7.2.8 Grignard反应
自Grignard试剂被发现的一百多年以来,其反应机理一直没有被研究清楚,争论来源于体系中共存的亲核加成机理和自由基机理。2020年,Eisenstein课题组和Cascella课题组通过合作,利用量子化学计算和从头算分子动力学模拟研究了Grignard试剂甲基氯化镁在四氢呋喃中与乙醛发生加成反应的机理[16]。他们发现,传统认为的亲核加成机理和自由基机理在该反应中都有可能存在,而它们的存在与否取决于底物、Mg原子的配位环境和溶剂。在亲核加成机理中,图7-13中的单核金属中间体和双核金属中间体均是活性物种,其活性会受到溶剂的影响。对于更多被溶剂化的Mg原子而言,从反应物到过渡态的重组更加有利,随后经离子机理发生亲核加成;而对于更少被溶剂化的Mg原子而言,由于熵的因素,额外的配位过程变得不容易。而自由基机理仅存在于具有较低π*轨道(较低的还原电势)的底物(如芳基酮,但烷基酮不行)中,这一类底物通常具有较大的空间位阻,同时溶剂也会影响该机理。
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图7-13 Grignard反应机理