关于格式试剂的研究性学习
提出课题理由:
自1901年法国化学家*格林尼亚研制出格式试剂以来，在100余年后的今天，仍在有机合成中占据十分重要的地位，任何有机教材都涉及其的相关内容。是高中化学竞赛的荦荦大端，是化学有机实验中最重要的中间体，对其进行相关研究即能开阔高中生的视野，又能加深对竞赛有机部分的认识，有极大的意义。
研究领域:化学
简述:
格式试剂由法国化学家*格林尼亚于1901年所创始。由有
机卤素化合物(卤代烷、活泼卤代芳烃)与金属镁在绝对
无水乙醚中反应形成有机镁试剂，称为“格林尼亚试剂”，
简称“格氏试剂”。后法国化学家诺尔芒于1953年以四氢
化呋喃(THF)作为溶剂得到了格氏试剂。该项改进称为
“格林尼亚-诺尔芒反应”。现常用卤代烃与镁粉在无水乙醚
或四氢呋喃(THF)中反应制得，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、卤化氢、末端炔等)条件下进行。通常以通式RMgX表示。格式试剂是一种活泼的有机合成试剂，能进行多种反应，主要包括:烷基化反应，羰基加成，共轭加成，及卤代烃还原等。
格氏试剂一般有两种，1:氯苯类(氯化苄)在乙醚(四氢呋喃)下和镁反应，2:溴代环戊烷在乙醚(四氢呋喃)下和镁(锌)反应。
结构:
格氏试剂是共价化合物，镁原子直接与碳相连形成极性共价键，碳为负电性端，因此格氏试剂是极强的路易斯碱，能从水及其它路易斯酸中夺取质子，故格氏试剂不能与水，二氧化碳接触，需格氏试剂的制备和引发的反应需要在无水，隔绝空气条件下进行。
制备方法:
一(总体制法
在250mL三口烧瓶上，配置搅拌器、恒压滴液漏斗和带有CaCl2干燥管的回流冷凝管。向三口烧瓶中置人2.9g(0.12mo1)镁屑，用20mL无水乙醚浸没。搅拌下，先滴入5mL 25%卤代烃乙醚溶液(由0.12mol卤代烃和无水乙醚配制而成)。如果反应液呈现混浊状并且温度上升，表明反应已经开始。如果没有产生上述现象，则需要加入1,2小粒碘晶，并微微加热。片刻，碘的颜色开始渐渐消褪，溶液变混浊，反应即开始，停止加热。将余下的卤代烃溶液滴入反应瓶中，滴速以维持反应液平稳沸腾为宜。加毕，用温水浴加热回流约半小时，使反应完全，即得格氏试剂乙醚溶液。
二(具体制法及相关事项
1(格式试剂的溴代苯，格式的操作分为几类: 第一类:高温引发，回流滴加，保持回流1h以使反应完全，这适合活性中等的溴代苯，如对甲基溴苯; 第二类:高温不好引发，需加引发剂，如碘、1,2-二溴乙烷、其他的溴代烃或DIBALH等，引发后，回流滴加，保持回流1h以使反应完全，这适合活性比较低的溴代烃，如对甲氧基溴苯; 第三类:常温即可引发，常温滴加，保持常温12h以上以使反应完全，这适合活性比较高的溴代烃，如多氟代溴苯(氟非邻位);
2(做格式时溴苯的活性: 1，有供电子基则活性低比较难以引发，有吸电子基则活性高比较好引发; 2，有供电子基则形成的格式试剂稳定，偶联等副反应较少，有吸电子基则形成的格式试剂比较不稳定，偶联等副反应较多; 3，溴的邻位有其他卤素时形成的格式试剂最不稳定，易发生消除生成经由苯炔中间体的其他副产物; 4，苄位和烯丙位的格式也比较不稳定，自身偶联较多;
3(关于做苄基和烯丙基格式试剂: 溶剂最好用甲基四氢呋喃，副产物少，用THF做溶剂通常得到的是副产物联苄，也有提出用甲叔醚代替THF以减少偶联副反应。 THF一般好引发，换用其他溶剂不见得好引发，可以考虑先用THF引发后再补加主要溶剂如MeTHF。
4(格氏试剂大生产的13条
总结
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?反应的原料，溶剂水份必须控制的，做了个预处理装置，将一批投料量的溶剂投入一锅中，锅底阀接一泵(防暴)打入4A分子筛填满的柱中，循环打2小时后打入格式锅中或滴加坛里。简单一点就是在溶剂桶中加干燥剂，滚滚。但这不推荐，比较危险。
?反应体系的防水措施:反应锅跑气口加一由干燥剂做成的呼吸罐，投料时，回流完后冲氮气保护。
?投料时，原料的管道跟溶剂的管道时分开的，不然会把在管道中的死体积的原料量带入反应锅中，投料完了，一开搅拌就冲料了。
?投料时一定注意镁是否已加，数量是否准确，不然反应到镁消耗完了就停止反应了，这时一定不能补加镁，不然就冲料了或。。。应该从上锅口将锅内的液体吸出到干燥的锅中，再加镁，溶剂，将吸出的液体滴加进去，不能从下口放料是因为锅底阀中会有一些镁没有被搅拌出来放料时会被带出立即跟原料反应，造成冲料。
? 不管镁粉，镁屑，须是新鲜的，我觉得镁屑好一点，镁粉氧化层多，也容易氧化。我以前呆的厂里专门有3台刨床加工跟刨花一样的，而且规定是多少丝厚度，新鲜的，表面积也好，据说是对格式的收率能提高很多。
?检验反应体系是否已经引发:从反应锅里吊一小瓶反应液，加碘立即退色就是已经引发了，或滴加你本滴加的东西有气泡，放热就说明已引发。这非常关键的。如没有引发的处理，锅内加碘，少许溴乙烷进去，适当加温，或实验室做一瓶由溴乙烷引发的500克左右原料的格式液，回流半小时后加进去。(不引发的几个原因:水分高，温度低，生成的格式浓度低)
?格式液的颜色跟你的原料有关，做过的基本是灰色的。
?尽量不用玻璃冷凝器，如用使用惰性无水溶剂做冷却液。
?转移格式液可用虹吸法，一锅内干燥密闭抽真空后关闭真空阀将格式锅中的上清夜吸过来。这样的好处是溶剂损失少，下锅格式也不用再引发了，直接加溶剂，镁，滴加就可。下一步是滴加格式的话，可做上下层平台，上层的格式锅底阀上升入锅底一节管，管上口封了钻眼，反正滴加格式的速度不用太快的。
?现在的THF价格吓人，加苯，甲苯替代一部分的THF，但会影响有些格式试剂的溶解度。可加六甲基磷酰三胺助溶。还可以在格式参与反应完后蒸出一部分溶剂后水解，一定不能蒸干。蒸出的溶剂最好是放在稀释原料中使用，不要放入格式锅中，如蒸出的溶剂中有与格式试剂反应的杂质，那就不能直接用了，需要处理。另这几天看到甲基THF，介绍不错，沸点高，格式的溶解度大，水中的溶解度小，水解后分层清楚，回收容易，价格跟THF差不多，如果真是的话，那是做格式的福音了。
?溶剂的回收处理，一锅中加二甘醇，NaOH,加热减压蒸水，至顶温在90度，算一下溶剂中的水分量与加的NaOH量确定加多少溶剂。回流几小时，蒸出，水分基本在0。2,以下的，锅内的二甘醇再蒸水循环使用。回收的溶剂中有与格式反应的杂质的话，要把它处理掉。
?格式反应过程中的监控:加显示温度计，观察回流速度来调节滴加的速度，上面的问题都注意的话一般在这里不太会出现什么问题了。有的工厂滴加非常快，他是边冷却边滴加的，很牛，常人不敢这么做，国外的工厂是温度与滴加联动装置，温度是波浪性型的，滴加是断续的，滴加后等温度升高后降了再滴加的，哪个步骤没升温或温度高到某个设定值就报警了。
?.停产格式锅的处理，一定要当心，加无水溶剂，冷却，滴加萃灭剂 相关化学性质
,(共轭加成
,(烷基化反应
,(羰基加成
,(路易斯碱反应
具体反应请参照《基础有机化学》 邢其毅 第三版 卤代烃 有机金属化合物章节，本文在此不再熬述
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