Definición de la reacción de Grignard con alcohol, cetonas y aldehídos

Reacción de Grignard

La reacción de Grignard es una reacción con un carbonilo y un reactivo organometálico llamado reactivo de Grignard. Los carbonilos son un grupo funcional orgánico en el que el carbono tiene un doble enlace con el oxígeno. Esto incluye compuestos como cetonas, aldehídos, ácidos carboxílicos y derivados de ácidos carboxílicos. Los compuestos organometálicos son compuestos orgánicos conectados a un metal. La parte orgánica significa que tiene algún tipo de cadena R. Con el reactivo de Grignard, el tipo de metal utilizado es magnesio. Este magnesio hace que el carbono unido a él sea nucleofílico (lo que significa que tiene muchos electrones y quiere ceder algunos) porque el carbono es más electronegativo que el metal.

La gran diferencia de electronegatividad hace que el carbono actúe como un carbanión (un carbono con carga negativa). Los átomos de carbono de los carbonilos son muy electrófilos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial y necesitan más electrones. La reacción entre un compuesto rico en electrones y uno deficiente en electrones es lo que permite que el reactivo de Grignard reaccione con los carbonilos. Esta reacción da como resultado un nuevo enlace carbono-carbono y es una reacción importante porque no hay muchas reacciones que creen nuevos enlaces carbono-carbono.

Formación del reactivo de Grignard

Dado que el reactivo de Grignard representa una variedad de compuestos, existe una variedad de reacciones que pueden formar un reactivo de Grignard. Pero la reacción general es entre cualquier cadena R que termina con un halógeno, este reacciona con magnesio, con éter dietílico como disolvente. Esto forma el reactivo de Grignard con la fórmula general R-Mg-X. Aquí R representa la cadena R, Mg es magnesio y X es el halógeno. Si el halógeno es bromo, se produce una reacción de Mg-Br.

Reacción de Grignard con cetona

Cuando el reactivo de Grignard reacciona con el carbonilo de una cetona, se forma un alcohol terciario. Un alcohol terciario es un alcohol (que es un carbono unido a un grupo OH) donde el carbono no está unido a ningún átomo de hidrógeno sino a tres grupos R. En una cetona, el carbonilo ya está unido a tres grupos R, por lo que formar un nuevo enlace carbono-carbono entre el carbonilo y el grupo R en el reactivo de Grignard significa que ahora está unido a tres grupos R. El doble enlace carbono-oxígeno se reduce a un enlace simple, formando alcohol.

Hay dos pasos en el mecanismo de reacción de Grignard para convertir una cetona en alcohol:

1. Los electrones del carbono en el reactivo de Grignard atacan al carbonilo y forman un nuevo enlace carbono-carbono.
2. Se añade agua, hidrogenando el oxígeno y formando el alcohol.

Observe que se agrega agua después de que reacciona el reactivo de Grignard. Dado que el carbono del reactivo de Grignard es tan nucleofílico y al carbono no le gusta ser nucleofílico, puede actuar como una base muy fuerte. La base es lo suficientemente fuerte como para eliminar el hidrógeno del agua. Esto evitará que el reactivo de Grignard reaccione con el carbonilo. Para evitar que esto ocurra, es necesario excluir el agua de la reacción hasta que el reactivo de Grignard y el carbonilo hayan reaccionado por completo. Luego se agrega agua para hidrogenar el alcohol.

Reacción de Grignard con aldehído

Cuando el reactivo de Grignard reacciona con un aldehído, se forma un alcohol primario o secundario. Un alcohol secundario es un alcohol en el que el carbono está unido a un hidrógeno y dos grupos R. Un alcohol primario es un alcohol en el que el carbono está unido a dos átomos de hidrógeno y un grupo R. Sólo existe un material de partida, el formaldehído, que producirá un alcohol primario. Todos los demás aldehídos producirán un alcohol secundario.

Esta reacción ocurre utilizando el mismo mecanismo que con una cetona, donde la reacción de Grignard convierte la cetona en alcohol. Sólo al reaccionar con un aldehído se forman alcoholes primarios y secundarios en lugar de alcoholes terciarios. Primero, el carbono del reactivo de Grignard (que tiene una carga negativa parcial y actúa como un carbanión) ataca al carbonilo, formando un nuevo enlace carbono-carbono. Luego se añade agua y el oxígeno se hidrogena formando el alcohol.

Reacción de Grignard con carbono carbonilo que une alcohol

Cuando el reactivo de Grignard reacciona con un carbonilo, siempre es importante asegurarse de que no haya agua en la reacción. Esto se debe a que el reactivo de Grignard actuará como base. Una reacción de Grignard con alcohol también actúa como base, eliminando el hidrógeno. Esto significa que los ácidos carboxílicos y las moléculas con alcoholes y un carbonilo no pueden reaccionar con el reactivo de Grignard para formar nuevos enlaces carbono-carbono.

Resumen de la lección

La reacción de Grignard es una reacción entre un organometálico y un carbonilo. Un carbonilo es un carbono con un doble enlace unido a un oxígeno e incluye cetonas y aldehídos. El organometálico utilizado en la reacción de Grignard se llama reactivo de Grignard y consta de un grupo R (una cadena de carbono) unido a un magnesio, que luego también está unido a un halógeno (como bromo o cloro). La fórmula general es R-Mg-X. El grupo R actúa como nucleófilo, con carga negativa parcial. Mientras que el carbono del carbonilo actúa como electrófilo, con carga positiva parcial. Esto es lo que impulsa la reacción de Grignard. Este reactivo convierte las cetonas en alcohol. Esto da como resultado un alcohol terciario y forma nuevos enlaces carbono-carbono. La conversión de cetona a alcohol da como resultado menos enlaces carbono-oxígeno. Como hay menos enlaces carbono-oxígeno, esta reacción es una reducción. La posición del alcohol depende del siguiente material de partida:

• Las cetonas forman alcoholes terciarios.
• Todos los aldehídos, excepto el formaldehído, forman alcoholes secundarios.
• El formaldehído forma alcoholes primarios.

El mecanismo se desarrolla en dos pasos. Primero, el reactivo de Grignard ataca el carbono carbonilo, formando un nuevo enlace carbono-carbono. Luego se agrega agua para hidrogenar el alcohol. Siempre es necesario agregar agua después de que el reactivo de Grignard reaccione; de ​​lo contrario, el reactivo de Grignard actúa como base, eliminando el hidrógeno del agua y desactivando el reactivo de Grignard.