Li–C 键极化更高。
有机金属试剂对醛和酮的加成反应,与一般的对羰基的亲核加成一样,但我们需要注意反应分两步进行。
如上,反应条件为:1. MeLi, THF;2. H2O;从机理我们可以很明确地看到每步条件给出的产物;
第一步反应在 THF 溶剂中,向醛中加入MeLi,MeLi加成到醛上,得到一个烷氧基阴离子盐。
然后,第二步加入水,使烷氧基阴离子盐质子化。
第一步是绝对不能有水的,因为水会非常快速地将有机金属试剂质子化为烷烃,醛没有什么机会;
由于有机锂太过活泼,经常需要在低温,通常是 –78 °C (固态 CO2/ 干冰 的升华温度) 下,在非质子溶剂例如 Et2O 或 THF 中使用。水、醇等质子溶剂都含有酸性质子,而非质子溶剂,如醚则没有。PS:在这一部分不得不提一个博主:有机合成大菜籽,当年就是他的一篇文章让我认识了他。要注意有机锂试剂和四氢呋喃以及乙醚在室温下会反应,我们在今天第二篇第三篇文章中将转载分享。有机锂也会与氧气反应,因此它们的处理需要在干燥、惰性气氛的氮气或氩气中进行。其他常用,并可购买的有机锂试剂还包括正丁基锂,LiHMDS等。它们也都可以与醛和酮反应。注意,对醛的加成给出仲醇;而对酮的加成给出叔醇。有机镁试剂(RMgX),又称之为格氏试剂,由 Victor Grignard(1871–1935) 在里昂大学发现,因为这个发现,它获得了 1912 年的诺贝尔奖。格式试剂和有机锂试剂一样,它们会也以相似的方式和醛酮反应。一些简单的格氏试剂,例如甲基氯化镁MeMgCl, 和苯基溴化镁PhMgBr, 在市面上都是可购买的。下图展示了PhMgBr 与醛的反应。有机锂和格氏试剂这两类有机金属试剂与羰基化合物的反应,是构建 碳–碳键最重要的反应之一,从业人员是很难拒绝的。