第五章 有机合成试剂有机合成试剂包括元素有机试剂、金属有机试剂、过渡金属有机试剂以及稀土金属有机试剂等。
它们具有许多特殊的反应性能，对它们的研究，开发和利用是当代有机合成的一个重要特征.它们改变了传统的有机合成面貌,促进了有机合成化学理论和实践的发展,也正是他们开发了有机合成化学的一些新反应和新方法.他们在有机合成中占有重要地位.有机合成试剂包含的范围广泛,内容丰富,绝非本章所能叙述得了的.这里只介绍镁,锂,铜,硼,磷,硅等几种元素的原子和碳原子直接相连所形成的有机化合物,其中以有机镁化合物应用较为普遍.5.1 有机镁试剂有机镁化合物是金属有机化合物中最重要的一类化合物,在有机合成上是非常重要的一类试剂.在格氏试剂分子中,镁原子以共价键同碳原子相连.由于成键电子对移向电负性较大的碳原子,所以格氏试剂中的烃基是一种高活性的亲核试剂,能发生加成,偶合和取代等反应.由于Grignard 试剂在合成中的重要作用，试剂的发明者格林尼亚（Grignard ）获1912年的诺贝尔化学奖。
5.1.1 Grignard 试剂的制备和结构 １.用卤代烃制Grignard 试剂用无水乙醚或四氢呋喃作溶剂，卤代烃和镁反应生成Grignard （格氏）试剂．反应式如下：当R 为烷基，卤代活泼芳烃时，用无水乙醚作溶剂。
例如：RX Et 2O无水+MgCl BrMgClBrMg+Et 2O当R 为和卤代不活泼芳烃时，不用无水乙醚作溶剂而是用四氢呋喃作溶剂，因为用四氢呋喃作溶剂可避免歧化反应和偶联反应的发生,因为四氢呋喃可与生成的Grignard 试剂结合使得过渡状态的生成受到抑制,表示如下2.用金属化法制 Grignard 试剂当采用链状单取代末端炔烃或含有活泼氢的其他化合物时,用金属化法制备Grignard 试剂,反应式如下：这里的R 的电负性大于R/时，才能向生成物的方向进行，例如：CH 2=CHMgBrCH 2=CH 2无水Et 2O无水四氢呋喃+HC CH2=CH-CH 2Br Mg2=CH-CH 2MgBr无水四氢呋喃CH 2=CH-CH 2-CH 22MgBr+ClMgClMg+无水四氢呋喃RH R'MgXEt 2ORMgX R'H++CH RC C 2H 5MgXRC CMgX ++Et 2OC 2H 6HC C 2H 5MgX2++C 2H 6ROH R'MgXEt 2OROMgX R'H++在上述反应中－MgX 都移向电负性大的原子或基团上，我们可以用Lewis 酸碱理论解释，即强的Lewis 酸置换弱的Lewis 酸。
Grignard 试剂容易与水作用，也是这个道理。
关于Grignard 试剂的结构，一直有许多争论．目前认为在乙醚溶液中，可能以几种组分的某种平衡体系存在，反应表示如下：５.１.２ Grignard 试剂的反应根据Grignard 试剂的结构特征，Ｒ带部分负电荷， MgX 带部分正电荷，反应时Ｒ和作用物分子带部分正电性原子连接， MgX 和作用物分子带部分负电性原子相连接。
作用物分子可以是含有的官能团化合物或是环氧烷、卤代烃等化合物，进行亲核加成反应、亲核取代反应或偶联反应。
１. Grignard 试剂主要用于羰基化合物反应制备醇。
Grignard 试剂同醛或酮的反应称为Grignard 反应。
反应结果：甲醛得伯醇，其他醛得仲醇，酮得叔醇。
例如Grignard 试剂与α，β-不饱和醛作用一般主要生成1，2-加成产物。
例如RX MgEt 2OR ROEt 2OEt2Mg 22XX+RRMg 2222XX +MgClEt 2OCH 2OMgClH 3OCH 2OHH HOC +69%(CH 3)2CHMgBr OCH 3C HEt 2O(CH 3)23OMgBrH 3O(CH 3)23OH+54%C 6H 5MgBr H 3OEt 2O(C 6H 5)2CO(C 6H 5)3C(C 6H 5)3COH+91%C 2H 5MgBr H OCH 3+CH 3CH=CHCHC 2H 570%干醚①②α，β-不饱和酮的结构不同可能生成1，2-加成的混合物，也可能主要生成1，4-加成产物。
例如上面全部生成1,4-加成产物的例子，主要原因是空间阻碍，因为亲核进攻C4比进攻C2容易得多。
Grignard 试剂与α，β-不饱和酸酯作用主要生成1,4-加成产物。
例如在催化量铜盐的存在下， Grignard 试剂与α，β-不饱和酮或酯反应，以良好的收率生成1,4-加成产物。
例如Grignard 试剂与羧酸衍生物作用生成醇。
例如与酰卤作用可使反应停留在生成酮的一步，反应如下OC(CH 3)3C 2H 5C 6H 5CHCH 2OC(CH 3)32H 5+1,4-加成100%C 6H5CH=CH C 6H 5MgBr OC 2H 5OOC 2H 5C 6H 5CH=CH C (C 6H 5)2CHCH 2+干醚①CO2OOMgCl CuCl,(CH 3)2SCH 3(CH 2)3MgBr H C OC 2H OEt 2OHC OMgBr (CH 2)3CH 3OC 2H 5Mg(Br)OC 2H 5+-H C (CH 2)3CH O CH 3(CH 2)3MgBrH OCH 3(CH 2)3CH(CH 2)3CH 3OH85%①②CH 3OC 2H OCCH 3C 6H 5C 6H OMgBrH 3OCCH 3C 6H 5C 6H 5OH +75%2C 6H 5MgBr OC2H 5OC 2H 5C 2H C 2H 5C3(C 2H 5)3COHC 2H 5+88%3C 2H 5MgBr RCOCl ROMgX CClH 2ORCO R'MgXR'+R'Grignard 试剂与二氧化碳作用生成羧酸，反应如下Grignard 试剂与腈作用也生成酮，反应如下亚胺水解生成羰基化合物具有普遍意义，反应式如下2. Grignard 试剂与环氧化合物的反应Grignard 试剂与环氧乙烷作用生成伯醇，碳链增加两个碳原子。
例如，在香料工业中利用这个反应来合成苯乙醇，反应式如下与环氧丙烷作用生成仲醇，碳链上增加三个碳原子，反应式如下该反应碳氧键断裂产生1和2两种中间体，由于空间效应，一般经由1得到仲醇，反应式如下Grignard 试剂与氧杂环丁烷作用生成伯醇，碳链增加三个碳原子，反应式如下(CH 3)3CMgCl OOC (CH 3)3C COMgClH 2O3)3CCOOHO+干冰69%~70%C 2R C H 2O HXRC NH 4XR'R'+酰亚胺_NH O R'R CH 3MgXCN+352%~59%C 6H 5MgBr CH 2H 2CO +干醚C 6H 5CH 2CH 2H 3OC 6H 5CH 2CH 2OHRMgX HCO CH 2CH 3CH 3CHCH 2+O RCH 3CHCH 2O +(1)(2)RMgX HCO CH CH 3CH 3CHCH 2R+CH 3CHCH 2RRMgX ORCH 2CH 2CH 2OMgX RCH 2CH 2CH 2OH+H 3O3.Grignard 试剂与卤代烃的偶联反应Grignard 试剂与卤代烃作用是合成烃的重要方法。
Grignard 试剂与饱和卤代烃作用制得烃产率较低，但与烯丙基卤化物偶联在室温下即可得到较高产率的末端烯烃。
例如有机镁化合物与乙烯基卤化物虽然也可发生偶联反应，但产率不高，然而在三氯化铁存在下即可顺利进行。
例如合成末端烯烃的另一种方法是Grignard 试剂与卤仿偶联。
例如研究表明，该偶联反应可能是按卡宾历程进行的。
例如有机镁化合物与四卤化碳作用，则发生偶联反应，生成含有奇数碳原子的非末端烯烃。
有机镁化合物除发生上述反应外，还能与乙基原甲酸酯反应，经水解生成醛。
例如+MgBr CH2CH CH 2CH 2CH 270.5%+CH 2CH 2CHCH 2CH 2CH CH 2CH 273%CHCH 2MgBrCHCH 2Br +CH2n-C 6H 13MgBrFeCl 3TFT,0℃n-C 6H 13CH 83%CH BrCH MgBr CHBr +CH 2++RCH 2MgBr CHBr 3CHBr RCH 2BrMgBr 2+++RCH 2MgBr CHBr2CH MgBr 2CH 2RCH 2CHRCH菲基Grignard 试剂与原甲酸酯反应制得10-菲醛。
反应如下5.2 有机锂试剂有机锂化合物和Grignard 试剂有许多相似之外，凡是Grignard 试剂参加的反应，有机锂试剂也能参加反应，但它比Grignard 试剂活性大，因此，它在合成上的特殊性是Grignard 试剂所不及的，特别是在精细有机合成、高分子合成上起着重要作用。
5.2.1 有机锂化合物的制备 1. 卤代烷与金属反应用相应的卤代与金属锂在无水乙醚中制备。
例如2.卤代物和正丁基锂交换反应芳香卤、乙烯基卤化物与金属锂反应较难，因此，通常采用卤化物交换法来制备相应的锂有机化合物，产率很好。
例如+RMgX EtO EtOCH OEt2H 2O/H +－2EtOHMgXCHOCH(OEt)3+++LiBrBr Et 2O +2Li+LiBr3Li CH 3Br 干冰，N 2，C 4H 9Cl +4H 9Li+LiClN 2无水乙醚或己烷卤代物和正丁基锂的交换反应之所以能够进行，是因为乙烯基或苯基的电负性大于正丁基。
３．金属化反应由烃和n-C4H9Li 作用，也可以制备有机锂化合物，烃中的氢原子被金属锂取代，这叫金属化反应。
例如依据Lewis 酸碱理论，其反应方向一般是强的Lewis 酸置换弱的Lewis 酸。
反应中往往加入N ，N ，N′，N′-四甲基乙撑乙二胺促进反应的进行，因为N ，N ，N′，N′-四甲基乙撑乙二胺与n-C4H9Li 中的Li 能够发生螯合，成为螯合剂，金属化能力更强，有利于金属化的进行， ５.２.２ 有机锂化合物的特征反应有机锂化合物中Cδ－—Liδ＋，碳上具有部分负电荷，作为亲核试剂与Grignard 试剂类似，可以与极性双键、卤代烃及活泼金属化合物进行反应。
有机锂试剂与Grinard 试剂有许多相似之处，并比Grinard 试剂活泼，且具备一些特殊的反应性能。
CH 2CHX n-C 4H 9N 2，无水Et 2O2+CH Li n-C 4H 9X+n-C 4H 9Li N 2，无水Et 2O n-C 4H 9XPhX PhLi++n-C 4H 9Li n-C 4H 9C HMPT/C H 4H 9C CLin-C 4H 9LiCHCLi(CH 3)3CC 3)3CCn-C 4H 9+H1.有机锂化合物与羰基化合物反应有机锂试剂与羰基化合物反应时，与Grignard 试剂相比不易受空间阻碍的影响。