Reaksi Grignard: Perbedaan antara revisi

'''Reaksi Grignard'''  (pengucapan  <span class="IPA" title="Representation in the International Phonetic Alphabet (IPA)" contenteditable="false">/ɡriɲar/</span>) adalah suatu [[reaksi kimia]]  [[Kimia organologam|organologam]]  yang mana  [[alkil]], [[vinil]], atau  aril-[[magnesium]] [[halida]]  ('''pereaksi Grignard''') ditambahkan ke dalam gugus  [[karbonil]] dari suatu  aldehida  atau keton.<ref>{{March6th}}</ref><ref>[http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/carey/student/olc/ch19reactioncarboxylicacids.html Chapter 19: Carboxylic Acids]. Organic Chemistry 4e Carey. mhhe.com </ref> Reaksi ini adalah suatu cara penting untuk pembuatan  [[Ikatan karbon-karbon|ikatan karbon–karbon]].<ref>{{cite journal|last = Shirley|first = D. A.|year = 1954|title = The Synthesis of Ketones from Acid Halides and Organometallic Compounds of Magnesium, Zinc, and Cadmium|journal = [[Org. React.]]|volume = 8|pages = 28–58}}</ref><ref>{{cite book|last = Huryn|first = D. M.|year = 1991|title = Comprehensive Organic Synthesis, Volume 1: Additions to C—X π-Bonds, Part 1|pages = 49–75|chapter = Carbanions of Alkali and Alkaline Earth Cations: (ii) Selectivity of Carbonyl Addition Reactions|editor1-last = Trost|editor1-first = B. M.|editor2-last = Fleming|editor2-first = I.|isbn = 978-0-08-052349-1|editor1-link = Barry Trost|editor2-link = Ian Fleming (kimiawan)|publisher = [[Elsevier Science]]|doi = 10.1016/B978-0-08-052349-1.00002-0|language=en}}</ref> Reaksi antara suatu halida organik dengan magnesium  ''bukan''  reaksi Grignard, tetapi menghasilkan pereaksi Grignard.<ref>IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). ISBN 0-9678550-9-8. {{DOI|10.1351/goldbook}}. </ref>

Reaksi dan pereaksi Grignard ditemukan oleh kimiawan Perancis  [[Victor Grignard|François Auguste Victor Grignard]] ([[Universitas Nancy]], Perancis), yang mendapat anugerah  [[Nobel Kimia]]  atas karyanya ini, dan namanya diabadikan sebagai nama reaksi dan pereaksi ini.<ref>{{cite journal

|author = [[Victor Grignard|Grignard, V.]]|title = Sur quelques nouvelles combinaisons organométaliques du magnésium et leur application à des synthèses d'alcools et d'hydrocabures|journal = Compt. Rend.|year = 1900|volume = 130|pages = 1322–25|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3086n/f1322.table|language=en}}</ref> Pereaksi Grignard mirip dengan  [[pereaksi organolitium]]  karena keduanya merupakan nukleofil kuat yang dapat membentuk ikatan karbon–karbon baru.

Pereaksi Grignard berfungsi sebagai [[nukleofil]], menyerang atom karbon  [[elektrofil]]  yang terdapat dalam  [[Polaritas kimia|ikatan polar]]  gugus karbonil.

Pereaksi Grignard dibuat melalui reaksi antara alkil atau aril halida dengan [[logam]]  [[magnesium]]. Reaksi dilakukan dengan penambahan halida organik ke dalam suspensi magnesium dalam pelarut  [[eter]], yang menghasilkan [[Ligan (biokimia)|ligan]]  yang diperlukan untuk menstabilkan  [[Kimia organologam golongan 2|senyawa organomagnesium]]. Bukti empiris menunjukkan bahwa reaksi berlangsung pada permukaan logam. Reaksi berlangsung melalui  [[Radikal bebas|transfer elektron tunggal]]:<ref>Garst, J.F.; Ungvary, F. "Mechanism of Grignard reagent formation". In <nowiki>''</nowiki>Grignard Reagents<nowiki>''</nowiki>; Richey, R.S., Ed.; John Wiley & Sons: New York, 2000; pp 185–275. ISBN 0-471-99908-3. </ref><ref>''Advanced Organic chemistry Part B: Reactions and Synthesis'' F.A. Carey, R.J. Sundberg 2nd Ed. 1983</ref><ref>{{Cite journal|doi = 10.1021/ja00521a034|title = Mechanism of formation of Grignard reagents. Kinetics of reaction of alkyl halides in diethyl ether with magnesium|year = 1980|last1 = Rogers|first1 = H.R.|last2 = Hill|first2 = C.L.|last3 = Fujiwara|first3 = Y.|last4 = Rogers|first4 = R.J.|last5 = Mitchell|first5 = H.L.|last6 = Whitesides|first6 = G.M.|journal = Journal of the American Chemical Society|volume = 102|issue = 1|page = 217|language=en}}</ref> Dalam reaksi pembentukan Grignard, radikal bebas dapat dikonversi menjadi karbanion melalui transfer elektron kedua.<ref>{{Cite journal|last1 = De Boer|first1 = H.J.R.|last2 = Akkerman|first2 = O.S.|last3 = Bickelhaupt|first3 = F.|year = 1988|title = Carbanions as intermediates in the synthesis of Grignard Reagents|journal = Angew. Chem. Int. Ed.|volume = 27|issue = 5|pages = 687–89|doi = 10.1002/anie.198806871|language=en}}</ref><ref>{{Cite journal|last1 = Van Klink|first1 = G.P.M.|last2 = de Boer|first2 = H.J.R.|last3 = Schat|first3 = G.|last4 = Akkerman|first4 = O.S.|last5 = Bickelhaupt|last6 = Spek|first5 = F.|first6 = A.|year = 2002|title = Carbanions as Intermediates in the Formation of Grignard Reagents|journal = Organometallics|volume = 21|issue = 10|pages = 2119–35|doi = 10.1021/om011083a|language=en}}</ref>

Keterbatasan pereaksi Grignard adalah bahwa mereka tidak segera bereaksi dengan alkil halida melalui mekanisme S_N2. Di lain pihak, mereka segera mengendap melalui reaksi  [[transmetalasi]]:

Dalam reaksi yang melibatkan pereaksi Grignard, merupakan hal penting untuk menghindari air dan udara, yang dapat menghancurkan pereaksi dengan cepat melalui  [[protonolisis]] atau oksidasi.<ref>{{Cite|doi = 10.1021/ja01331a065|title = The Oxidation of Grignard Reagents|year = 1933|last1 = Goebel|last2 = Marvel|first1 = M.T.|first2 = C.S.|journal = Journal of the American Chemical Society|volume = 55|issue = 4|pages = 1693–1696}}</ref>  Oleh karena kebanyakan reaksi Grignard dilakukan dalam  [[Dietil eter|dietil ether]] atau  [[tetrahidrofuran]]  anhidrat, reaksi samping dengan udara dibatasi oleh selimut pelindung yang dihasilkan oleh uap pelarut. Preparasi skala kecil atau kuantitatif harus dilakukan dalam atmosfer  [[nitrogen]] atau  [[argon]], menggunakan  [[teknik bebas udara]] skipun pereaksi tetap perlu kering, ultrasonik dapat memungkinkan pembentukan pereaksi Grignard dalam pelarut basah dengan mengaktifkan magnesium sedemikian rupa sehingga ia mengkonsumsi air.<ref>{{Cite|doi = 10.1021/ed076p1427|title = Grignard Reactions in "Wet" Ether|year = 1999|last1 = Smith|first1 = David H.|journal = Journal of Chemical Education|volume = 76|pages = 1427|issue = 10|bibcode = 1999JChEd..76.1427S}}</ref>

Reaksi Grignard sering kali dimulai dengan lambat. Sesuatu yang umum untuk reaksi yang melibatkan padatan dan larutan, inisiasi mengikuti suatu  [[periode induksi]]  selama magnesium reaktif terpapar pereaksi organik. Setelah periode induksi ini, reaksi dapat menjadi sangat  [[eksotermik]]. Alkil dan aril [[bromida]]  dan  [[iodida]]  umum digunakan, selain  [[klorida]]. Namun, [[fluorida]]  umumnya tidak reaktif, kecuali dengan magnesium aktif khusus.

Reaksi Grignard umum melibatkan penggunaan pita magnesium. Semua magnesium diselimuti lapisan [[magnesium oksida]]  yang membuat pasif, yang menghambat reaksi dengan halida organik. Magnesium aktif khusus, seperti [[Logam Rieke|magnesium Rieke]], memecahkan permasalahan ini.<ref>{{Cite|author = [[Lai Yee Hing]]|year = 1981|journal = [[Synthesis (journal)|Synthesis]]|volume = 1981|pages = 585–604|doi = 10.1055/s-1981-29537|title = Grignard Reagents from Chemically Activated Magnesium|issue = 8}}</ref> Lapisan oksida dapat pula dipecahkan menggunakan ultrasonik,<ref>{{Cite|author = Clayden, Jonathan and Greeves, Nick|title = Organic chemistry|year = 2005|publisher = Oxford Univ. Press|location = Oxford|isbn = 978-0-19-850346-0|page = 212}}</ref> atau dengan penambahan beberapa tetes iodium atau  [[1,2-Diiodoetana]].

[[Berkas:Methylmagnesium-chloride-THF-3D-balls.png|ka|jmpl|Pereaksi Grignard biasa ditulis sebagai RMgX, tetapi kenyataannya pusat magnesium(II) adalah tetrahedral ketika dilarutkan dalam pelarut  [[Asam dan basa Lewis|basa Lewis]], seperti terlihat pada adisi-bis metilmagnesium klorida dan THF.]]

Sebagian besar reaksi Grignard dilakukan dalam pelarut eter, terutama  [[dietil eter]] dan  [[Tetrahidrofuran|THF]]. Dengan pengkhelat dieter [[1,4-Dioksan|dioksan]], beberapa pereaksi Grignard mengalami  [[Redistribusi (kimia)|reaksi redistribusi]]  menghasilkan senyawa diorganomagnesium (R = gugus organik, X = halida):

Oleh karena pereaksi Grignard sangat sensitif terhadap uap air dan oksigen, banyak metode yang telah dikembangkan untuk menguji mutu pereaksi. Pengujian yang biasa dilakukan melibatkan titrasi dengan penimbangan, pereaksi protik anhidrat, misalnya,  [[mentol]] dengan adanya indikator warna. Interaksi pereaksi Grignard dengan  [[fenantrolin]]<ref>{{Cite|last1 = Krasovskiy|first1 = Arkady|last2 = Knochel|first2 = Paul|title = Convenient Titration Method for Organometallic Zinc, Magnesium, and Lanthanide Reagents|journal = Synthesis|volume = 2006|pages = 890–891|doi = 10.1055/s-2006-926345}}</ref> atau  [[2,2'-Bipiridin|2,2'-bipiridin]]  menyebabkan perubahan warna.

Banyak metode telah dikembangkan untuk menginisiasi reaksi Grignard yang lamban. Metode ini melemahkan lapisan  [[Pasivasi (kimia)|pasivator]]  [[Magnesium oksida|MgO]], sehingga memapar magnesium yang sangat reaktif pada halida organik. Metode mekanis meliputi menghancurkan Mg berkeping-keping ''in situ'', pengadukan cepat, dan  [[sonikasi]]<ref>{{Cite|last = Smith|first = David H.|title = Grignard Reactions in "Wet" Ether|journal = Journal of Chemical Education|year = 1999|volume = 76|issue = 10|page = 1427|doi = 10.1021/ed076p1427|bibcode = 1999JChEd..76.1427S}}</ref>  suspensi. [[Yodium|Iodium]], [[Iodometana|metil iodida]], dan  [[1,2-Dibromoetana]]  adalah aktivator yang umum. Penggunaan 1,2-dibromoetana umumnya menguntungkan karena aksinya dapat dimonitor melalui observasi gelembung  [[Etena|etilena]]. Lebih lanjut, produk sampingnya tidak berbahaya:

Jumlah Mg yang dikonsumsi oleh zat pengaktif ini biasanya tidak signifikan. Sejumlah kecil [[Raksa(II) klorida|merkuri klorida]]  akan  [[Amalgam|mengamalgamasi]]  permukaan logam, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi.

Pereaksi Grignard diproduksi secara industri untuk digunakan  ''in situ'', atau untuk diperjualbelikan. Sama seperti skala laboratorium, masalah utamanya terdapat pada tahap inisiasi; sebagian dari ''batch'' pereaksi Grignard sebelumnya sering digunakan sebagai inisiator. Reaksi  Grignard bersifat eksotermik, dan eksotermisitas ini harus dipertimbangkan ketika skala reaksi ditingkatkan dari laboratorium ke skala pabrik.<ref>{{Cite|title = Handbook of Grignard reagents|editors = Gary S. Silverman, Philip E. Rakita|author = Philip E. Rakita|chapter = 5. Safe Handling Practices of Industrial Scale Grignard Ragents|pages = 79–88|url = https://books.google.com/books?id=82CaxfY-uNkC&pg=PA80|format = [[Google Books]] excerpt|year = 1996|isbn = 0-8247-9545-8|publisher = [[CRC Press]]|language=en}}</ref>

Banyak pereaksi Grignard seperti  [[metilmagnesium bromida]], [[metilmagnesium klorida]], [[fenilmagnesium bromida]], dan  [[alilmagnesium bromida]]  tersedia secara komersial sebagai larutan  [[tetrahidrofuran]] atau  [[dietil eter]].

Pereaksi Grignard bereaksi dengan berbagai derivat  [[karbonil]].<ref>{{OrgSynth|title = Butyric acid, α-methyl-|author = Henry Gilman and R. H. Kirby|collvol = 1|collvolpages = 361|year = 1941|prep = cv1p0361|language=en}}</ref>

Perlu diperhatikan bahwa gugus [[Gugus asetal|asetal]]  (suatu karbonil terproteksi) tidak bereaksi.

Reaksi semacam ini biasanya melibatkan kerja larutan asam akuatik, meskipun tahapan ini jarang ditunjukkan dalam skema reaksi. Dalam kasus di mana prreaksi Grignard ditambahkan kepada aldehida atau keton  [[Prokhiralitas|prokhiral]],  [[Induksi asimetris|model Felkin-Anh atau aturan Cram]]  biasanya dapat memprediksi stereoisomer yang akan terbentuk. Dengan 1,3-[[diketon]]  dan substrat asam terkait yang mudah terdeprotonasi, pereaksi Grignard RMgX berfungsi sebagai basa, yang memberikan anion  [[enol]]at  dan membebaskan alkana RH.

Pereaksi Grignard merupakan [[nukleofil]]  dalam  [[Substitusi nukleofilik|substitusi alifatik nukleofilik]],  misalnya dengan  [[Haloalkana|alkil halida]]  dalam tahapan penentu pada produksi  [[Naproksen]] industri:

Pereaksi Grignard bertindak selaku basa untuk substrat protik (skema ini tidak menunjukkan kondisi sebenarnya, yang biasanya mengandung air). Pereaksi  Grignard bersifat basa dan bereaksi dengan alkohol, fenol, dsb. untuk menghasilkan  [[alkoksida]]  (ROMgBr). Derivat fenoksida ditengarai mengalami formilasi paraformaldehida menghasilkan  [[salisilaldehida]].<ref>{{Cite|doi = 10.1021/ed083p290|title = A Multistep Synthesis for an Advanced Undergraduate Organic Chemistry Laboratory|journal = Journal of Chemical Education|volume = 83|issue = 2|page = 290|year = 2006|last1 = Peters|first1 = D.G.|last2 = Ji|first2 = C.|language=en}}</ref>

Seperti  [[Pereaksi organolitium|senyawa organolitium]], pereaksi Grignard berguna untuk pembentukan ikatan karbon–heteroatom.

Pereaksi Grignard bereaksi dengan banyak elektrofil berbasis logam. Contohnya, mereka mengalami [[transmetalasi]]  dengan  [[kadmium klorida]]  (CdCl₂) menghasilkan [[dialkilkadmium]]:<ref>{{Cite book|title = Chemistry Part II Textbook for class XII{{!}}|year = 2010|isbn = 81-7450-716-7|page = 355|volume = 2|chapter = Unit 12 Aldehydes, Ketones and Carboxylic Acids|publisher = National Council of Educational Research and Training|location = India|url = http://ncertbooks.prashanthellina.com/class_12.Chemistry.ChemistryII/Unit%2012.pdf}|language=en}}</ref>

Pereaksi dialkilkadmium digunakan untuk preparasi keton dari  [[asil halida]]:

Pereaksi Grignard  ''tidak''  bereaksi dengan halida organik, berlawanan dengan golongan halida utama lainnya yang memiliki reaktivitas tinggi. Nsmun, dengan adanya katalis logam metal catalysts, pereaksi Grignard berperan dalam  [[reaksi penggandengan]]  C-C. Sebagai contoh, nonilmagnesium bromida bereaksi dengan metil  ''p''-klorobenzoate menghasilkan asam  ''p''-nonilbenzoat, dengan adanya  [[Tris(asetilasetonato)besi(III)]] (Fe(acac)₃), setelah direaksikan dengan  [[Natrium hidroksida|NaOH]] untuk  [[Hidrolisis|menghidrolisis]]  [[ester]], seperti terlihat di bawah. Tanpa Fe(acac)₃, pereaksi Grignard akan menyerang  [[Ester|gugus ester]]  melalui  [[aril halida]].<ref>{{OrgSynth|title = 4-Nonylbenzoic Acid|author = A. Fürstner, A. Leitner, G. Seidel|year = 2004|volume = 81|pages = 33–42|prep = v81p0033|language=en}}</ref>

Untuk penggandengan aril halida dengan pereaksi aril Grignard, [[nikel klorida]]  dalam  [[tetrahidrofuran]] (THF) juga merupakan katalis yang baik. Sebagai tambahan, suatu katalis yang efektif untuk penggandengan alkil halida adalah  [[dilitium tetraklorokuprat]]  (Li₂CuCl₄), dibuat dengan mencampur  [[litium klorida]]  (LiCl) dan  [[tembaga(II) klorida]]  (CuCl₂) dalam THF. [[Penggandengan Kumada-Corriu]]  memberi akses kepada  [[stirena]]  [tersubstitusi].

Perlakuan pereaksi Grignard dengan oksigen menghasilkan magnesium organoperoksida. Hidrolisis bahan ini menghasilkan  [[hidroperoksida]]  atau allohol. Reaksi ini melibatkan perantara  [[Radikal bebas|radikal]].

Utilitas sintetis oksidasi Grignard dapat ditingkatkan dengan mereaksikan pereaksi Grignard dengan oksigen dengan keberadaan [[alkena]]  menjadi  [[alkohol]]  berrantai etilena.<ref>{{Cite journal|title = Air-Assisted Addition of Grignard Reagents to Olefins. A Simple Protocol for a Three-Component Coupling Process Yielding Alcohols|author = Youhei Nobe, Kyohei Arayama, and Hirokazu Urabe|journal = [[J. Am. Chem. Soc.]]|volume = 127|issue = 51|pages = 18006–18007|doi = 10.1021/ja055732b|year = 2005|pmid = 16366543|language=en}}</ref> Modifikasi ini memerlukan  [[aril]] atau  [[vinil]] Grignard. Penambahan Grignard dan alkena saja tidak menghasilkan apa-apa dalam suatu reaksi yang menunjukkan bahwa kehadiran oksigen adalah esensial. Satu-satunya kelemahan adalah persyaratan minimal dua ekivalen Grignard meskipun ini sebagian dapat dielakkan dengan penggunaan sistem Grignard ganda dengan pereduksi Grignard yang murah seperti n-butilmagnesium bromida.