格氏試劑是製造碳-碳鍵（有機分子的組成部分）的常用方法中的一種基本成分。這些試劑在120年前就被發現了，但是由於它們的不穩定性，今天仍然使用的傳統生產方法是在有毒的有機溶劑中進行的，並且沒有暴露在水分和氧氣下。這帶來了一個複雜、精細和昂貴的過程，併產生了對環境有害的廢物。研究人員通過最大限度地減少有機溶劑的使用量，並通過採用一種稱為球磨的機械化學技術來生產格氏試劑，從而避開了這些問題。
反應物、金屬鎂和有機鹵化物，與一個不鏽鋼球一起被裝入一個金屬室。在一個關鍵步驟中，少量的有機溶劑–大約是傳統方法中使用量的十分之一–被添加到固體反應物中。然後，試驗室旋轉一小時，使球翻滾並撞向固態反應物，幫助它們充分混合和反應，形成糊狀的格氏試劑。
通過在有機溶劑中讓鎂和有機鹵化物反應來合成格氏試劑的傳統方法。這種方法已經使用了120年。而新研發的通過在球磨機中混合反應物來合成格氏試劑的新方法，有機溶劑的用量最小。這種方法可以在環境空氣中使用，實現廣泛的有機反應，幾乎沒有溶劑。
研究人員甚至成功地利用在有機溶劑中溶解度較差的有機鹵化物製造了新的格氏試劑，這些試劑通常不能用常規方法製造。避免大量使用有機溶劑使研究人員克服了溶解性問題，這為用不溶性化合物製備的格氏試劑進行新的反應開闢了一條新路，更不用說這還讓危險廢物的大幅減少。
此外，當使用較少的有機溶劑時，水或氧氣更難影響格氏試劑。這意味着不需要從周圍的空氣中去除水和氧氣，使該過程更容易執行，成本更低。鑒於潛在的經濟和環境效益，這一發現可能對化學工業產生巨大影響。
北海道大學和化學反應設計與發現研究所（ICReDD）的研究小組的伊藤恆一教授（左）和久保田浩二副教授。
“隨着解決環境問題和減少二氧化碳排放的需求越來越大，開發不需要有機溶劑的化學反應非常重要，”久保田浩二副教授評論道。”格氏試劑可以說是工業中最知名、最常用的試劑，因此我們的工作可以從根本上改變大量化學品的規模生產方式，從而大大減少對環境的影響。”