World Chemical Group

ทำความรู้จักกับ Grignard reaction

Grignard reaction คือปฏิกิริยาจากสิ่งที่เรียกว่า Grignard reagent ทำปฏิกิริยากับสารที่มีหมู่คาร์บอนิล (carbonyl) เช่น อัลดีไฮด์ (Aldehyde) หรือ คีโตน (Ketone) เพื่อสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอน (C-C) เส้นใหม่ และได้ผลผลิตเป็นแอลกอฮอล์ ตั้งชื่อตามนักเคมีชาวฝรั่งเศษที่ชื่อว่า François Auguste Victor Grignard และได้รับรางวัล Nobel Prize เมื่อปี 1912 ในการค้นพบ Grignard reaction และ Grignard reagent

การค้นพบเริ่มมาจากการที่ในเดือนธันวาคมปี 1894 เขาได้ไปศึกษาด้านเคมีและเริ่มทำงานร่วมกับศาสตราจารย์ Philippe Barbier ซึ่ง Barbier แนะนำให้ Grignard ศึกษาว่าเหตุใดปฏิกิริยา Saytzeff Reaction ที่ใช้สังกะสี (Zinc) จึงล้มเหลวในการสังเคราะห์แอลกอฮอล์ จึงกลับประสบความสำเร็จ (แม้จะได้ผลผลิต หรือ Yield ต่ำ) เมื่อเปลี่ยนมาใช้แมกนีเซียมแทน ทั้งสองมุ่งหวังที่จะสังเคราะห์แอลกอฮอล์จากสารตั้งต้นจำพวก Alkyl Halide Aldehyde Ketone และ Alkene

Grignard ตั้งสมมติฐานว่า Aldehyde หรือ Ketone เป็นตัวขัดขวางไม่ให้แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับ Alkyl Halide ซึ่งเป็นสาเหตุให้ได้ผลผลิตต่ำ เขาจึงทดสอบสมมติฐานดังกล่าวโดยเริ่มจากการเติม Alkyl Halide และเศษโลหะแมกนีเซียมลงในสารละลายอีเทอร์ (Diethyl Ether) ที่ปราศจากน้ำ จากนั้นจึงเติม Aldehyde หรือ Ketone ตามลงไป ซึ่งผลปรากฏว่าปริมาณผลผลิตของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในอีกไม่กี่ปีต่อมา Grignard  สามารถแยกสารตัวกลาง (intermediate) ออกมาได้สำเร็จ เขาได้ให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของเศษแมกนีเซียมและ isobutyl iodide พร้อมทั้งเติมอีเทอร์ที่ปราศจากน้ำลงไปและเฝ้าสังเกตปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้นี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Grignard reagent สารประกอบออร์กาโนแมกนีเซียม (R-MgX โดยที่ R = หมู่แอลคิล และ X = แฮโลเจน) ชนิดนี้ตั้งชื่อตามชื่อของ Grignard เอง

โดย Grignard  Reagent มีคุณสมบัติทำปฏิกิริยากับ Ketone Aldehyde และ Alkene ได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลกอฮอล์ชนิดต่าง ๆ ด้วยปริมาณผลผลิตที่สูงน่าประทับใจ Grignard ค้นพบปฏิกิริยาการสังเคราะห์ที่ต่อมาได้ใช้ชื่อของเขาเรียกขานว่า “ปฏิกิริยากริกนาร์ด” (Grignard reaction) ในปี ค.ศ. 1900

ต่อมาในปี ค.ศ. 1901 เขาได้ตีพิมพ์วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกในหัวข้อ “Thèses sur les combinaisons organomagnesiennes mixtes et leur application à des synthèses d‘acides, d‘alcools et d‘hydrocarbures” เขาเข้ารับตำแหน่งอาจารย์สาขาเคมีอินทรีย์ที่มหาวิทยาลัยน็องซี (University of Nancy) ในปี ค.ศ. 1909 และได้รับการเลื่อนตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ในปี ค.ศ. 1910 และในปี ค.ศ. 1912 เขาและ Paul Sabatier ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีร่วมกัน

Grignard reagent คืออะไร ?

Grignard reagent คือสารที่มีโครงสร้าง R-Mg-X โดยที่ X เป็น เฮไลด์ (Halide) เช่น โบรมีน (ฺBromine: R-MgBr) คลอรีน (Chlorine: R-MgCl) เป็นต้น

เหตุผลที่ต้องมีโครงสร้างแบบนี้เพราะว่า อย่างตัว Phenyl Bromide ซึ่งเป็น Aryl halide เนื่องจากการที่อิเล็กตรอนถูกดึงดูดหรือเอนเอียงไปทาง Halide มากกว่าจากการที่ Halide ในกรณีนี้คือ Bromine ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (electronegativity) มาก ทำให้ตำแหน่ง Halide มีขั้วลบ และคาร์บอนถูกดึงอิเล็กตรอนไปจึงเป็นขั้วบวก เราจึงต้องสลับขั้วโดยการทำปฏิกิริยากับ Magnesium ซึ่งการที่ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (electronegativity) ของ Magnesium นั่นน้อยกว่าคาร์บอน ทำให้อิเล็กตรอนถูกดึงดูดหรือเอนเอียงกลับไปทางคาร์บอน ทำให้คาร์บอนเป็นขั้วลบและมีคุณสมบัติเป็น Nucleophile ได้

เราจึงสามารถเอาตำแหน่งคาร์บอนที่เป็น Nucleophile ไปโจมตี carbonyl ของสารต่าง ๆ ได้นั่นเอง

ตัวอย่างการสังเคราะห์สารตัวกลางในการสังเคราะห์ Tamoxifen

โดยผมจะยกตัวอย่างเป็นการสังเคราะห์ 1-[4-[2-(Dimethylamino)ethoxy]phenyl]-1,2-diphenylbutan-1-ol จาก 4-[2-(Dimethylamino)ethoxy]phenyl 1-phenylbutan-1-one

โดยจะเห็นได้ว่าปฏิกิริยาเป็นแบบ Nucleophilic addition โดยเราได้ผลลัพธ์เป็น Tertiary Alcohol

เพิ่มเติมนอกเหนือจาก Grignard reaction: ซึ่งเมื่อนำ Products ซึ่งก็คือ 1-[4-[2-(Dimethylamino)ethoxy]phenyl]-1,2-diphenylbutan-1-ol ที่เป็น Tertiary Alcohol ไปผ่านความร้อนและเร่งปฏิกิริยา Dehydration ด้วยกรด (Acid-catalyzed dehydration) จะเกิดการ Protonate ที่หมู่ Hydroxyl ทำให้กลายเป็น H2O ซึ่งจะเป็น Leaving Group และได้ผลลัพธ์เป็น ยา Tamoxifen (ทาม็อกซิเฟน) ซึ่งสามารถใช้เป็นยาฮอร์โมนบำบัดชนิดรับประทาน ที่ออกฤทธิ์ขัดขวางการทำงานของฮอร์โมนเอสโตรเจนในการรักษาและป้องกันการกลับเป็นซ้ำของ มะเร็งเต้านม นั่นเอง

อ้างอิง: https://en.wikipedia.org/wiki/Victor_Grignard

สนใจติดต่อ เวิลด์เคมีคอล กรุ๊ป ผู้นําด้านการจําหน่ายและนำเข้า สารเคมีภัณฑ์ เคมีภัณฑ์อุตสาหกรรม ขนาดใหญ่ และ ขนาดย่อม ประเภท เคมีอุตสาหกรรม เคมีทําความสะอาด เคมีสระว่ายน้ำ เคมีบำบัดน้ำ เคมีงานปั้น-งานหล่อ เคมีอาหาร กลิ่น สารสกัด สี น้ำหอม เคมีเครื่องสำอาง อาทิ กลีเซอรีน โซดาไฟเกล็ด โซเดียมเมต้าไบซัลไฟต์ เอทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ สารพัดด้านเคมี เวิลด์เคมิคอล กรุ๊ป พร้อมให้บริการและให้ปรึกษากับลูกค้าทุกท่าน

สนใจสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่

Line ID : @worldchemical
Facebook : https://www.facebook.com/chemical.chiangmai
เว็บไซต์ : www.worldchemical.co.th
โทร : 053 204 446-7