Butyllithi là một base mạnh (pKa≈50), nhưng nó cũng là một nucleophile và chất khử mạnh, tùy thuộc vào các chất phản ứng khác. Hơn nữa, ngoài việc là một nucleophile mạnh, n-BuLi liên kết với các base Lewis aprotic, chẳng hạn như ether và amin bậc ba, chúng phân tách một phần các cụm bằng cách liên kết với các trung tâm lithi. Việc sử dụng nó như một cơ sở vững chắc được gọi là kim loại hóa. Các phản ứng thường được tiến hành trong tetrahydrofuran và diethyl ether, là những dung môi tốt để tạo ra các dẫn xuất cơ lithi (xem bên dưới).

Metalation

Một trong những tính chất hóa học hữu ích nhất của n-BuLi là khả năng khử gốc một loạt các acid Brønsted yếu. t-Butyllithi và s-butyllithi cơ bản hơn. n-BuLi thể deprotonate (có nghĩa là, metalate) nhiều loại trái phiếu CH, đặc biệt là nơi các base liên hợp được ổn định bằng điện tử delocalization hoặc một hoặc nhiều hetherroatoms (nguyên tử phi carbon). Ví dụ bao gồm acetylen (H-CC-R), methyl sulfide (H-CH2SR), thioacetals (H-CH(SR)2, ví dụ: dithian), methylphosphin (H-CH2PR2), furan, Thiophen và ferrocen (Fe(H-C5H4)(C5H5))[9]. Ngoài này, nó cũng sẽ deprotonate tất cả các hợp chất có tính acid hơn như cồn, amin, enolizable hợp chất carbonyl, và bất kỳ hợp chất có tính acid công khai, để sản xuất alkoxides, amide, enolat và muối -at của lithi. Tính ổn định và tính dễ bay hơi của butan do sự deproto hóa như vậy phản ứng là thuận tiện, nhưng cũng có thể là một vấn đề đối với các phản ứng quy mô lớn vì thể tích của một khí dễ cháy được tạo ra.

LiC4H9 + RH → C4H10 + R-Li

Tính cơ bản động học của n-BuLi bị ảnh hưởng bởi dung môi hoặc cosolvent. Các phối tử tạo phức Li+ như tetrahydrofuran (THF), tetramethylethylenediamine (TMEDA), hexamethylphosphoramide (HMPA) và 1,4-diazabicyclo(2.2.2)octan (DABCO) tiếp tục phân cực liên kết Li-C và đẩy nhanh quá trình kim loại hóa. Các chất phụ gia như vậy cũng có thể hỗ trợ trong việc cô lập sản phẩm tráng nhựa, một ví dụ nổi tiếng trong số đó là dilithioferrocene.

Fe(C5H5)2 + 2LiC4H9 + 2TMEDA → 2C4H10 + Fe(C5H4Li)2(TMEDA)2

Cơ sở Schlosser của là một siêu base sản xuất bằng cách xử lý butyllithi với kali tert-butoxit. Đó là kinetically nhiều phản ứng hơn butyllithi và thường được sử dụng để thực hiện khó khăn metalations. Anion butoxit tạo phức với lithi và tạo ra butylpotali một cách hiệu quả, chất này phản ứng mạnh hơn thuốc thử lithi tương ứng.

Một ví dụ về việc sử dụng n-butyllithi làm base là việc thêm một amin vào methyl carbonat để tạo thành methyl carbamat, trong đó n-butyllithi dùng để deprotonat amin:

n-BuLi + R2NH + (MeO)2CO → R2N-CO2Me + LiOMe + BuH

Trao đổi halogen-lithi

Butyllithi phản ứng với một số bromide và iodide hữu cơ trong một phản ứng trao đổi để tạo thành dẫn xuất cơ lithi tương ứng. Phản ứng thường không thành công với chloride hữu cơ và fluoride:

C4H9Li + RX → C4H9X + RLi(X = Cl, Br)

Đây trao đổi lithi-halogen phản ứng rất hữu ích cho việc chuẩn bị một số loại hợp chất RLI, đặc biệt là aryl lithi và một số vinyl thuốc thử lithi. Các tiện ích của phương pháp này bị hạn chế đáng kể, tuy nhiên, bởi sự hiện diện trong hỗn hợp phản ứng của n-BuBr hoặc n-BuI, có thể phản ứng với RLI thuốc thử hình thành, và bằng cách cạnh tranh dehydrohalogenation phản ứng, trong đó n-Buli đóng vai trò như một cơ sở:

2C4H9Br + RLi → 2C4H9R + LiBr2C4H9Li + R'CH=CHBr → 2C4H10 + R'C≡CLi + LiBr

Phản ứng phụ này đối với RI ít quan trọng hơn đáng kể so với RBr, vì sự trao đổi iốt-lithi nhanh hơn sự trao đổi brom-lithi một vài bậc. Vì những lý do này, aryl, vinyl và alkyl iodua chính là chất nền được ưu tiên và t-BuLi thay vì n-BuLi thường được sử dụng, vì t-BuI được tạo thành sẽ bị phá hủy ngay lập tức bởi t-BuLi trong phản ứng dehydro hóa (do đó đòi hỏi 2 tương đương của t-BuLi). Ngoài ra, thuốc thử vinyl lithi có thể được tạo ra bằng phản ứng trực tiếp của vinyl halogenide (ví dụ như cyclohexenyl chloride) với lithi hoặc bằng cách trao đổi thiếc-lithi (xem phần tiếp theo)[3].

Chuyển đổi

Một họ phản ứng liên quan là chuyển vị, trong đó hai hợp chất cơ kim trao đổi kim loại của chúng. Nhiều ví dụ về phản ứng như vậy liên quan đến sự trao đổi Li với Sn:

C4H9Li + Me3SnAr → C4H9SnMe3 + LiArtrong đó Ar là aryl và Me là metyl.

Phản ứng trao đổi thiếc-lithi có một ưu điểm lớn hơn phản ứng trao đổi halogen-lithi để điều chế thuốc thử lithi organolit, ở chỗ các hợp chất thiếc sản phẩm (C4H9SnMe3trong ví dụ trên) ít phản ứng với thuốc thử lithi hơn nhiều so với các sản phẩm halogenide của sự trao đổi halogen-lithi tương ứng (C4H9Br hoặc C4H9Cl). Khác kim loại và á kim mà trải qua các phản ứng trao đổi như vậy là hợp chất hữu cơ của thủy ngân, seleni, và teluri.

Bổ sung carbonyl

Thuốc thử cơ lithi, bao gồm n-BuLi được sử dụng để tổng hợp các aldehyde và keton cụ thể. Một trong những con đường tổng hợp như vậy là phản ứng của thuốc thử cơ lithi với các amide không được thế:

R1Li + R2CONMe2 → LiNMe2 + R2C(O)R1

Sự suy thoái của THF

THF bị deproto hóa bởi butyllithi, đặc biệt là khi có TMEDA, do mất một trong bốn proton tiếp giáp với oxy. Quá trình này, tiêu thụ butyllithi để tạo ra butan, gây ra sự mở vòng để tạo ra enolat acetaldehyde và ethylen[10]. Do đó, phản ứng của Buli trong THF thường tiến hành ở nhiệt độ thấp, chẳng hạn như -78 °C, như được sản xuất thuận tiện bởi một phòng tắm đóng băng của khô băng/aceton. Nhiệt độ cao hơn (−25 °C hoặc thậm chí −15 °C) cũng được sử dụng.

Phân hủy nhiệt

Khi đun nóng, n-BuLi, tương tự như các thuốc thử alkyllithi khác với "β-hydrogens", trải qua quá trình loại bỏ β-hydride để tạo ra 1-buten và Lithi hydride (LiH):

C4H9Li → LiH + CH3CH2CH=CH2