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1912年，法國化學(xué)家格利雅（Victor Grignard）因發(fā)展了有機鎂試劑及其參與的反應(yīng)在有機合成中的應(yīng)用而獲得了諾貝爾化學(xué)獎，有機鎂試劑也稱為格氏試劑，格氏試劑參與的反應(yīng)被稱為格氏反應(yīng)，這也許是眾多化學(xué)黨們學(xué)習(xí)的第一個經(jīng)典人名反應(yīng)。格利雅是在他的老師Barbier的工作基礎(chǔ)上發(fā)展的格氏試劑和格氏反應(yīng)，相比Barbier反應(yīng)，格氏反應(yīng)操作更簡便，應(yīng)用更廣泛，是非常重要的碳碳鍵生成方法。

圖 1 格氏反應(yīng)的應(yīng)用

值得一提的是，這里還體現(xiàn)了極性翻轉(zhuǎn)的化學(xué)思想，即親電性的鹵代烷在和金屬鎂作用后，生成了親核性極強的格氏試劑，可以和各種常見的親電試劑如醛、酮、亞胺、酯、環(huán)氧、二氧化碳等發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)用非常廣泛。下面將分制備方法、應(yīng)用舉例等來簡要介紹格氏反應(yīng)。

一，格氏試劑的制備

1，格氏試劑的傳統(tǒng)制法也是眾多有機化學(xué)親們必須掌握的方法：鹵代烴和金屬鎂在干燥的乙醚或者四氫呋喃中制備，加熱引發(fā)，有時候需要加入碘幫助引發(fā)。這也是應(yīng)用最多的格氏試劑制備方法。

2，金屬-鹵素交換：比如說碘鎂交換，即用碘苯衍生物和異丙基格氏試劑反應(yīng)就可以制得相應(yīng)的苯基格氏試劑。

3，格氏試劑去質(zhì)子化：比如用乙基格氏試劑和乙炔反應(yīng)制得乙炔格氏試劑。這種制備方法用的相對較少。

4，有些難以制備的格氏試劑還可以通過有機鋰試劑和氯化鎂或者溴化鎂發(fā)生金屬交換制備。

格氏試劑的形成機理尚不清楚，目前大多數(shù)認為是自由基的過程。在溶液中也不是簡單的RMgX，而是幾種形式平衡共存，稱之為Schlenk平衡。

二，格氏試劑的應(yīng)用舉例

格氏試劑和醛酮反應(yīng)生成醇，在格氏反應(yīng)中，有時候也會加入CeCl₃，Ti(OiPr)₄等作為Lewis酸去活化醛酮等親電試劑，從而有助于格氏反應(yīng)的進行。格氏試劑與環(huán)氧反應(yīng)生成延長兩個碳單位的醇，和酯、酰氯、酸酐等反應(yīng)第一步生成酮，但往往不能停留在酮，酮馬上會和格氏試劑繼續(xù)反應(yīng)生成醇。格氏試劑和腈反應(yīng)則是制備酮的有效方法，和二氧化碳反應(yīng)形成羧酸，這都是基礎(chǔ)有機化學(xué)的內(nèi)容，想必大家都耳熟能詳，不再贅述。需要指出的是，烯丙型的格氏試劑會和烯、炔發(fā)生ene反應(yīng)得到新的格氏試劑。格氏試劑和不飽和醛酮一般會發(fā)生1,2-加成，當(dāng)有催化量的一價銅時，則會發(fā)生1,4-加成。也可以在金屬催化下和鹵代烴發(fā)生Kumada偶聯(lián)反應(yīng)，這些都是非常重要的碳碳鍵形成反應(yīng)，有機合成反應(yīng)中經(jīng)常會遇到。

這里舉兩個復(fù)雜天然產(chǎn)物全合成中的例子。2011年，北京大學(xué)化學(xué)院楊震教授在復(fù)雜天然產(chǎn)物五味子降三萜Schindilactone A 的全合成中，總共29步就有4次用到了格氏反應(yīng)，格氏反應(yīng)在碳碳鍵形成中的重要性可見一斑。

Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7195.

圖 2 Schindilactone A 的全合成

如圖所示，先甲基格氏試劑進攻酮羰基進而分子內(nèi)酯交換關(guān)上五元環(huán)內(nèi)酯，第二次是丁烯格氏試劑進攻酮羰基接著分子內(nèi)酯化，后面乙烯基格氏試劑進攻內(nèi)酯羰基，得到關(guān)鍵反應(yīng)RCM的前體，數(shù)步轉(zhuǎn)化后，得到不飽和醛，乙烯基格氏試劑化學(xué)選擇性立體選擇進攻醛羰基得到烯丙醇，最后再經(jīng)過數(shù)步轉(zhuǎn)化完成全合成?？梢钥闯?，每一步格氏反應(yīng)都在為碳鏈的延長或者環(huán)系的構(gòu)建發(fā)揮了重要的作用。

圖 3 兩次格氏反應(yīng)構(gòu)建五元內(nèi)酯環(huán)

圖 4 格氏反應(yīng)引入Pauson-khand反應(yīng)前體的側(cè)鏈

J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10120.

2015年，楊震教授課題組在復(fù)雜天然產(chǎn)物propindilactone G的全合成中也曾多次用到格氏反應(yīng)來構(gòu)建碳碳鍵。如圖3、圖4所示，在左邊五元內(nèi)酯環(huán)的構(gòu)建中，作者就曾經(jīng)兩次用到甲基格氏試劑的反應(yīng)，首先甲基格氏試劑和醛反應(yīng)，引入第一個甲基，氧化后又和第二個甲基格氏試劑反應(yīng)，引入偕二甲基的同時也關(guān)上了內(nèi)酯環(huán)，兩步的產(chǎn)率都在80%以上。而在關(guān)鍵的Pauson-khand反應(yīng)前體的側(cè)鏈引入時，也是采用了五個碳單位的格氏試劑對七元環(huán)酮羰基的進攻，產(chǎn)率81%。

三，手性格氏試劑

雖然格氏試劑發(fā)展較為成熟，應(yīng)用比較廣泛，但手性格氏試劑的研究卻很少，這里主要指的是手性碳直接和鎂相連的格氏試劑，這類試劑具有很強的手性誘導(dǎo)作用，但限制因素也很明顯，一是手性格氏試劑制備困難，二是在高溫等條件下手性格氏試劑很容發(fā)生消旋化。常用的方法是低溫下，用手性亞砜和格氏試劑交換來制備。如圖5所示，這里也推薦一篇關(guān)于手性格氏試劑的綜述，大牛Reinhard W. Hoffmann教授寫的，值得拜讀，Chem. Soc. Rev., 2003, 32, 225–230。

J. Org. Chem., 2002, 67, 7289

圖 5 手性格氏試劑的制備

總結(jié)

格氏反應(yīng)是有機化學(xué)中最經(jīng)典、最基本、最重要的碳碳鍵形成反應(yīng)之一，格氏試劑可以和各種常見的親電試劑如醛、酮、亞胺、酯、環(huán)氧、二氧化碳等發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)用非常廣泛，在有機合成和藥物合成中發(fā)揮著舉足輕重的作用，是有機化學(xué)各位親們必須重點掌握的反應(yīng)。