background image

MAGNESIUM AMALGAM

1

Magnesium Amalgam

Mg(Hg)

[37237-15-3]
InChI = 1/Mg
InChIKey = FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYAI

(reduction of metal halides, particularly for the synthesis of
organometallic compounds; preparation of a reduced titanium
species from TiCl

4

that is useful for the reductive dimerization of

ketones, aldehydes, their derived imines, and the chemoselective
reduction of nitro groups; preparation of bis(bromomagnesio)-
methanes; reductive dimerization of germane derivatives; deoxy-

genation of epoxides)

Preparative Methods:

prepared fresh, or generated in situ, from

Magnesium metal and typically 1–3 mol % of a mercury(II) salt
such as Mercury(II) Chloride in THF or aromatic hydrocarbon
solvent.

Handling, Storage, and Precautions:

mercury salts are toxic.

Proper disposal is required.

Reductions and Reductive Dimerizations. Mg(Hg) is the

classical reagent for the reductive dimerization of acetone to form
pinacol,

1

and still finds occasional use in that regard.

2,3

More re-

cently, the pinacol coupling has been effected by the combination
of Titanium(IV) Chloride and 2 equiv of Mg(Hg).

4

For exam-

ple, using the latter mixture, cyclohexanone is dimerized in 93%
yield (eq 1). The intramolecular dimerization can be facile, as il-
lustrated by the reductive cyclization of 2,5-hexanedione to the
cis

-cyclobutanediol (eq 2), and the intramolecular ketoaldehyde

cross coupling illustrated in eq 3. Other reagents for pinacol-type
coupling of carbonyl derivatives include a variety of reduced tita-
nium reagents,

5

7

Samarium(II) Iodide,

8

Niobium Trichloride,

9

and Aluminum Chloride–Zinc–Acetic Acid.

10

O

HO OH

(1)

THF, 0 °C, 0.5 h

93%

Mg(Hg)–TiCl

4

O

O

Me

Me

OH

OH

(2)

THF, 0 °C, 2.5 h

81%

Mg(Hg)–TiCl

4

H

O

CHO

H

OH

OH

(3)

THF, 0 °C, 1.5 h

90%

Mg(Hg)–TiCl

4

The Mg(Hg)–TiCl

4

mixture is also an effective reagent

for the stereoselective reductive dimerization of aldimines to
1,2-diamines.

11,12

For example (eq 4), treatment of the aldimine

derived from benzaldehyde leads to a 80:20 mixture of syn (±)
and anti (meso) isomers in 63% yield. Simple reduction of the

aldimine competes with the dimerization. Similarly, the N-ben-
zylimine derived from acetaldehyde affords a 90:10 syn:anti
mixture in 67% yield. Other reagents for the reductive dimer-
ization of imines include TiCl

4

–Mg,

13

. SmI

2

,

14,15

Niobium(IV)

Chloride,

16

Indium,

17

Ytterbium(0),

18

and Zinc.

19

(4)

N

H

R

1

R

1

R

2

R

1

NHR

2

NHR

2

NHR

2

NHR

2

R

1

R

1

+

syn

 (±)

anti

 (meso)

(a) R = Ph,  R

2

 = Me (63%)

(b) R

1

 = Me, R

2

 = CH

2

Ph (67%)

THF, 0 °C, 12 h

Mg(Hg)–TiCl

4

Rivière and Satge

20

reported the Mg(Hg)-mediated reductive

dimerizations of organogermanes. For example (eq 5), treatment
of phenylchlorogermane with Mg(Hg) (THF, 20

C) affords the

diphenyl-1,2-digermane in 75% yield. Similarly, diphenylchloro-
germane affords tetraphenyl-1,1,2,2-digermane in 73% yield.

R Ge

H

Ph

Cl

R

H

Ph

R

Ge

H

Ph

Ge

(5)

R = H (75%), Ph (73%)

THF, 20–60 °C

Mg(Hg)

The Mg(Hg)–TiCl

4

mixture is an effective reagent for the

chemoselective reduction of the nitro group.

21

For example

(eq 6), chloro-, cyano-, and carboxy-substituted nitro aromat-
ics are each reduced in high yield by the Mg(Hg)–TiCl

4

mix-

ture (THF–t-butanol, 0

C, 1 h). Aliphatic nitro compounds

are also efficiently reduced. Others have used this procedure
successfully.

22

24

Other reagents for this transformation include

Titanium(III) Chloride,

25

TiCl

4

–Te(i-Bu)

2

,

26

TiCl

4

Sodium

Borohydride,

27

Palladium on Carbon–Ammonium Formate,

28

Raney NickelHydrazine,

29

Chromium(II) Chloride,

30

Tin(II)

Chloride,

31

and Nickel Boride (Ni

2

B).

32

O

2

N

R

H

2

N

R

(6)

R = Cl (92%), CN (94%), C(O)OCH

2

CH=CH

2

 (96%)

THF, 0 °C, 12 h

Mg(Hg)–TiCl

4

Mg(Hg) has been used occasionally for the reduction of

1,2-dihalides

33

and enones,

34

and has been extensively used for

the preparation of reduced organometallic complexes.

35

40

Preparation of 1,1-Diorganometallic Reagents. Mg(Hg) has

been widely used for the preparation of 1,1-dimagnesium
reagents

41

by reaction with methylene dibromides and diiodides.

For example (eq 7), Cainelli and co-workers

42

found that

treatment of Dibromomethane or Diiodomethane with Mg(Hg)
affords a solution of organomagnesium reagent. Bis(bromo-
magnesio)methane reacts with CO

2

to afford the malonic acid

and with aldehydes and ketones to give alkenes. This reagent
has found use in organic synthesis

43

47

and offers an alternative

to MethylenetriphenylphosphoraneTrimethylsilylmethyllith-
ium
Trimethylsilylmethylmagnesium Chloride, the Tebbe
reagent(µ-Chlorobis(cyclopentadienyl)(dimethylaluminum)-µ-
methylenetitanium
), dimethyltitanocene (Bis(cyclopentadienyl)
dimethyltitanium
),

48

CH

2

I

2

–CrCl

2

,

49

CH

2

I

2

–Zn–Me

3

Al,

50

CH

2

I

2

–Zn–TiCl

4

,

51,52

and CH

2

(AlR

2

)

2

,

53

reagents. Similarly,

Mg(Hg) has been used for the preparation of the 1,1-dimagnesium

Avoid Skin Contact with All Reagents

background image

2

MAGNESIUM AMALGAM

species bis(bromomagnesio)trimethylsilylmethane

54

and bis

(bromomagnesio)bis(trimethylsilyl)methane.

55

(7)

R

1

C(O)R

2

R

1

 = C

11

H

23

, R

2

 

=H (65%)

R

1

 = Ph, R

2

 = H (70%)

R

1

, R

2

 = -(CH

2

)

5

- (68%)

X

MgX

MgX

R

1

X

R

2

Mg(Hg)

X = Br, I

Bickelhaupt and co-workers

56

reported the use of bis(bro-

momagnesio)methane as a reagent for the preparation of 1,3-
dimetallacyclobutanes. For example (eq 8), treatment of bis-
(bromomagnesio)methane (prepared using Mg(Hg) as described
above) with Cp

2

TiCl

2

and Dichlorodimethylsilane affords the

novel mixed 1,3-dimetallacyclobutane in quantitative yield.

(8)

Cp

2

TiCl

2

Cp

2

Ti

CH

2

MgBr

CH

2

MgBr

Cp

2

Ti

SiMe

2

MgBr

MgBr

Me

2

SiCl

2

quantitative

Miscellaneous. Mg(Hg) has been used in combination with

Magnesium Bromide as a reagent for the deoxygenation of
epoxides.

57

Yields are typically modest, for example 50% for the

formation of cyclohexene from cyclohexene oxide, and several
good alternative reagents are available for this transformation.

58

1.

Adams, R.; Adams, E. W., Org. Synth. 19411, 459.

2.

Binks, J.; Lloyd, D., J. Chem. Soc. (C) 1971, 2641.

3.

Nichols, P. P., J. Org. Chem. 197944, 2126.

4.

Corey, E. J.; Danheiser, R. L.; Chandrasekaran, S., J. Org. Chem. 1976,
41

, 260.

5.

Lenior, D., Synthesis 1989, 883.

6.

McMurry, J., Chem. Rev. 198989, 1513.

7.

Pons, J.-M.; Santelli, M., Tetrahedron 198844, 4295.

8.

Chiara, J. L.; Cabri, W.; Hanessian, S., Tetrahedron Lett. 199132, 1125.

9.

Szymoniak, J.; Bescancon, J.; Moise, C., Tetrahedron 199248, 3867.

10.

Jun, J.-G.; Shin, H. S., Synth. Commun. 199323, 1871.

11.

Mangeney, P.; Tejero, T.; Alexakis, A.; Grosjean, F.; Normant, J.,
Synthesis 1988

, 255.

12.

Cuvinot, D.; Mangeney, P.; Alexakis, A.; Normant, J.-F., J. Org. Chem.
198954, 2420.

13.

Betschart, C.; Schmidt, B.; Seebach, D., Helv. Chim. Acta 198871,
1999.

14.

Enholm, E.; Forbes, D. C.; Holub, D. P., Synth. Commun. 199020, 981.

15.

Imamoto, T.; Nishimura, S., Chem. Lett. 19901141.

16.

Roskamp, E. J.; Pederson, S. F., J. Am. Chem. Soc. 1987109, 3152.

17.

Kalyanam, N.; Rao, G. V., Tetrahedron Lett. 199334, 1647.

18.

Takai, K.; Tsubaki, Y.; Tanaka, S.; Beppu, F.; Fujiwara, Y., Chem. Lett.
1990203.

19.

Shono, T.; Kise, N.; Oike, H.; Yoshimoto, M.; Okazaki, E., Tetrahedron
Lett. 
1992

33, 5559.

20.

Rivière, P.; Satge, J., Synth. Inorg. Metal-Org. Chem. 19722, 57.

21.

George, J.; Chandrasekaran, S., Synth. Commun. 198313, 495.

22.

Dijkstra, P. J.; Van Steen, B. J.; Reinhoudt, D. N., J. Org. Chem. 1986,
51

, 5127.

23.

Sanchez, I. H.; Larraza, M. I.; Rojas, I.; Brena, F. K.; Flores, H. J.;
Jankowski, K., Heterocycles 198523, 3033.

24.

Pakusch, J.; Ruechardt, C., Chem. Ber. 1990123, 2147.

25.

Ho, T.-L.; Wong, C. M., Synthesis 1974, 45.

26.

Suzuki, H.; Manabe, H.; Enokiya, R.; Hanazaki, Y., Chem. Lett. 1986,
1339.

27.

Kano, S.; Tanaka, Y.; Sugino, E.; Hibino, S., Synthesis 1980, 695.

28.

Ram, S.; Ehrenkaufer, R. E., Tetrahedron Lett. 198425, 3415.

29.

Yuste, F.; Saldana, M.; Walls, F., Tetrahedron Lett. 198223, 147.

30.

Varma, R. S.; Varma, M.; Kabalka, G. W., Tetrahedron Lett. 198526,
3777.

31.

Bellamy, F. D.; Ou, K., Tetrahedron Lett. 198425, 839.

32.

Ganem, B.; Osby, J. O., Chem. Rev. 198686, 763.

33.

Wiberg, K. B.; Ubersax, R. W., J. Org. Chem. 197237, 3827.

34.

Celina, M.; Lazana, R. L. R.; Luisa, M.; Franco, T. M. B.; Herold, B. J.,
J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1993

, 1327.

35.

McVicker, G. B., Inorg. Synth 197616, 56.

36.

McVicker, G. B., Inorg. Chem. 197514, 2087.

37.

Green, M. L. H.; Wong, L. L., J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1989,
571.

38.

Hill, A. F.; Honig, H. D.; Stone, F. G. A., J. Chem. Soc., Dalton Trans.
1988, 3031.

39.

Morancais, J. L.; Hubert-Pfalzgraf, L. G., Transition Met. Chem. 1984,
9

, 130.

40.

Jones, R. F.; Fisher, J. R.; Cole-Hamilton, D. J., J. Chem. Soc., Dalton
Trans. 
1981

, 2550.

41.

Bickelhaupt, F., Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 198726, 990.

42.

Bertini, F.; Grasselli, P.; Zubiani, G.; Cainelli, G., Tetrahedron 197026,
1281.

43.

Georges, M.; MacKay, D.; Fraser-Reid, B., J. Am. Chem. Soc. 1982104,
1101.

44.

Cardillo, G.; Orena, M.; Porzi, G.; Sandri, S., J. Org. Chem. 198146,
2439.

45.

Gewali, M. B.; Ronald, R. C., J. Org. Chem. 198247, 2792.

46.

Welch, S. C.; Rao, A. S. C. P.; Gibbs, C. G.; Wong, R. Y., J. Org. Chem.
198045, 4077.

47.

Yoshimura, J.; Sato, K.; Wakai, H.; Funabashi, M., Bull. Chem. Soc. Jpn.
197649, 1169.

48.

Petasis, N. A.; Bzowej, E. I., J. Am. Chem. Soc. 1990112, 6392.

49.

Okazoe, T.; Takai, K.; Utimoto, K., J. Am. Chem. Soc. 1987109, 951.

50.

Takai, K.; Hotta, Y.; Oshima, K.; Nozaki, H., Bull. Chem. Soc. Jpn. 1980,
53

, 1698.

51.

Hibino, J.; Okazoe, T.; Takai, K.; Nozaki, H., Tetrahedron Lett. 1985,
26

, 5581.

52.

Lombardo, L., Tetrahedron Lett. 198223, 4293.

53.

Piotrowski, A. M.; Malpass, D. B.; Boleslawski, M. P.; Eisch, J. J., J.
Org. Chem. 
1988

53, 2829.

54.

Van de Heisteeg, B. J. J.; Schat, G.; Tinga, M. A. G. M.; Akkerman, O.
S.; Bickelhaupt, F., Tetrahedron Lett. 198627, 6123.

55.

Hogenbirk, M.; Van Eikema Hommes, N. J. R.; Schat, G.; Akkerman, O.
S.; Bickelhaupt, F.; Klumpp, G. W., Tetrahedron Lett. 198930, 6195.

56.

Van de Heisteeg, B. J. J.; Schat, G.; Akkerman, O. S.; Bickelhaupt, F., J.
Organomet. Chem. 
1986

308, 1.

57.

Bertini, F.; Grasselli, P.; Zubiani, G.; Cainelli, G., J. Chem. Soc., Dalton
Trans. 
1970

3, 144.

58.

Wong, H. N. C.; Fok, C. C. M.; Wong, T., Heterocycles 198726, 1345.

James M. Takacs

University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, NE, USA

A list of General Abbreviations appears on the front Endpapers