Введение
Химическое соединение n-Бутиллитий C4H9Li (сокращенно n BuLi) является органолитиевым реагентом. Он широко используется в качестве инициатора полимеризации при производстве эластомеров, таких как полибутадиен или стирен-бутадиен-стирен (SBS). Также он широко применяется в качестве сильной базы (супербазы) в синтезе органических соединений, в частности в фармацевтической промышленности. Бутиллитий коммерчески доступен в виде растворов (15%, 25%, 1,5 М, 2 М, 2,5 М, 10 М и т. д.) в алканах, таких как пентан, гексан и гептан. Растворы в диэтиловом эфире и THF могут быть приготовлены, но они недостаточно стабильны для длительного хранения. Годовое мировое производство и потребление бутиллития и других органолитиевых соединений оценивается в 2000–3000 тонн. Хотя бутиллитий бесцветен, n-бутиллитий обычно встречается в виде бледно-желтого раствора в алканах. При правильном хранении такие растворы остаются стабильными неограниченно долго, но на практике они разлагаются со временем. Выпадает мелкий белый осадок (гидрид лития), и цвет меняется на оранжевый.
n Butyllithium C4H9Li (abbreviated n BuLi) is an organolithium reagent. It is widely used as a polymerization initiator in the production of elastomers such as polybutadiene or styrene butadiene styrene (SBS). Also, it is broadly employed as a strong base (superbase) in the synthesis of organic compounds as in the pharmaceutical industry. Butyllithium is commercially available as solutions (15%, 25%, 1.5 M, 2 M, 2.5 M, 10 M, etc.) in alkanes such as pentane, hexanes, and heptanes. Solutions in diethyl ether and THF can be prepared, but are not stable enough for storage. Annual worldwide production and consumption of butyllithium and other organolithium compounds is estimated at 2000 to 3000 tonnes. Although butyllithium is colorless, n butyllithium is usually encountered as a pale yellow solution in alkanes. Such solutions are stable indefinitely if properly stored, but in practice, they degrade upon aging. Fine white precipitate (lithium hydride) is deposited and the color changes to orange.
Структура и сцепление
n BuLi существует как кластер как в твердом состоянии, так и в растворе. Склонность к агрегации характерна для соединений органолития. Агрегаты удерживаются вместе делокализованными ковалентными связями между литием и терминальным атомом углерода бутильной цепи. В случае n BuLi кластеры являются тетрамерными (в эфире) или гексамерными (в циклогексане). Кластер представляет собой искаженную кубаноподобную структуру с группами Li и CH2R, расположенными в чередующихся вершинах. Эквивалентное описание представляет тетрамер как тетраэдр Li4, пронизанный тетраэдром [CH2R]4. Связь внутри кластера аналогична той, что используется для описания диборана, но более сложная, поскольку в ней участвуют восемь атомов. Отражая свою электронную насыщенность, n-бутиллитий обладает высокой реакционной способностью по отношению к кислотам Льюиса. Из-за значительной разницы в электроотрицательности углерода (2,55) и лития (0,98), связь C–Li сильно поляризована. Степень разделения зарядов оценивается в 55–95%. Для практических целей n BuLi часто можно рассматривать как реагирующий в виде бутил-аниона, n Bu−, и катиона лития, Li+.
Реакции
Бутиллитий — сильное основание (pKb ≈ 36), но также мощный нуклеофил и восстановитель, в зависимости от других реагентов. Более того, помимо сильных нуклеофильных свойств, n-BuLi связывается с апротонными кислотами Льюиса, такими как эфиры и третичные амины, что приводит к частичной диссоциации кластеров за счет связывания с центрами лития. Его применение в качестве сильного основания называется металлированием. Реакции обычно проводят в тетрагидрофуране и диэтиловом эфире, которые являются хорошими растворителями для образующихся производных органолития (см. ниже).