109-72-8 / 常用有機(jī)金屬試劑—正丁基鋰

【英文名稱】n-Butyllithium
【分子式】C4H9Li
【分子量】 64.05
【 CA 登錄號(hào)】109-72-8
【縮寫和別名】正丁基鋰
【物理性質(zhì)】一般以溶液的形式存在和使用，mp -76° C，d 0.765g/cm3 , 偶極矩 0.97 D 。溶于烴類和醚類溶劑，在醚類溶劑中使用。遇水和其它質(zhì)子溶劑會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)。
【制備和商品】國(guó)際大型試劑公司有銷售。商品試劑為不同溶劑和不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，例如：1.6 mol/L、2.5 mol/L, 10.0 mol/L的正己烷溶液和環(huán)己烷溶液，2.0 mol/L的正戊烷溶液，或者1.7 mol/L 正庚烷溶液等。也可以通過(guò)氯代正丁烷或溴代正丁烷與金屬鋰在乙醚或烴類溶劑中反應(yīng)制備。
【注意事項(xiàng)】暴露于空氣或濕氣中易引起著火。一旦著火，應(yīng)用干粉滅火器撲滅，不可使用含水或氯代烷烴的滅火器。在惰性氣體保護(hù)下使用，在通風(fēng)櫥中操作。

正丁基鋰作為一個(gè)強(qiáng)堿，能夠作為含活潑氫底物的鋰化試劑，也能用于鋰、鹵交換反應(yīng)或鋰-金屬轉(zhuǎn)移金屬化反應(yīng)[1]。

與異丁基鋰和叔丁基鋰相比較，正丁基鋰的堿性和反應(yīng)活性都較低一些，但仍然是含活潑氫底物的有效脫質(zhì)子試劑。當(dāng)形成雜原子負(fù)離子或碳負(fù)離子時(shí)，它們能夠被共軛效應(yīng)所穩(wěn)定（例如：負(fù)離子在sp碳上)。因此，多種含氧、氮、磷的有機(jī)底物以及茚、三苯甲烷、乙烯基苯或甲基雜芳環(huán)化合物（例如：吡啶、喹啉）等含苯基的底物能夠很容易與正丁基鋰反應(yīng)形成鋰鹽。丙二烯依據(jù)不同的取代基位置及取代烷基空間大小的不同，很容易實(shí)現(xiàn)在 C-1 或 C-3 位發(fā)生的鋰化反應(yīng)。在丁基鋰作用下，端炔生成炔基鋰。丙炔基氫也很容易被正丁基鋰奪取，當(dāng)端炔與兩當(dāng)量的正丁基鋰反應(yīng)會(huì)在丙炔基和端炔位發(fā)生雙鋰化反應(yīng)(式1)[2]。

在給電子溶劑中（例如：THF或乙醚)，正丁基鋰的金屬化活性要比在普通烴類溶劑中強(qiáng)。這是因?yàn)榻o電子溶劑能夠與缺電子的鋰發(fā)生配位，進(jìn)而促進(jìn)低階有機(jī)鋰的聚集。而在普通烴類溶劑中，正丁基鋰會(huì)形成髙階聚集。通常，正丁基鋰都是在配體存在下使用。加入N,N,N,N-四甲基乙二胺（TMEDA)或1,4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷(DABCO), 都能活化正丁基鋰進(jìn)而促進(jìn)鋰化反應(yīng)。例如：在這些添加物存在下，原本惰性的苯也能與正丁基鋰作用發(fā)生鋰化或多鋰化反應(yīng)。在活化配體存在下，烯丙基化合物或苯基α-位不含活化基團(tuán)的芐基苯也能與正丁基鋰反應(yīng)(式2)[3]。
金屬烷氧化物也可以作為添加劑活化正丁基鋰。例如：使用混合試劑n-BuLi/t-BuOK 能夠?qū)崿F(xiàn)芳基炔的雙金屬化反應(yīng)，進(jìn)而被親電試劑進(jìn)攻得到鄰位取代的芳基炔化合物（式3)[4]。

含雜原子的化合物與正丁基鋰反應(yīng)能夠選擇性地得到α-脫質(zhì)子產(chǎn)物。例如：1,3-二硫化合物能發(fā)生兩次α-位鋰化反應(yīng)，揭示了1,3-二硫化合物作為保護(hù)基團(tuán)的用途（式4)[5]。

在 -78°C 下反應(yīng)時(shí)，α-位脫質(zhì)子過(guò)程要比分子中親電中心的親核加成反應(yīng)快，這是控制正丁基鋰反應(yīng)的一條重要策略。例如：先控制較低溫度發(fā)生鋰化反應(yīng)，然后升溫發(fā)生對(duì)新形成 C-Li 鍵的分子內(nèi)親核加成反應(yīng)(式5)[6]。

當(dāng)?shù)孜锖心芘c Li 配位的雜原子時(shí)，雜原子鄰位的氫很容易被脫除發(fā)生鋰化反應(yīng)，這是因?yàn)樾纬闪?“偶極穩(wěn)定”的碳負(fù)離子。例如：在-78 °C，2-烯基-N,N-二烷基氨基甲酸酯在正丁基鋰/TMEDA 的作用下發(fā)生快速的α-脫質(zhì)子反應(yīng)。得到的偶極穩(wěn)定的碳負(fù)離子再與酮或醛作用，可以高度立體選擇性地形成γ-羥基烷基烯醇醚（式6)[7]。

含雜原子取代基的芳香化合物與正丁基鋰作用，可以選擇性地發(fā)生鄰位鋰化反應(yīng)。例如：NR2、CH2NR2、CH2CH2NR2、OMe、C=NR、SO2NR2等基團(tuán)都能促使芳香環(huán)上的鄰位鋰化反應(yīng)，這種鄰位鋰化反應(yīng)在合成上具有非常重要的用途（式7)[8]。

正丁基鋰的另一類重要反應(yīng)是與鹵代有機(jī)底物發(fā)生鋰-鹵交換反應(yīng)。在有機(jī)合成中，這是一種獲得有機(jī)鋰化合物的重要方法，特別是對(duì)芳基鋰、乙烯基鋰和環(huán)丙基鋰的合成非常有用。與鹵素取代基發(fā)生交換反應(yīng)的活性按I>Br>Cl>F次序遞減，含氟取代基的芳香烴基本上不能夠與正丁基鋰發(fā)生反應(yīng)（式8)[9]。但是，碘化物很容易與正丁基鋰作用發(fā)生鋰-鹵交換,進(jìn)而與醛或酮等親電試劑反應(yīng)得到加成產(chǎn)物（式9)。

除了鋰-鹵交換反應(yīng)外，正丁基鋰還很容易與其它含錫、硒、碲或汞的有機(jī)金屬試劑發(fā)生作用，發(fā)生轉(zhuǎn)移金屬化反應(yīng)。通常，這類反應(yīng)在低溫和醚類溶劑中進(jìn)行。其中，錫-鋰交換反應(yīng)在合成上最為重要，可用于合成芳基和乙烯基鋰化合物（式10和式11)[10,11]。

包括芐基、乙烯基、炔基和烷氧基鋰在內(nèi)的許多有機(jī)鋰試劑也可以通過(guò)Li-Te交換反應(yīng)來(lái)制備（式12)[12]。

正丁基鋰也經(jīng)常用于碳負(fù)離子重排反應(yīng)。在正丁基鋰作用下，烯丙基醚或丙炔基醚發(fā)生 2,3-Wittig 重排。該反應(yīng)通常先在低溫下通過(guò)α-脫質(zhì)子反應(yīng)或 Li-Sn 交換反應(yīng)得到碳負(fù)離子，然后再升溫發(fā)生分子內(nèi)重排（式13 和式14)[13,14]。

參考文獻(xiàn)
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本文摘自---現(xiàn)代有機(jī)合成試劑