[科普中国]-锂化反应

有机化合物分子中的氢被锂取代的反应。

常用的几种锂化试剂的反应性顺序大致为：丁基锂>乙基锂>苯基锂>甲基锂，其中丁基锂和苯基锂最为重要。三级胺可以增强丁基锂的锂化能力，在三级胺作用下，甚至芳烃也可被锂化在锂化反应中，最常用的溶剂是四氢呋喃和乙醚。最重要的锂化试剂丁基锂是由氯代正丁烷和金属锂作用而制备的

简介概述锂化反应是有机化合物分子中的氢被锂取代的反应。并于1930年应用于有机合成以来，人们对它进行了长期、深入地研究。它在有机化学理论研究和有机合成中的应用方面都起着重要的作用。ziegler发现的有机锂化合物在有机合成上与有机镁化合物(GdgnaId)具有相似的性质和应用价值，并且在某些方面与GdgnaId试剂相比，具有反应活性更强、产率高、还原倾向较小、产容易分离、能够溶于多种非极性溶剂等特点，从而在有机合成中可以代替GdgnaId或弥补Gdgnard试剂在某些合成上的不足。同时，有机锂化合物在一些有机合成中具有独特的性能，使得它在有机合成中具有广泛的应用价值和重要的意义。

性质有机锂化合物是重要的第1 A族的金属有机化合物，这族元素是元素中正电性最强的一族。锂与碳的电负性相差较大，形成的化学键极性大(根据PauliTlg方法计算，C—Li键则有43%的离子性)，使电子云较多的集中在碳原子上，这种电子的分布决定了有机锂化合物的强亲核性和强碱性的特征。

有机锂化合物很容易缔合，主要原因是由于C—Li键的强烈极化，再加上锂原子的体积小，所以它在结晶体或溶液中，往往是以多分子的聚集体形式存在。简单的有机锂化合物(烷基锂)在苯、环己烷等烃类溶剂中，用冰点下降的方法研究证明是以六聚体的形式存在；在乙醚等普通溶剂中，以四聚体的形式存在。在乙醚中烷基锂的结构已用C13一“Li7 NMR耦合获得的证据证明是四面体，四个锂原子在四面体的四个顶点，每个烷基直接穿过四面体每个面的中心。在结晶体中烷基锂的聚集体可用X一射线结晶学研究及测定证明其立体结构。总之，用X一射线和测定分子量可以确定它们的缔合度和聚集体的立体结构。

有机锂化合物的反应活性与分子的缔合度有很大的关系，缔合作用降低了有机锂化合物的反应活性，人们在研究过程中，观察到某些高度位阻的有机锂化合物的反应活性反而比更简单的有机锂化合物大，这主要是由于烃基的空间位阻妨碍了聚集体的形成，如苄基锂在四氢呋喃中以单体存在，与同一反应物的反应速率是四聚体甲基锂的104倍。要增大其反应活性，一般是在聚集态的有机锂化合物中加入适量的Lewis碱，使其解聚而形成单体有机锂化合物与Lewis碱的配合物，由于Lewis碱与金属锂发生配位作用，使C—Li键的极性增强，进一步提高了有机锂化合物的反应活性。例如，正丁基锂的四氢呋喃溶液一般不易使甲苯发生金属化反应，如果加入适量的N，N，N’，N’一四甲基乙二胺(TMEDA)，则正丁基锂的聚集体转变成单体配合物，反应活性增强，可使甲苯的金属化反应迅速进行。

制备1、卤代烃与金属锂作用

用烷基或芳基卤化物，在适当的非极性溶剂(苯、环己烷、四氢呋喃、戊烷、乙醚、石油醚等)中，与金属锂直接作用，即可得到有机锂化合物。此法在1929年发现的。反应式如图：

2、烯烃与金属锂的加成

用金属锂与烯烃碳碳双键的加成，可制得有机锂化合物。尤其是当碳碳双键与芳基或不饱和键处于共轭的情况下更容易发生加成，得到有机锂化合物。反应式如图：

3、化合物之间的交换反应

由金属一金属的交换反应制备：

如要制备元卤化锂的纯度较高的有机锂化合物，可由有机汞化合物与金属锂通过金属一金属交换反应制备。如：

R2Hg十2Li一2RLi+Hg

有机汞化合物是较好的原料，因为有机汞化合物容易制备和精制；生成的汞与过剩的金属锂生成锂汞齐，使产物较易分离。如要制备乙烯型的锂化合物，可用有机锡化合物与有机锂化合物的金属交换反应制备。利用这一方法可以制备一些结构更为复杂的乙烯型的锂化合物。

由金属一卤素的交换反应制备：

卤代烃中的卤素与有机锂化合物中的锂发生交换反应，制备相应的有机锂化合物。常用的有机锂化合物是可直接制取的苯基锂和正丁基锂等。例如：

由氢一金属的交换反应制各：

烷基锂(常用正丁基锂)与某些化合物中的氢发生交换反应，制备这些化合物相应的有机锂化合物。例如：

用金属一金属、金属一卤素和氢一金属交换反应：

来制备一些有机锂化合物是非常重要的途径，通常可以制备前两种方法不易直接制取的有机锂化合物。例如，邻溴苯酚直接与金属锂反应，只能得到锂盐，若与有机锂化合物作用，通过交换反应即可制得。1

应用有机化合物分子中的氢被锂取代所得的化合物为有机锂化合物，有机锂化合物在有机合成上也称为有机锂试剂，它在合成上具有广泛的应用。

与含活泼氢化合物的反应有机锂试剂可与含活泼氢的化合物，如水、醇、硫醇、胺、羧酸及含活泼氢的烃等反应。例如：

RLi十H20—RH+Li0H

RLi+R，0H—RH+R**’**0Li

这个反应可以用来合成相应的烃类化合物，但这一反应更重要的作用在于合成其它化合物或试剂上的应用。例如，在有机合成中极为有用的试剂G.wittig试剂，就是通过有机锂试剂的这一性质来制取的，用过量的卤化物处理三苯膦得到季镰盐，再用有机锂试剂(如苯基锂)处理，从a一碳原子上夺取一个质子生成wittig试剂。

与含不饱和键化合物的加成反应有机锂试剂与醛、酮的羰基发生亲核加成反应，经水解可合成各种醇类化合物。它可以代替GdgnaId试剂与醛酮反应合成醇，特别是与位阻酮的加成更显示了它的优越性，并且它的还原倾向更小。例如，乙基锂和乙基溴化镁分别与金刚烷酮作用，前者主要得到2一乙基一2一金刚烷醇，即加成产物——叔醇；而后者主要得到2一金刚烷醇，即还原产物——仲醇。对于空问位阻较大的叔丁基锂也能与金刚烷酮发生加成，生成高度拥挤的2一叔丁基一2一金刚烷醇(叔醇)。反应式如下：

有机锂试剂与酯类化合物中的碳氧双键发生加成反应，先得到酮，酮继续与有机锂试剂作用，得到叔醇。若用两摩尔的有机锂试剂与一摩尔的酯作用可合成叔醇，这是合成两个烃基相同叔醇的一种较好方法。还可应用α一锂代羧酸锂盐与酯类的碳氧双键发生加成，尤其是与α，β一不饱和酸醑发生迈克尔类型的加成反应，合成取代的二元羧酸及其酯。

与卤代烃申卤素的交换反应有机锂试剂与卤代烃中的卤素发生交换反应。

RLi+R’X—RX+R’Li

这类反应自Wittig和Gilman发现以来，在有机合戒中起着非常重要的作用。通过这类反应可制得某些在有机合成中非常有用的有机锂试剂。有机杂环化合物的卤化反应比较容易，将卤代杂环化合物通过交换反应得到杂环的有机锂试剂，而应用于杂环衍生物的合成。例如，将卤代杂环化合物通过交换反应得到杂环的有机锂试剂，而应用于杂环衍生物的合成。2

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学