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.

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).