环戊烷溴化镁格氏试剂合成邻氯苯基环戊基酮

第一步：首先搭建回流反应系统，把2000mL三口烧瓶左右两边的两个口用打有孔的橡胶塞塞住，注意孔不要太大，太大容易漏气。这两个口，其中一个口安装恒压滴液漏斗，另一个口的橡皮塞孔里插上玻璃搅拌棒，精密增力定时搅拌器更好，因为后面要长时间搅拌。然后在三口烧瓶中间的那个口上插上球型冷凝管,球形回流管上口用卫生棉轻塞住，也可以装上带有CaCl2干燥管。在冷凝管上加CaCl2干燥防止水汽进入体系。最好安装个干燥管，干燥管里面要装无水氯化钙，装干燥管的时候要注意，先要在前段塞上一小团棉花，然后在球形部位装氯化钙，尽量选择呈小块状的氯化钙，因为这样的颗粒能保证气流通畅，不会使反应器里面的压力过大。粉末状的很容易堵死，太大块的干燥效果不好。装完氯化钙以后再在末端塞上一小团棉花。冷凝管可以用铁架台固定好，以免反应过程重量增加而歪倒。球型冷凝管两头侧边的两个小弯头口分别接上橡胶皮管，注意：下面的那个皮管是进水口，接上水龙头或者水泵或者直接套在其他的水管上向冷凝管里面打入冷水，此时打入的水温度越低越好。上面的那个皮管是出水口，冷凝过的水就会从这个口流出，出水口皮管放在下水道口就可以了。进水口，出水口千万不要搞错，否则没有冷却效果。本方法采用的是格氏试剂合成，格林尼亚试剂简称“格氏试剂”是含卤化镁的有机金属化合物。格氏试剂制备能否引发，环境很重要，格氏试剂制备过程必须在绝对无水，无二氧化碳，无乙醇等具有活泼氢的物质（如：水、醇、氨NH3等）条件下进行。用卤代烷烃制备格氏试剂，最重要的就是前期一定要处理好，如果前期处理不好，后面绝对不会成功。做格氏试剂对溶剂无水要求比较高，各种参与反应的物质原料（包括溶剂）都需要进行除水、重蒸处理。无论什么溶剂，都要经过严格的无水无氧处理。溶剂和试剂的干燥要处理好，要严格控制无水，溶剂不干燥会造成引发困难，同时使副反应严重。另外玻璃仪器也需要干燥，耐心做好前处理。格氏试剂的制备重点是引发，卤代烷烃制备格氏试剂时，水分超过500ppm都不好引发。而且在整个过程中，要通氮气或者是氩气保护下进行，最好用酒精灯之类的烤了一下除潮气，还要做一些安全防护装置。镁的前期处理：做格氏试剂，镁很重要，要选择合适的镁屑才可以，我们常用工业的镁条或镁屑，能看到金属光泽，银白色。镁条不要不太粗，尽量不要使用那种灰色的镁屑，因为被氧化了。要处理掉氧化物，尽量不要使用镁粉，最好用镁带，如果没有镁带，只有镁粉也可以将就着做。

镁的处理有很多种方式：比如用镁带时，用砂纸打磨或者用小刀刮掉镁带的表层，剪成小碎片待用。用镁粉时，用少量稀盐酸浸泡镁粉，抽滤后将处理过的镁粉于真空干燥箱内100℃真空干燥。也可以用少量稀盐酸洗下，然后在水洗，醇洗，氮气吹干，就可以了。最好的办法是微量碘熏蒸。即将镁条或者镁粉加入反应瓶中，而后加入少量碘，已打火机烧灼碘所在位置，形成碘蒸汽腐蚀氧化镁层。环戊烷溴化镁格氏试剂是溴代环戊烷在四氢呋喃（乙醚）下和镁反应。做格氏试剂最常用的溶剂是乙醚和四氢呋喃（THF），但是以我的经验，溴代环戊烷做格式试剂，尽量不用乙醚做溶剂，原因是：第一，干燥不方便，剪钠丝静置总觉得不靠谱；第二，沸点太低，冬天还好，夏天就很难控制了，用乙醚注意反应引发时放热，防止爆沸冲料。还是尽量用THF做溶剂，因THF是环状结构，氧上得孤对电子暴露的多，对格氏试剂的络合性更好，所以THF一般认为是最好的格氏化反应溶剂。THF对格氏试剂溶解性好，另外四氢呋喃作溶剂反应温度高一些。THF 太容易吸潮，因此要随用随时干燥。格氏反应用到的溴代环戊烷也应该干燥过后使用，可用无水氯化钙干燥，也可以直接用无水硫酸镁干燥。

四氢呋喃的除水操作：四氢呋喃中含有过氧化物和水等杂质,处理时先将分子筛

在烘箱里干燥，若是500度，干燥2小时，若是普通干燥仪器用的烘箱，那就过夜。干燥后趁热把分子筛放到干燥器里冷却，然后加到四氢呋喃里浸泡8到12小时后过滤去分子筛，一般500mL的四氢呋喃只要加20g左右分子筛。然后切钠片（丝），在四氢呋喃中加入钠丝浸泡过夜，次日加入少量二苯甲酮指示剂，并回流，回流直到溶液颜色变成蓝色或深蓝色，就证明没有水了，然后蒸馏出来，储存瓶里加些烘好的分子筛。出来的马上用就可以了。用钠来蒸馏时注意安全。若不用分子筛先干燥，四氢呋喃中的水太多，可能加钠回流一天也不变色，而且钠片很快就被黄色物质包裹，起不到脱水作用，这样就需要把四氢呋喃蒸出，重新加钠再回流。另外也可以向四氢呋喃中先加入氯化亚铜回流几个小时，以除去其中的过氧化物。然后蒸出。再加入干燥剂无氧化二磷回流几个小时，以除去其中绝大的水，然后蒸出。最后加入钠和一点二苯甲酮做指示剂,回流,当变为深蓝色时就可以蒸出，即可使用。

第二步：一切准备好后，带上防酸口罩（可用湿口罩代替）和耐酸手套，和其他一些防护工具，以溴代环戊烷为基准，用电子秤称取溴代环戊烷180克，称取镁粉29克，用烧杯量取四氢呋喃600毫升。把称取好的溴代环戊烷180克和量取好的四氢呋喃600毫升在大烧杯里充分混合搅拌，然后倒进恒压滴液漏斗里。整个反应过程要氮气保护，首先向三口烧瓶中加入29克镁屑（镁过量也没有关系），然后在称量200mL四氢呋喃加入到三口烧瓶，也可以少一点，只要浸没镁屑就可。搅拌下，打开恒压滴液漏斗先缓慢滴入50mL溴代环戊烷和四氢呋喃的混合溶液。如果反应液呈现混浊状并且温度上升，表明反应已经开始。引发反应时，通常加入很少量的溴代环戊烷混合液，等反应引发后，再慢慢将余下的溴代环戊烷混合液加进去。切不可一次加入过多溴代环戊烷混合液，否则反应一旦引发将十分剧烈，造成危险。反应引发前，也可以不使用搅拌，以便局部浓度上升，有利于反应的引发。待引发后再打开搅拌。如果没有产生上述现象，则需要加入引发剂，碘和1，2-二溴乙烷这两个是常用的引发剂，在这里我们选择碘作为引发剂。向烧瓶里加入1-2粒碘晶体（很小很小的一粒就行）。格氏试剂引发的时候需要给一点温度，微微加热，你可以用吹风机对着反应瓶吹几下，让反应温度升高一些，一旦引发起来就将吹风机拿走就好了。用吹风机温热峰吹下，不要用最热的哪一档。也可以用油浴稍微加热引发反应。特别是天冷的时候更需要稍微加热。尽量别用水浴锅做，个人感觉不保险，有点水蒸气进去，你的反应就OVER了。片刻之后，当你看到碘的颜色开始渐渐消褪，镁表面有少量气泡产生，温度有所上升，溶液变混浊，表明反应即开始，停止加热。然后将余下的溴代环戊烷混合液通过恒压低液漏斗滴入反应瓶中，看反应本身情况控制温度，温度不低于65－70度，滴速以维持反应液平稳沸腾为宜，温度不要太高，如果太高还需要冰浴降温，反应太剧烈了不好。滴加完毕，用油浴（尽量不用水浴）加热回流约1.5左右，使反应完全，即得环戊烷溴化镁格氏试剂。为了方便只要反应一开始加热，冷凝管进水口就开始进水就可以了。一直到混合体系溶液沸腾的时候，液体气化后升入到冷凝管，沸腾气体在冷凝管遇冷后回流到烧瓶中，重新受热再气化，再在冷凝管遇冷后回流到烧瓶中，这样循环往复的气化-液化。在这个条件下回流反应一个半小时。为了能将蒸气完全冷凝下来回流到烧瓶，就需要提供较大的冷凝管内外温差，所以这个时候冷却液温度越低冷凝效果越好，零度以下的更好。冷凝液体水的速度越快冷凝效果越好。整个反应过程应该保持一个好的，通畅的回流，并确保没有太多的蒸气冒出冷凝管！注意滴加速度，大约两秒一滴，不能太快不

然会聚合。太慢了引发会终止，不要把反应给搞灭了。注意不要以镁屑的剩余量来判断反应情况，有时候做完格氏反应后，你还会发现有镁剩余，格氏反应反应完后有少量镁条是正常的。格氏试剂出现粘稠状的原因：制备格氏试剂过程中溶剂如果挥发过多，格氏试剂在制作的过程中溶解度下降，此时会呈粘稠状。溶剂未干燥好也会变粘稠。温度太高，没有有效降温也会变粘稠。温度低,溶剂不是很多,格氏试剂反应后生成的镁盐在温度低时会以颗粒状固体出现，此时也比较粘稠。你可以补加适量的溶剂溶解。格氏试剂的溶液一般从表面看来是灰黑色的均一的溶液，但是有一定的黏度。反应完，把回流冷凝管系统拆除，瓶口用塞子塞好。稍微加快搅拌速度。为防止空气中水蒸气进入，冷却后直接进行下一步反应。

第三步：腈的格氏反应常用戊基格氏试剂和烷基格氏试剂，芳香腈生成芳香酮。关键是要在无水和无氧的环境下用惰性气体（氮气，氩气）做保护进行反应，这个反应特别怕水。而且对温度要求比较高，温度控制不好，不容易停留在酮这一步，会进一步反应成醇或醛。为了保证无水无氧，应全密闭，做格氏的时候最好用鼓泡器密封，四氢呋喃蒸汽把氧都排出去。称量邻氯苯甲腈56克，然后缓慢加入三口烧瓶，一边加入一边搅拌。也可以用四氢呋喃把邻氯苯甲腈溶解之后，通过恒压滴液漏斗加入到其中，然后塞好瓶口。常温下不间断搅拌反应48-72

小时！这个时间是收率最高的时间。邻氯苯腈的腈基与格氏试剂反应,形成烯胺格氏反应。环戊基格式试剂与芳香腈加成反应生成的中间体，是西弗碱，即亚胺中间体。搅拌48-72小时后，进行水解。（要得到最好的产量，那么就要将溶剂在真空状态下从格氏中蒸馏出来，并替换成烃类溶剂，例如苯，然后再添加邻氯苯腈到反应混合物里。）反应结束后把三口烧瓶放进冰浴中，在冰浴的条件下，加入饱和的氯化铵溶液进行淬灭反应，也可以加盐酸调酸水解一段时间，水解盐酸一定要加够，充分搅拌三个小时。（加盐酸后也可以加碱，调碱就生成酮了。）然后分离出有机层。再用200m L水，洗涤有机层，洗涤完后，分出水层弃去。在同样用200m L水，洗涤有机层。水洗直到有机层变清，有机层用无水硫酸钠（镁）干燥，把无水硫酸钠加入洗涤好的有机层，比例是每100ml有机液体加8g无水硫酸钠，然后放置过一夜。第二天过滤出来，即可。