a szerves lítium reagensekben a C-Li kötés erősen polarizált. Ennek eredményeként a szén vonzza a kötés elektronsűrűségének nagy részét, és hasonlít egy karbanionra. Így a szerves lítium reagensek erősen bázikusak és nukleofilek. A szerves lítiumreagensek szintézisében a leggyakoribb alkalmazások közé tartozik nukleofilek, erős bázisok a deprotonáláshoz, iniciátor a polimerizációhozés kiindulási anyag más fémorganikus vegyületek előállításához.
mint nucleophileEdit
Karbolithiation reactionsEdit
mint nukleofilek, a szerves lítiumreagensek karbolithiation reakciókon mennek keresztül, amelynek során a szén-lítium kötés egy szén-szén kettős vagy hármas kötést hoz létre, új szerves lítiumfajokat képezve. Ez a reakció a szerves lítiumvegyületek legszélesebb körben alkalmazott reakciója. A karbolitizálás kulcsfontosságú az anionos polimerizációs folyamatokban, az n-butil-lítiumot katalizátorként használják sztirol, butadién vagy izoprén vagy ezek keverékeinek polimerizációjának megindítására.
egy másik alkalmazás, amely kihasználja ezt a reaktivitást, a karbociklusos és heterociklusos kumpoundok képződése intramolekuláris karbolithiációval. Az anionos ciklizáció egyik formájaként az intramolekuláris karbolithiációs reakciók számos előnyt kínálnak a radikális ciklizációval szemben. Először is lehetséges, hogy a termék ciklikus szerves lítiumfajai elektrofilekkel reagáljanak, míg gyakran nehéz a megfelelő szerkezet radikális köztitermékét csapdába ejteni. Másodszor, az anionos ciklizációk gyakran inkább regio-és sztereospecifikusak, mint a radikális ciklizációk, különösen az 5-hexenilliumok esetében. Az intramolekuláris karbolithiáció lehetővé teszi az alkil-, vinillitium hozzáadását hármas kötésekhez és monoalkil szubsztituált kettős kötésekhez. Az aryllitiumok is hozzáadhatók, ha 5 tagú gyűrű alakul ki. Az intramolekuláris karbolithiáció korlátai közé tartozik a 3 vagy 4 tagú gyűrűk kialakításának nehézsége, mivel a köztes ciklikus szerves lítiumfajok gyakran hajlamosak gyűrűnyílásokon átesni. Az alábbiakban bemutatunk egy példát az intramolekuláris karbolitiációs reakcióra. A lítium-halogén cseréből származó lítiumfajok ciklikusan a vinyllithiumot képezték 5-exo-trig gyűrűzárás. A vinyllithium faj tovább reagál az elektrofilekkel, és funkcionalizált ciklopentilidén vegyületeket hoz létre.
karbonilvegyületek hozzáadása
nukleofil szerves lítium reagensek adhatnak elektrofil karbonil kettős kötésekhez szén-szén kötések képződéséhez. Aldehidekkel és ketonokkal reakcióba léphetnek alkoholok előállítása céljából. Az addíció főleg poláris addíción keresztül megy végbe, amelyben a nukleofil organolithium Fajok Egyenlítői irányból támadnak, és axiális alkoholt termelnek. Lítiumsók, például LiClO4 hozzáadása javíthatja a reakció sztereoszelektivitását.
amikor a ketont szterikusan gátolják, a Grignard-reagensek alkalmazása gyakran a karbonilcsoport redukciójához vezet addíció helyett. Az alkillítium reagensek azonban kevésbé valószínű, hogy csökkentik a ketont, ezért helyettesített alkoholok szintézisére használhatók. Az alábbiakban bemutatunk egy példát etillitium adamanton hozzáadása tercier alkohol előállításához.
a szerves lítium reagensek szintén jobbak, mint a Grignard reagensek, mivel képesek karbonsavakkal reagálni ketonok képződésére. Ez a reakció optimalizálható a szerves lítium-reagens adagjának gondos szabályozásával, vagy trimetil-szilil-klorid alkalmazásával a felesleges lítium-reagens kioltására. A ketonok szintézisének gyakoribb módja a szerves lítium reagensek hozzáadása a Weinreb-amidokhoz (N-metoxi-N-metil-amidok). Ez a reakció ketonokat hoz létre, amikor a szerves lítium reagenseket feleslegben használják, az n-metoxi-oxigén és a karbonil-oxigén közötti lítiumion kelátja miatt, amely tetraéderes köztiterméket képez, amely savas működés közben összeomlik.
a szerves lítium reagensek szén-dioxiddal is reagálnak, hogy a feldolgozás után karbonsavakat képezzenek.
az Enon szubsztrátok esetében, ahol két nukleofil addíciós hely lehetséges (1,2 addíció a karbonil szénhez vagy 1,4 konjugált addíció a 6,2 addícióhoz), a legtöbb erősen reaktív szerves lítiumfaj előnyben részesíti az 1,2 addíciót, azonban számos módja van annak, hogy a szerves lítium reagenseket konjugált addícióval hajtsák végre. Először is, mivel az 1,4 adduktum a valószínű, hogy termodinamikailag kedvezőbb faj, a konjugált addíció kiegyenlítéssel (a két termék izomerizációjával) érhető el, különösen akkor, ha a lítium nukleofil gyenge és az 1,2 addíció reverzibilis. Másodszor, donor ligandumok hozzáadása a reakcióhoz heteroatom-stabilizált lítiumfajokat képez, amelyek az 1,4 konjugált addíciót részesítik előnyben. Az egyik példában az alacsony hmpa hozzáadása az oldószerhez kedvez az 1,4 adagolásnak. Donor ligandum hiányában a lítium-kation szorosan koordinálódik az oxigénatommal, azonban amikor a lítium-kationt hmpa szolvatálja, a karbonil-oxigén és a lítium-ion közötti koordináció gyengül. Ez a módszer általában nem használható az alkil – és arillítium reagensek regioszelektivitásának befolyásolására.
szerves Lítiumreagensek enantioszelektív nukleofil addíciót is végezhetnek a karbonil és származékai mellett, gyakran királis ligandumok jelenlétében. Ezt a reaktivitást széles körben alkalmazzák a gyógyszerészeti vegyületek ipari szintézisében. Példa erre az Efavirenz, egy erős HIV reverz transzkriptáz inhibitor Merck és Dupont szintézise. Lítium-acetilidot adunk egy prochirális ketonhoz, hogy királis alkoholterméket kapjunk. Az aktív reakció köztitermék szerkezetét NMR spektroszkópiás vizsgálatokkal határoztuk meg oldatállapotban és a szilárd állapot Röntgenkristályográfiájával, hogy köbös 2: 2 tetramer legyen.
SN2 típusú reakciókszerkesztés
a szerves Lítiumreagensek nukleofilként szolgálhatnak, és alkil-vagy allil-halogenidekkel SN2 típusú reakciókat hajthatnak végre.Bár az alkilezés során reaktívabbnak tekintik őket, mint a Grignards-reakciókat, használatuk továbbra is korlátozott a Versengő mellékreakciók, például radikális reakciók vagy fém-halogén csere miatt. A legtöbb alkilezésben használt szerves lítium reagens stabilizáltabb, kevésbé bázikus és kevésbé aggregált, például heteroatom stabilizált, aril-vagy allillithium reagensek. Kimutatták, hogy a HMPA növeli a reakciósebességet és a termékhozamot, és az arillithium reagensek reaktivitását gyakran kálium-alkoxidok hozzáadásával növelik. A szerves lítium reagensek nukleofil támadásokat is végezhetnek epoxidokkal alkoholok képződéséhez.
alapként
szerves lítium reagensek széles körű bázikusságot biztosítanak. a terc-Butillitium, három gyengén elektront adományozó alkilcsoporttal, a kereskedelemben kapható legerősebb bázis (pKa = 53). Ennek eredményeként az-OH, -NH és-SH savas protonok gyakran védettek szerves lítium reagensek jelenlétében. Néhány általánosan használt lítium bázis alkillithium fajok, mint például az n-butillithium és a lítium-dialkilamidok (LiNR2). A nagyméretű R-csoportokat tartalmazó reagensek, mint például a lítium-diizopropilamid(LDA) és a lítium-bisz (trimetil-szilil) – amid (LiHMDS) gyakran szterikusan gátolják a nukleofil addíciót, és így szelektívebbek a deprotonáció felé. A lítium-dialkilamidokat (LiNR2) széles körben használják az enolátképződésben és az aldol reakcióban. Ezeknek a bázisoknak a reaktivitását és szelektivitását az oldószerek és más ellenionok is befolyásolják.
MetalationEdit
a szerves lítiumreagensekkel történő fémezés, más néven lithiáció vagy lítium-hidrogén csere akkor érhető el, ha egy szerves lítiumreagens, leggyakrabban alkillithium, kivonja a protont, és új szerves lítiumot képez.
|
R-H + R ‘Li + R’ H {\displaystyle {\ce {R-H + R ‘Li – > RLi + R’ H}}}
 |
|
(1) |
a szokásos fémezési reagensek a butillitiumok. a tert-Butillithium és a sec-butillithium általában reaktívabbak és jobb szelektivitással rendelkeznek, mint az n-butillithium, azonban drágábbak és nehezebben kezelhetők. A fémezés a sokoldalú szerves lítium reagensek előállításának általános módja. A fémezés helyzetét leginkább a C-H kötés savassága szabályozza. A lithiáció gyakran olyan helyzetben fordul elő, hogy az elektron visszavonja a csoportokat, mivel ezek jól stabilizálják az anion elektronsűrűségét. Az aromás vegyületek és heterociklusok csoportjainak irányítása biztosítja a fémezés regioszelektív helyeit; az irányított ortofaláció a fémezési reakciók fontos osztálya. A fémezett szulfonok, Acil-csoportok és a fémezett amidok fontos köztitermékek a kémiai szintézisben. Az allil-éter alkillitiummal vagy LDA-val történő fémezése anionot képez az oxigénhez, és 2,3-Wittig átrendeződéshez vezethet. A donor ligandumok, például a TMEDA és a HMPA hozzáadása növelheti a fémezés sebességét és szélesítheti a szubsztrát hatókörét. A királis szerves lítium reagensek aszimmetrikus fémezéssel érhetők el.
az irányított ortofaláció fontos eszköz a regiospecifikus szubsztituált aromás vegyületek szintézisében. A köztes lítiumfajták elektrofilnel történő litizálásának és azt követő kioltásának ez a megközelítése magas regioszelektivitása miatt gyakran jobb, mint az aromás elektrofil szubsztitúció. Ez a reakció organolitium reagensek általi deprotonálással megy végbe az aromás gyűrű közvetlen fémezési csoportjához (DMG) a pozíciókban. A DMG gyakran egy Lewis-bázikus heteroatomot tartalmazó funkcionális csoport, amely képes összehangolni a Lewis-savas lítium kationnal. Ez komplex indukált közelségi hatást generál, amely a deprotonációt a .. helyzetbe irányítja, hogy arillithium fajokat képezzen, amelyek tovább reagálhatnak elektrofilekkel. A leghatékonyabb dmg-k az amidok, karbamátok, szulfonok és szulfonamidok. Erős elektron-visszavonó csoportok, amelyek növelik az alfa-protonok savasságát az aromás gyűrűn. Két dmg jelenlétében a fémezés gyakran az erősebb irányító csoport Orto-jára fordul elő, bár vegyes termékeket is megfigyelnek. Számos heterociklus, amely savas protonokat tartalmaz, szintén ortofaláción eshet át. Az elektronszegény heterociklusokhoz azonban általában lítium-amid bázisokat, például LDA-t használnak, mivel megfigyelték, hogy az alkillitium az elektronszegény heterociklusok mellett ad hozzá, nem pedig a deprotonációt. Bizonyos átmenetifém-arén komplexekben, mint például a ferrocén, az átmenetifém vonzza az elektron-sűrűséget az arénből, így az aromás protonok savasabbá válnak, és készen állnak az ortofémezésre.
SuperbasesEdit
fő cikk: Superbase
kálium-alkoxid hozzáadása alkillithiumhoz nagymértékben növeli a szerves lítiumfajok bázikusságát. A leggyakoribb ” superbase “KOtBu hozzáadásával alakítható ki butyllithium, gyakran rövidítve” LiCKOR ” reagensek. Ezek a” szuperbázisok ” nagyon reaktív és gyakran sztereoszelektív reagensek. Az alábbi példában a LiCKOR bázis sztereospecifikus krotilboronát fajokat hoz létre fémezés és az azt követő lítium-metalloid csere révén.
Asymmetric metalationEdit
az Enantioenriched organlítium Fajok prokirális szubsztrátok aszimmetrikus metalációjával nyerhetők. Az aszimmetrikus indukcióhoz királis ligandum, például (-)-spartein jelenléte szükséges. A királis lítiumfajok enantiomer arányát gyakran befolyásolják a deprotonáció sebességének különbségei. Az alábbi példában az N-Boc-n-benzil-amin n-butillitiummal történő kezelése (- ) – spartein jelenlétében a termék egy enantiomerjét nagy enantiomer felesleggel biztosítja. A trimetil-ón-kloriddal történő transzmetaláció ellentétes enantiomert eredményez.
Enolátképződés
a lítium-enolátok egy C-H kötés deprotonálásával képződnek. A lítium-enolátokat széles körben használják nukleofilként szén-szén kötésképződési reakciókban, például aldol kondenzációban és alkilezésben. Fontos köztitermékek a szilil-enol-éter képződésében is.
a lítium-enolát képződés általánosítható sav-bázis reakcióként, amelyben a karbonilcsoport viszonylag savas protonja (PK =20-28 DMSO-ban) reagál a szerves lítiumbázissal. Általában erős, nem nukleofil bázisokat, különösen lítium-amidokat, például LDA-t, LiHMDS-t és LiTMP-t használnak. A THF és a DMSO gyakori oldószerek a lítium-enolát reakciókban.
az enolát képződésének sztereokémiája és mechanizmusa nagy érdeklődést váltott ki a kémiai közösségben. Számos tényező befolyásolja az enolát sztereokémia kimenetelét, mint például a szterikus hatások, oldószerek, poláris adalékok és a szerves lítiumbázisok típusai. A lítium-enolátok sztereokémiai szelektivitásának magyarázatára és előrejelzésére használt számos modell között szerepel az ír modell.
ebben a feltételezésben egy monomer LDA reagál a karbonil szubsztráttal, és ciklikus Zimmerman-Traxler típusú átmeneti állapotot képez. Az (E)-enolát A (Z)-enolát átmeneti állapotban a kedvezőtlen szin-pentán kölcsönhatás miatt előnyös.
poláris adalékanyagok, például HMPA vagy DMPU hozzáadása elősegíti a (Z) enolátok képződését. Az ír modell azt állítja, hogy ezek a donor ligandumok összehangolják a lítium kationokat, ennek eredményeként csökken a karbonil-oxigén és a lítium kölcsönhatása, és az átmeneti állapot nem olyan szorosan kötődik, mint egy hattagú szék. A (Z) enolátok százalékos aránya akkor is növekszik, ha nagyobb oldalláncú lítium bázisokat (például Lihmd-ket) használnak. Az adalékanyagok sztereoszelektivitásának visszafordításának mechanizmusáról azonban még mindig vita folyik.
volt néhány kihívás az ír modell számára, mivel a lítiumfajokat monomerként ábrázolja az átmeneti állapotban. A valóságban a lítium-enolátok oldataiban gyakran különféle lítium-aggregátumok figyelhetők meg, és a specifikus szubsztráttól, oldószertől és reakcióviszonyoktól függően nehéz lehet meghatározni, hogy melyik aggregátum a tényleges reaktív faj az oldatban.
lítium-halogén csereszerkesztés
fő cikk: Metal-halogen exchange § Lithium-halogen exchange
Lithium-halogen exchange involves heteroatom exchange between an organohalide and organolithium species.
|
R − Li + R ‘- X \ X + R ‘- Li {\displaystyle {\ce {R-Li + R’- X – > R-X+R’ – Li}}}
 |
|
(2) |
a lítium-halogén csere nagyon hasznos új szerves lítium reagensek előállításában. A lítium-halogén csere alkalmazását a Parham-ciklizáció szemlélteti.
Transzmetalationedit
szerves lítium reagenseket gyakran használnak más fémorganikus vegyületek transzmetalációval történő előállítására. A szerves réz, organotin, szerves szilícium, szerves Boron, szerves foszfor, organocerium és szerves kénvegyületeket gyakran úgy állítják elő, hogy a szerves lítiumreagenseket megfelelő elektrofilekkel reagáltatják.
|
R − M + n- BuLi ⟶ R − Li + n- BuM {\displaystyle {\ce {R-M}}+{\textit {n-}}{\ce {BuLi -> {R-Li}+}}\ {\textit {n-}}{\ce {BuM}}}
 |
|
(3) |
Common types of transmetalation include Li/Sn, Li/Hg, and Li/Te exchange, amelyek alacsony hőmérsékleten gyorsak. A Li/Sn csere előnye, hogy a tri-alkil-sztannán prekurzorok kevés mellékreakción mennek keresztül, mivel a kapott n-Bu3Sn melléktermékek nem reagálnak az alkillitium reagensek felé. A következő példában a terminális alkin hidrosztanilezésével nyert vinilsztannán n-bulival történő transzmetalációval vinil-lítiumot képez.
Organolithium felhasználható organozinc vegyületek előállítására cinksókkal történő transzmetalációval.
lítium-diorganokuprátok alkil-lítiumfajoknak réz(I) – halogeniddel való reakciójával képezhetők. A kapott organokuprátok általában kevésbé reagálnak az aldehidekre és ketonokra, mint a szerves lítium reagensek vagy a Grignard reagensek.
