Реактивы Гриньяра в синтезе спиртов

9 заданий

Какой карбонил — такой спирт

linkОпора

Урок 202. Реактивы Гриньяра: получение и строение — получать реактив Гриньяра и знать его ограничения
Урок 200. Восстановление карбонильных соединений: NaBH₄ и LiAlH₄ — выбирать гидрид для восстановления

Реактив Гриньяра (урок 202) присоединяется к карбонильной группе так же, как гидрид-ион в уроке 200, но вместо атома водорода приносит углеродный фрагмент. Поэтому реакция одновременно создаёт новую связь C–C и превращает карбонильное соединение в спирт. Тип спирта определяет карбонильное соединение: из формальдегида получается первичный спирт, из других альдегидов — вторичный, из кетонов — третичный.

Как выбрать карбонил для нужного спирта

Формальдегид даёт первичный спирт \(\ce{RCH2OH}\), цепь которого на один атом углерода длиннее, чем у R.
Любой другой альдегид даёт вторичный спирт.
Кетон даёт третичный спирт.
Этиленоксид даёт спирт \(\ce{RCH2CH2OH}\), цепь которого длиннее на два атома. Несимметричный эпоксид реактив атакует по менее замещённому атому.
Углекислый газ после подкисления даёт карбоновую кислоту.

Нуклеофильный атом углерода реактива атакует атом углерода группы C=O

Ацетон, углекислый газ и этиленоксид с этилмагнийбромидом

Примеры

1. Вторичный спирт из альдегида. Этилмагнийбромид присоединяется к пентаналю, и после обработки кислотой получается гептан-3-ол.

2. Первичный спирт из формальдегида. Фенилмагнийбромид присоединяется к формальдегиду, и получается бензиловый спирт: атом углерода формальдегида становится группой \(\ce{CH2OH}\).

3. Третичный спирт из кетона. Метилмагнийиодид присоединяется к циклопентанону, и получается третичный спирт — 1-метилциклопентанол.

errorСначала эфир, потом вода

Реактив и карбонильное соединение смешивают в сухом эфире. Кислоту или раствор хлорида аммония добавляют только после окончания реакции, чтобы протонировать алкоголят.

edit_noteПопробуйте сами

Какой спирт даст этилмагнийбромид с бутаноном?

expand_moreПоказать решение

3-Метилпентан-3-ол: кетон даёт третичный спирт, у карбинольного атома которого две этильные и одна метильная группа.

Сложные эфиры и ретросинтез

Сложный эфир восстанавливается гидридом дважды (урок 200), и реактив Гриньяра он тоже присоединяет дважды. Поэтому из сложного эфира получается третичный спирт с двумя одинаковыми группами у карбинольного атома. Разобрав эту реакцию, мы научимся планировать синтез спирта реакцией Гриньяра от конца — от карбинольного атома.

Как работать со сложными эфирами и планировать синтез

Сложный эфир присоединяет две молекулы реактива и даёт третичный спирт с двумя одинаковыми группами R: промежуточный кетон реагирует с реактивом быстрее, чем исходный эфир.
Эфир муравьиной кислоты (формиат \(\ce{HCOOR'}\)) с двумя молекулами реактива даёт вторичный спирт \(\ce{R2CHOH}\), а эфир угольной кислоты (карбонат) с тремя молекулами — третичный спирт \(\ce{R3COH}\).
Чтобы спланировать синтез, мысленно разорвите одну из связей C–C у карбинольного атома: получатся реактив Гриньяра и карбонильное соединение.
Две одинаковые группы у третичного карбинольного атома подсказывают путь через сложный эфир и два эквивалента реактива.

Сложный эфир превращается в кетон, а кетон — в третичный спирт

Примеры

1. Формиат. Этилформиат присоединяет две молекулы этилмагнийбромида, и получается вторичный спирт с двумя этильными группами — пентан-3-ол.

2. Карбоновая кислота из углекислого газа. Бутилмагнийбромид присоединяется к углекислому газу, и после подкисления получается пентановая кислота: цепь удлиняется на один атом.

3. Ретросинтез третичного спирта. У 4-этилгептан-4-ола две одинаковые пропильные группы, поэтому его можно получить из метилпропаноата и двух эквивалентов пропилмагнийбромида. Другой путь — гептан-4-он и этилмагнийбромид.

errorСложный эфир не остановить на кетоне

Промежуточный кетон активнее исходного эфира и сразу присоединяет вторую молекулу реактива. Поэтому даже при недостатке реактива получается смесь третичного спирта и непрореагировавшего эфира.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст метилацетат с избытком фенилмагнийбромида?

expand_moreПоказать решение

1,1-Дифенилэтанол: две фенильные группы приходят из реактива, а метильная — из ацетильной части сложного эфира.

push_pinГлавное

Реактив Гриньяра присоединяется к C=O: формальдегид → первичный спирт (цепь +1), другие альдегиды → вторичные, кетоны → третичные, этиленоксид → первичный спирт (цепь +2; несимметричный эпоксид атакуется по менее замещённому атому), \(\ce{CO2}\) → кислота. Сложный эфир присоединяет две молекулы RMgX (через кетон) → третичный спирт с двумя одинаковыми группами; формиат → вторичный спирт, карбонат — три молекулы. Ретросинтез: разорвите связь C–C у карбинольного атома.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.