Hợp chất cơ magie

1. KHÁI NIỆM

2. ĐIỀU CHẾ

3. HÓA TÍNH

1. KHÁI NIỆM

Hợp chất CƠ KIM là loại hợp chất hữu cơ có

chứa liên kết cacbon - kim loại.

Các kim loại kiềm (Li, Na, K); kim loại kiềm thổ (Mg, Ca); kim loại chuyển tiếp (Zn, Cd) có khả năng tạo dẫn xuất cơ kim bền vững. Các gốc hữu cơ liên kết với kim loại có thể là ankyl, ankenyl hoặc aryl. ❖ Hợp chất cơ magie thuộc loại hợp chất cơ

kim chứa kim loại magie (Mg)

Ví dụ: R-MgCl(Br): C2H5MgCl

CH3MgBr

Ar-MgBr: C6H5MgBr

Hợp chất cơ Magie là hợp chất cơ kim thường gặp (dạng RMgX) và có nhiều ứng dụng

❖Phân loại: Hợp chất cơ kim được phân thành hai

loại

+ Loại đơn giản CH3CH2Na etyl natri

(C2H5)2Zn dietyl kẽm

(CH3)2Ca dimetyl canxi

+ Loại hỗn tạp

CH3CdCl metyl cadmi clorua

C6H5MgBr phenyl magie bromua

2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ❖Tác dụng kim loại với dẫn xuất halogen Phản ứng thực hiện trong môi trường ete khan và trong khí quyển nitơ hoặc argon để tránh ẩm, tránh có mặt oxy và CO2 vì các chất này có thể phản ứng với hợp chất cơ kim.

Ete khan

+ 2Li

CH3Br

CH3Li + LiBr metyl liti

Ete khan

CnH2n+1X + Mg

CnH2n+1MgX

CH3CH2Br + Mg

CH3CH2MgBr etyl magie bromua

2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ

❖ Tác dụng hợp chất cơ kim hoặc muối kim loại

khác

Ví dụ, điều chế cơ thuỷ ngân từ cơ magie

−MgCl2

CH3CH2MgCl + HgCl2

Điều chế hợp chất cơ kẽm từ hợp chất cơ thuỷ ngân:

CH3CH2HgCl etyl thuỷ ngân clorua

(CH3CH2)2Hg + Zn ⎯→ (CH3CH2)2Zn + Hg

3. HÓA TÍNH NHẬN XÉT CHUNG: + Các nguyên tố C, Mg, X trong phân tử RMgX khác nhau nhiều về độ âm điện, các liên kết R−Mg+ và Mg+→X− đều phân cực mạnh do vậy khả năng hoạt động hoá học của hợp chất cơ magie rất cao.

+ Trong các phản ứng hoá học, phân tử RMgX bị phân cắt

dị ly tạo cacbanion R− theo sơ đồ sau: +

+

+

−

− R − MgX ⎯→ R− + MgX ❖ R− sẽ tham gia chủ yếu vào hai loại phản ứng chính: - Phản ứng với các hợp chất có hydro linh động trong đó anion R− đóng vai trò một bazơ mạnh. - Phản ứng cộng nucleophil vào trung tâm C=O, -CN hoặc thế SN2 vào hợp chất R'X trong đó R− đóng vai trò tác nhân nucleophil.

3.1. Phản ứng với hợp chất có hydro linh động (H−A)

❖ Phản ứng chung:

- Phản ứng với nước:

R−−Mg+X + HO−H ⎯→ RH + HO−Mg−X

- Phản ứng với axit vô cơ HX:

R−−Mg+X + X−H

⎯→ RH + X−Mg−X

- Phản ứng với ancol:

R−−Mg+X + RO−H ⎯→ RH + RO−Mg−X

- Phản ứng với phenol:

R−−Mg+X + ArO−H ⎯→ RH + ArO−Mg−X

3.1. Phản ứng với hợp chất có hydro linh động (H−A)

- Phản ứng với axit cacboxylic:

R−−Mg+X + RCOO−H ⎯→ RH + RCOO−MgX

- Với ankin-1:

R−−Mg+X + R−CCH ⎯→ RH + R−CC−MgX

- Phản ứng với amoniac:

'

R−−Mg+X + NH2−H ⎯→ RH + NH2−Mg−X

- Phản ứng với amin bậc 1:

R−−Mg+X + R−NH−H ⎯→ RH + R−NH−Mg−X

Đây là phương pháp xác định hàm lượng hydro linh động trong hợp chất hữu cơ (sử dụng hợp chất cơ magie là CH3MgI và đo thể tích khí CH4 sinh ra để tính toán)

3.2. Các phản ứng cộng AN Hợp chất cơ magie dễ dàng tham gia phản ứng cộng với hợp

❖Cộng hợp vào andehit, xeton

chất có chứa nhóm C=O, −CN với vai trò như tác nhân Nu

Hợp chất ancolat magie dễ dàng bị thuỷ phân tạo ancol:

ete khan

❖ Cộng hợp vào andehit, xeton

Phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn và có thể được viết gọn theo sơ đồ:

Tùy từng nhóm cacbonyl mà thu được rượu có bậc khác nhau:

- Nếu phản ứng với andehit formic thì tạo thành ancol bậc 1

- Từ andehit R'CHO sẽ tạo ancol bậc 2:

- Từ xeton R’−CO−R” sẽ tạo thành ancol bậc 3:

❖Cộng hợp vào este

Hợp chất cơ magie RMgX cộng hợp vào nhóm cacbonyl C=O của este tạo xeton

ete khan

xeton được tạo ra phản ứng với RMgX, nếu thủy phân sẽ tạo ra ancol bậc 3

ancol bËc 3

❖Cộng hợp vào hợp chất clorua axit

ete khan

Nếu nhiệt độ phản ứng thấp (-60oC) thì phản ứng chỉ tạo xeton, vì ở điều kiện đó hợp chất cơ magie RMgX không phản ứng với xeton

Phản ứng của hợp chất RMgX với clorua axit RCOCl xảy ra tương tự như phản ứng với este tạo xeton và sản phẩm cuối sau thủy phân là ancol bậc 3

❖Cộng hợp vào hợp chất nitryl R’CN

Hợp chất imin dễ dàng bị thuỷ phân tạo xeton:

Phản ứng cộng hợp vào liên kết -CN cũng xảy ra tương tự như phản ứng cộng hợp vào hợp chất cacbonyl C=O

❖Cộng hợp vào hợp chất ete vòng (epoxit)

Phản ứng cộng hợp vào liên kết -CN cũng xảy ra tương tự như phản ứng cộng hợp vào hợp chất cacbonyl C=O

ete khan

- Với các vòng không đối xứng, tác nhân nucleophil R công vào nguyên tử cacbon bậc thấp hơn

tấn

❖Cộng hợp vào cacbondioxit O=C=O

Phản ứng cộng nucleophil R với một trong hai liên kết O=C=O của phân tử CO2, tạo muối của axit cacboxylic, thuỷ phân muối tạo ra axit cacboxylic

ete khan

thuỷ phân tạo axit cacboxylic tăng 1 C:

3.3. Phản ứng với oxy điều chế rượu bậc 1

Sau đó thuỷ phân tạo ancol bậc 1:

Con đường tổng hợp cơ magie

, ete khan Sản phẩm:

ancol, xeton, axit

Hợp chất liên kết bội C=O, CN, O2,...

3.4. Phản ứng Thế SN2

halogen RX, cacbonion của R−Mg+X đóng vai trò tác nhân

Hợp chất cơ magie tham gia phản ứng thế SN2 với dẫn xuất

nucleophil, phản ứng cần có CoCl2 xúc tác

Phản ứng chỉ thực hiện được với các RX có khả năng

allylclorua

phản ứng SN2 cao

Phản ứng được dùng để tổng hợp hydrocacbon

NỘI DUNG CẦN NHỚ VỀ HỢP CHẤT CƠ MAGIE

1. Khái niệm

2. Phương pháp Điều chế

3. Tính chất hóa học

- Phản ứng với hợp chất có H linh động

- Phản ứng cộng như tác nhân Nu

- Phản ứng với O2 điều chế rượu

- Phản ứng thế

- .....