常用有机金属试剂---正丁基锂

【英文名称】n-Butyllithium

【分子式】C4H9Li

【分子量】 64.05

【 CAS号】109-72-8

【缩写和别名】正丁基锂

【物理性质】一般以溶液的形式存在和使用，mp -76° C，d 0.765

g/cm3 , 偶极矩 0.97 D 。溶于烃类和醚类溶剂，在醚类溶剂中使用。遇水和其它质子溶剂会发生剧烈反应。

【制备和商品】国际大型试剂公司有销售。商品试剂为不同溶剂和不同浓度的标准溶液，例如：1.6 mol/L、2.5 mol/L, 10.0 mol/L的正己烷溶液和环己烷溶液，2.0 mol/L的正戊烷溶液，或者1.7 mol/L 正庚烷溶液等。也可以通过氯代正丁烷或溴代正丁烷与金属锂在乙醚或烃类溶剂中反应制备。

【注意事项】暴露于空气或湿气中易引起着火。一旦着火，应用干粉灭火器扑灭，不可使用含水或氯代烷烃的灭火器。在惰性气体保护下使用，在通风橱中操作。

正丁基锂作为一个强碱，能够作为含活泼氢底物的锂化试剂，也能用于锂、卤交换反应或锂-金属转移金属化反应[1]。

与异丁基锂和叔丁基锂相比较，正丁基锂的碱性和反应活性都较低一些，但仍然是含活泼氢底物的有效脱质子试剂。当形成杂原子负离子或碳负离子时，它们能够被共轭效应所稳定(例如：负离子在sp碳上)。因此，多种含氧、氮、磷的有机底物以及茚、三苯甲烷、乙烯基苯或甲基杂芳环化合物(例如：吡啶、喹啉)等含苯基的底物能够很容易与正丁基锂反应形成锂盐。丙二烯依据不同的取代基位置及取代烷基空间大小的不同，很容易实现在 C-1 或 C-3 位发生的锂化反应。在丁基锂作用下，端炔生成炔基锂。丙炔基氢也很容易被正丁基锂夺取，当端炔与两当量的正丁基锂反应会在丙炔基和端炔位发生双锂化反应(式1)[2]。

在给电子溶剂中(例如：THF或乙醚)，正丁基锂的金属化活性要比在普通烃类溶剂中强。这是因为给电子溶剂能够与缺电子的锂发生配位，进而促进低阶有机锂的聚集。而在普通烃类溶剂中，正丁基锂会形成髙阶聚集。通常，正丁基锂都是在配体存在下使用。加入N,N,N,N-四甲基乙二胺(TMEDA)或1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO), 都能活化正丁基锂进而促进锂化反应。例如：在这些添加物存在下，原本惰性的苯也能与正丁基锂作用发生锂化或多锂化反应。在活化配体存在下，烯丙基化合物或苯基α-位不含活化基团的苄基苯也能与正丁基锂反应(式2)[3]。

金属烷氧化物也可以作为添加剂活化正丁基锂。例如：使用混合试剂n-BuLi/t-BuOK 能够实现芳基炔的双金属化反应，进而被亲电试剂进攻得到邻位取代的芳基炔化合物(式3)[4]。

含杂原子的化合物与正丁基锂反应能够选择性地得到α-脱质子产物。例如：1,3-二硫化合物能发生两次α-位锂化反应，揭示了1,3-二硫化合物作为保护基团的用途(式4)[5]。

在 -78°C 下反应时，α-位脱质子过程要比分子中亲电中心的亲核加成反应快，这是控制正丁基锂反应的一条重要策略。例如：先控制较低温度发生锂化反应，然后升温发生对新形成 C-Li 键的分子内亲核加成反应(式5)[6]。

当底物含有能与 Li 配位的杂原子时，杂原子邻位的氢很容易被脱除发生锂化反应，这是因为形成了 “偶极稳定”的碳负离子。例如：在-78 °C，2-烯基-N,N-二烷基氨基甲酸酯在正丁基锂/TMEDA 的作用下发生快速的α-脱质子反应。得到的偶极稳定的碳负离子再与酮或醛作用，可以高度立体选择性地形成γ-羟基烷基烯醇醚(式6)[7]。

含杂原子取代基的芳香化合物与正丁基锂作用，可以选择性地发生邻位锂化反应。例如：NR2、CH2NR2、CH2CH2NR2、OMe、C=NR、SO2NR2等基团都能促使芳香环上的邻位锂化反应，这种邻位锂化反应在合成上具有非常重要的用途(式7)[8]。

正丁基锂的另一类重要反应是与卤代有机底物发生锂-卤交换反应。在有机合成中，这是一种获得有机锂化合物的重要方法，特别是对芳基锂、乙烯基锂和环丙基锂的合成非常有用。与卤素取代基发生交换反应的活性按I>Br>Cl>F次序递减，含氟取代基的芳香烃基本上不能够与正丁基锂发生反应(式8)[9]。但是，碘化物很容易与正丁基锂作用发生锂-卤交换,进而与醛或酮等亲电试剂反应得到加成产物(式9)。

除了锂-卤交换反应外，正丁基锂还很容易与其它含锡、硒、碲或汞的有机金属试剂发生作用，发生转移金属化反应。通常，这类反应在低温和醚类溶剂中进行。其中，锡-锂交换反应在合成上最为重要，可用于合成芳基和乙烯基锂化合物(式10和式11)[10,11]。

包括苄基、乙烯基、炔基和烷氧基锂在内的许多有机锂试剂也可以通过Li-Te交换反应来制备(式12)[12]。

正丁基锂也经常用于碳负离子重排反应。在正丁基锂作用下，烯丙基醚或丙炔基醚发生 2,3-Wittig 重排。该反应通常先在低温下通过α-脱质子反应或 Li-Sn 交换反应得到碳负离子，然后再升温发生分子内重排(式13 和式14)[13,14]。

参考文献

1. (a) Mugesh, G.; Singh, H. B. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 226. (b) Wakefield, B. J. The Chemistry of Organolithium Compounds、Pergamon: Oxford, 1974. (c) Wakefield, B. J. Organolithium Methods; Academic: San Diego, 1990. (d) Wardell, L. J . In Comperhensive Organometallic Chemistry, Wilkinson, G. Ed.; Pergamon: Oxford, 1982. Chapetr 2.

2. Takashi, K.; Konishi, K.; Ushio, M.; Takaki, M.; asami, R. J. Organometa. Chem. 1973,50,1.

3. Akiyama, S.; Hooz, J. Tetrahedron Lett. 1973,41,15.

4. Hommes，H.; Verkruijsse, H. D.; Brandsma, L. Tetrahedron Lett. 1981, 22,2495.

5. Seebach, D.; Beck, A. K. Org. Synth. Coll. VoL 1988, 6,316.

6. Cere, V,: Paolucci, C.; Pollicino, S.; Sandri, E.; Fava, A. J. Org. Chem. 1991,56, 4513.

7. Meyers, A. I.; Edwards, P. D.; Rieker, W. F.; Bailey, T. R. J. Am. Chem. Soc. 1984,106,3270.

8. (a)Slocum, D. W.; Jennings, C. A. J. Org. Chem. 1976, 41, 3653. (b) Turner, J. A. J. Org. Chem. 1983, 48, 3401.

9. Kitatani, K.; Hiyama, T.; Nizaki, H. J. Am. Chem. Soc. 1975,97,949.

10. Sawyer, J. S.; Macdonald, T. L; McGarvery, G. J. J. Am. Chem. Soc. 1984,106,3376.

11. Broka, C. A.; Shen, T. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 2981.

12. Tomoki, H.; Kambe, N.; Ogawa, A.; Miyoshi, N.; Murai, S.; Sonoda, N. Angew. Chem” Ed. Int. Engl. 1987, 26,1187.

13. Nakai, T.; Mikami, K.; Taya.; S.; Fujira, Y. J. Am. Chem. Soc. 1981,103,6492.

14. (a) Marshall, J. A.; Robinson, E. D.; Lebreton, J. J. Org. Chem. 1990, 55, 227. (b) Takashi, T.;Nemoto, H.; Kanda, Yanda, Y.; Tsuji, J.; Fujise, Y. J. Org. Chem. 1986,57,4315.