I reagenti di Grignard , noti anche come organomagnesio misto , sono una classe di sostanze chimiche comunemente utilizzate nella sintesi organica , in particolare nella chimica fine , come nell'industria farmaceutica . Sono alogenuri di organomagnesio di formula generica R Mg X , dove R rappresenta un residuo organico , generalmente alchile o arile , e X rappresenta un alogeno , generalmente bromo o cloro, a volte iodio ed eccezionalmente fluoro . Essi sono stati scoperti alla fine del XIX ° secolo dal chimico francese Victor Grignard , che ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 1912 per questa scoperta, perché possono legare una vasta gamma di blocchi di costruzione per le molecole organiche. L'inserimento dell'atomo di magnesio tra l' alogeno e la catena di carbonio genera su quest'ultima un carbanione , che acquisisce così un'attività nucleofila per la probabile reazione con l'atomo di carbonio elettrofilo dei gruppi carbonile , cioe 'chiamata reazione di Grignard .
I reagenti Grignard sono prodotti facendo reagire alogenuri organici con magnesio metallico in soluzione in un etere perfettamente anidro . Questa reazione avviene sulla superficie del metallo, che generalmente è isolata dal solvente da uno strato di ossido di magnesio (MgO): l' inizio della reazione consiste nel rompere questo strato di passivazione per azione meccanica - sonicazione , raschiatura del magnesio. da un bastoncino - o da un prodotto chimico - ad esempio aggiungendo qualche goccia di iodio (I 2), iodometano (CH 3 I) o 1,2-diiodoetano (ICH 2 CH 2 I); l' 1,2-dibromoetano (BrCH 2 CH 2 Br) è particolarmente pratico perché la sua azione può essere seguita dall'osservazione di bolle di etilene (CH 2 = CH 2), mentre si forma il bromuro di magnesio MgBr 2, senza effetto sulla reazione:
Mg + BrC 2 H 4 Br→ C 2 H 4+ MgBr 2.La quantità di magnesio consumata da questi agenti attivanti è generalmente insignificante. Una piccola quantità di mercurio (II) cloruro (HgCl 2) forma un amalgama sulla superficie del magnesio, permettendogli di reagire. I dati empirici suggeriscono anche che la reazione avviene sulla superficie del metallo. Implica trasferimenti monoelettronici, il primo passo è simile a una reazione di Sandmeyer , durante la quale un elettrone viene trasferito dal magnesio ad un alogenuro arilico . Durante la reazione per formare i reagenti di Grignard, i radicali possono essere convertiti in carbanioni mediante un secondo trasferimento di elettroni.
È quindi possibile utilizzare il reagente di Grignard così formato per trasferire il suo magnesio su un alogenuro organico, che apre la strada alla formazione di un'ampia varietà di tali reagenti; una ben nota reazione di questo tipo coinvolge isopropilmagnesio cloruro ((CH 3 ) 2 CH - MgCl) Con bromuri o cloruri ad arile .
Nell'industria, i reagenti di Grignard vengono preparati in situ per l'uso diretto. Di solito, un residuo di una produzione precedente viene utilizzato per avviare la reazione che produce la consegna successiva. La formazione dei reagenti di Grignard è esotermica , il che richiede misure speciali su scala industriale.
La velocità di questa reazione diminuisce dallo iodio al cloro , quest'ultimo dando una resa migliore di quella del bromo o dello iodio. I fluoruri alchilici o arilici generalmente non reagiscono dando i reagenti di Grignard, tranne che con magnesio appositamente attivato ( metallo Rieke ); in generale, il magnesio di Rieke risolve il problema posto dalla passivazione con ossido di magnesio. Composti molto reattivi, come gli ioduri , possono subire reazioni collaterali , come una reazione di Wurtz . Questa reazione viene condotta in solventi nucleofili privi di atomi di idrogeno attivi, cioè in particolare senza tracce di acqua , come etere dietilico o eteri superiori come etere dibutilico , anisolo , tetraidrofurano (THF), o anche 2-metiltetraidrofurano (2-MeTHF). Due molecole di etere danno ciascuna un doppietto di elettroni a ciascuna molecola di Grignard per completare l' atomo di magnesio stabilizzatore di byte , che quindi adottano una geometria più o meno tetraedrica .
Alcuni reagenti di Grignard subiscono una reazione di ridistribuzione a contatto con alcuni solventi come 1,4-diossano per dare diorganomagnesio R 2 Mg( Equilibrio di Schlenk ):
2 R Mg X + diossano R 2 Mg + MgX 2 ( diossano ).Molti reagenti Grignard sono disponibili sul mercato in soluzione in etere dietilico , tetraidrofurano (THF) o anche 2-metiltetraidrofurano (2-MeTHF). Consentono l'introduzione di vari sintoni nella sintesi organica , dai più semplici come il metile (ad esempio cloruro –Cl, bromuro –Br e ioduro –I di metilmagnesio CH 3Mg–) a molecole più complesse, come trimetilsililmetilmagnesio cloruro (CH 3 ) 3 SiCH 2MgCl e bromuri di p -tolilmagnesio CH 3 (C 6 H 4 )MgBr e naphthylmagnesium , passando attraverso sostituenti insaturi come vinylmagnesium bromuri CH 2 = CHMgBr, allilmagnesio CH 2 = CH - CH 2MgBr o propinilmagnesio CH 3 –C≡CMgBr.
A causa dell'elevata sensibilità di questi reagenti all'umidità e all'ossigeno, sono stati sviluppati diversi metodi per testare la qualità dei prodotti prima del loro utilizzo. Questi test si basano generalmente sulla titolazione con reagenti protici anidri che possono essere pesati, come il mentolo in presenza di un indicatore colorato; un cambiamento di colore si osserva anche dalla reazione di un reagente di Grignard con, ad esempio, fenantrolina .