グリニャール反応の実験
グリニャール試薬とは、有機マグネシウムハロゲン化物 R−Mg X が溶媒のジエチルエーテルに溶けた状態の反応試薬であり、広範囲な用途を持つ。 歴史的に、有機金属化学の初期の頃からの反応試薬であり、現在でも実験室的な有機合成で用いられている。 当初 亜鉛によって行われていたが、１９００年にグリニャール(F.A.V.Grignard)はこの方法をマグネシウムに適用し、それまでの亜鉛の場合とは異なり均一な有機金属化合物の溶液が得られた。 （１９１２年にグリニャールはこの業績によりノーベル化学賞を受賞。）
グリニャール試薬は、有機金属剤の中では最もポピュラーで、ほとんどのカルボニル化合物（−（C＝O）−； ケトン、アルデヒド、カルボン酸、カルボン酸エステルなどのカルボニル基を持つ化合物）にアルキル基を導入し、対応する第二級または第三級アルコールに変換する。 CO2 を吹き込むと、カルボン酸を与える。
さらに、ハロゲン化アルキルとカルボニル化合物の混合溶液にマグネシウムを反応させて、アルコールを一段階で生成する反応はＢａｒｂｉｅｒ（バルビエ）反応と呼ばれ、マグネシウムに限らず、リチウム、亜鉛、サマリウムなども用いられる。
１． グリニャール試薬の調製：
試薬・器具共に十分乾燥した状態でないと 反応は開始しないので注意。 あらかじめホットプレートやオーブン等で、フラスコや冷却管などの器具類を熱して乾燥させておく。還流冷却器の上にはシリカゲル管などの乾燥管を設ける。
２口（あるいは３つ口）フラスコに、乳鉢で軽く擦ったマグネシウム（削り状・ターニング、Mg、M=２４．３） １．５ｇ（過剰量） を入れ、反応開始剤としてヨウ素２−３粒を入れて、軽く温め、紫色の蒸気を出して、次の反応が起こりやすいようにする。 フラスコが冷えてから、あらかじめカルシウム（あるいはナトリウム）を共に入れて一週間以上置いて十分乾燥させた ジエチルエーテル（Ｃ2Ｈ5ＯＣ2Ｈ5、ｂｐ．３４．６℃、ρ０．７１） １０ｍｌを加えておく。 （＊ ９９％の１級エーテルをビンに入れ、底にカルシウムを入れて栓を緩めて 冷所に放置し、水素ガスを出し切らせておく。）
そこに、（常温・撹拌無しで） ブロモベンゼン（Ｃ6Ｈ5Ｂｒ、ｂｐ．１５６℃、ρ１．５０、１８．３．で作成） ５．２５ｍｌを 無水ジエチルエーテル １５ｍｌに 溶かしたものを 滴下漏斗に入れ、その１/３ほどをフラスコに落として、反応が始まるのを待つ。（いつまでも反応が始まらないときは、フラスコの底を加温したり、マグネシウムを金属棒でつついたりする）
反応が始まったら、残りの液をゆっくり滴下し、冷却管でエーテルを還流し、１時間ほど待つ。 反応が大体終わった（褐色になった）ならば、反応を完結するために、さらに撹拌子を入れて１０−３０分撹拌する。
・・・・ グリニャール試薬である 臭化フェニル・マグネシウム（C6H5・Mg・Br）は、ジエチルエーテルに溶けた状態であり、そのまま次の反応実験に用いる。
２． 第３級アルコールの生成：
典型的な実験で、フェニル基を付加する求核反応。 ２分子のグリニャール試薬（臭化フェニル・マグネシウム、C6H5・Mg・Br）は、結合炭素が−、マグネシウムが＋に分極しているので、求核試薬となって、安息香酸メチル（１９．２． メチルベンゾエイト、C6H5・CO・OCH3、Ｍ＝１３６．２、ｂｐ．１９９℃、ρ１．０８）に付加して、トリフェニルメタノール（第三級アルコール）を生成する。
あるいは、安息香酸メチルの代わりにベンゾフェノン（芳香族ケトン、C6H5・CO・C6H5、１：１）を用いてもできる。（混ぜる時ピンク色になる）
１．の実験に引き続いて行なう。 安息香酸メチル（C6H5・CO・OCH3） ２．５ｍｌを 無水のジエチルエーテル ２５ｍｌに溶かしたものを、空になった 滴下漏斗に入れ、時々温め 撹拌しながら、３０分かけて滴下する。 黄白色の沈殿ができるので、硫酸（３Ｍ Ｈ2ＳＯ4） １７ｍｌと、水１７ｍｌを入れて撹拌すると、沈殿は溶けて、２層に分離する。（硫酸は過剰でも良い）
分離しやすいようにエーテルを少量追加し、分液漏斗で分け、１０％炭酸ナトリウム溶液で酸を除去し、塩カルで乾燥させる。 ひだ付きろ紙でろ過して、ビーカーに入れ １日風乾して エーテルを飛ばすと、結晶が析出すると同時に、未反応・副反応（ビフェニルなど）の油状成分が残るので、ｎ‐ヘキサン２０ｍｌ＋メタノール２ｍｌで ３回すすいで洗うと、油状成分が除かれる。 （あるいは少量の熱エタノールに溶かして再結晶） ・・・ 収量 ２ｇ
トリフェニルメタノール（トリフェニルカルビノール、（C6H5）3・C・OH、ｏｒ Ｐｈ3ＣＯＨ、TrOH（略称）、M＝２６０．３、ｍｐ．１６０−１６３℃、ρ１．２、水に不溶、エタノール溶）は、１個の炭素にフェニル基が３つも付いた、かさ高い（立体障害が大きい）化合物で、トリフェニルメタン系人造色素（２０．４．）の骨格を与えるが、これ自身には特に工業的な用途はない。
この立体障害のゆえに直線方向に付加し、塩化アセチルを作用させると、エステルではなく塩化物となり（Ｐｈ3ＣＯＨ ＋ ＣＨ3ＣＯＣｌ → Ｐｈ3Ｃ・Ｃｌ ＋ ＣＨ3ＣＯＯＨ）、過酸化水素により安定な過酸化物（Ｐｈ3Ｃ‐Ｏ‐ＯＨ）ができる。
３． ＣＯ2 → カルボン酸 の実験：
（１） １‐ブロモプロパンの作成： （換気注意）
グリニャール試薬のためのハロゲン化アルキルとして、１‐ブロモプロパン（臭化ｎ‐プロピル、１‐Ｃ3Ｈ7Ｂｒ、Ｍ＝１２３．０、ｂｐ．７１．０℃、ρ１．３５）を作る。
１‐プロパノール（ｎ（ノルマル）‐プロパノール、１‐C3H7OH、M=６０．１、ｂｐ．９７℃、ρ０．８０３） ５８．４ｍｌ、 赤リン（Ｐ、Ｍ＝３１．０） １２ｇ（過剰量） を氷冷したフラスコに入れ、 臭素（Ｂｒ、Ｍ＝７９．９、ｂｐ．５８．８℃、ρ３．１０） ２０ｍｌ（６０ｇ） を滴下漏斗からゆっくり滴下すると、激しく反応して １‐ブロモプロパンが生成する。 常温にしてしばらく放置・撹拌して反応を完結する。
蒸留して ７５℃前後の留分を取り、飽和重曹＋１０％チオ硫酸ナトリウム溶液と振って、臭素や酸を除く。 塩カルで乾燥、再蒸留する。 収量： 約４０ｍｌ（５３ｇ）。
３ ｎ‐Ｃ3Ｈ7ＯＨ ＋ ＰＢｒ3 → ３ ｎ‐Ｃ3Ｈ7Ｂｒ ＋ Ｐ（ＯＨ）3
（２） 酪酸（らくさん）の合成：
１．と同様に、十分乾燥させた器具類を組み立て、同様によく乾燥させたジエチルエーテル等を用いて、グリニャール試薬を作る。
乳鉢で軽く擦った マグネシウム（Ｍｇ、削り状（ターニング）） ３ｇを２口フラスコに入れ、ヨウ素 ２−３粒を入れて加温しヨウ素蒸気で満たしておく。 （Ｃａ、Ｎａ等で）十分乾燥させたジエチルエーテル ２５ｍｌを入れ、滴下漏斗に １‐ブロモプロパン（Ｃ3Ｈ7Ｂｒ） １０ｍｌ ＋ 乾燥ジエチルエーテル １５ｍｌ を入れて、撹拌無しでゆっくり滴下すると、滴下ごとに反応して沸騰する。 液を加え終わったら、撹拌子を入れてスターラーで３０分撹拌して 反応を完結させる。（黒色の溶液）
ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2・Ｂｒ ＋ Ｍｇ （ｉｎ エーテル） → ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2・Ｍｇ・Ｂｒ （臭化ｎ‐プロピル・マグネシウム）
次に、ドライアイス（ＣＯ2）の粒状のものを さじで少しづつ投入し、カルボン酸（酪酸）の生成を行なう。 投入ごとに発熱してエーテルが蒸発するので、エーテルを適宜 追加する。 白沈が生じ、十分加え終わったら、撹拌しながら、６Ｍ 硫酸（Ｈ2ＳＯ4） を ゆっくりと加え（発熱、蒸発する）て 中和し、残ったＭｇを溶かし、やや硫酸過剰にして 酪酸を遊離する。
分液漏斗でエーテル層を取り、再度分液漏斗に入れ、６Ｍ 水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を加えて（発熱注意）、酪酸ナトリウムの形で水中に溶かし出す。 さらに、この水層を分液漏斗に入れ、６Ｍ硫酸を加えて酸性にし エーテルを加えて振り、遊離した酪酸をエーテル層に抽出する。
最後に、エーテル層を取り出し、無水芒硝（Ｎａ2ＳＯ4）で乾燥して、１００ｍｌビーカーにあけ、約６時間風乾してエーテルを飛ばして 酪酸（ｎ‐酪酸、１‐Ｃ3Ｈ7ＣＯＯＨ、Ｍ＝８８．１、ｍｐ．−７．９℃、ｂｐ．１６４℃、ρ０．９６、ｐKa４．８２） を得る。 収量： 約２ｇ、 抽出を３回も行ったのでロスが大きかった。（遊離した水溶液に飽和までNaClを加えるべきだった）
ｎ‐C3H7・Ｍｇ・Ｂｒ ＋ ＣＯ2 → ｎ‐Ｃ3Ｈ7・（Ｃ＝Ｏ）ＯＭｇ・Ｂｒ、 ＋ Ｈ2Ｏ → ｎ‐Ｃ3Ｈ7・ＣＯＯＨ ＋ ＭｇＢｒ（ＯＨ）
酪酸は、不快な酸臭を持つ 典型的な悪臭物質であるが、エタノール、イソアミルアルコールとのエステルは パイナップル等の香気になるので、フルーツ・エッセンスの製造に用いられる。 実験室的な酪酸の製法は、通常は １‐ブタノール（１‐Ｃ4Ｈ9ＯＨ）を 過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）で酸化して 得られる。
