594-19-4 / 叔丁基鋰的應用

背景及概述^[1][4]

有機鋰化合物的化學性質類似烷基鹵化鎂，但更活潑，可與金屬鹵化物、含羰基物質、鹵代烴和含有活潑氫的化合物反應。常用的有機鋰化合物包括丁基鋰和苯基鋰，其中，丁基鋰主要用于拔除有機化合物中的活潑氫。丁基鋰又包括正丁基鋰和叔丁基鋰，同正丁基鋰相比，叔丁基的堿性更強，可以拔去很多氫碳酸的氫，包括醚的α位氫苯，因此可以應用于很多正丁基鋰不適用的范圍。

叔丁基鋰t-C₄H₉Li，無色結晶固體。與正丁基鋰相似，但活性更高。對熱穩定，在100℃加熱20小時也很少分解。由叔丁基氯(含叔丁醇)與含鈉的鋰在正戊烷中回流溫度下反應制備。實驗室用作聚合引發劑和金屬化劑等。丁基鋰，也稱t-丁基鋰，是一個有機鋰化合物，是有機合成中的超強堿。以簇合物存在，可以拔去很多氫碳酸的氫，包括苯。叔丁基鋰高度易燃，可在空氣中自燃，儲存時必須以干燥氮氣保護，使用時也必須非常小心。

目前，正丁基鋰在工業上已經能夠大規模的制備，而叔丁基鋰由于過于活潑，且原料相對更穩定，只能在實驗室中以小規模制備，當放大到工業規模的時候，反應往往難以引發，成功率較低，得不到目標產物。由于基礎研究和工業生產中叔丁基鋰的用量巨大且具有不可替代性，如何實現叔丁基鋰的規模化生產成為一個亟需解決的問題。

應用^[2][3]

叔丁基鋰可用作羰基化合物的烷基化、脫溴劑、有機合成、用于重要的鋰試劑。通過鹵素一金屬交換反應而可用于制備其它有機鏗化合物，如芳基鏗、三烷基氫化硼銼、乙烯基銼、等。在溫和條件下還原撥基成怒基也是聚合反應的引發劑。叔丁基鋰相比正丁基鋰和異丁基鋰而言，具有更強的堿性和金屬化活性以及更弱的親核性，因此能夠用于質子酸性更弱的烴類底物的脫質子鋰化反應。

通常，簡單烷烴對于叔丁基鋰仍然能保持惰性，但是對于含雜原子的溶劑如THF則會與叔丁基鋰發生反應。當底物是含雜原子如氧、氮、硫的化合物時，使用叔丁基鋰作脫質子試劑能夠獲得很高的區域選擇性。應用舉例如下：

1. 作為催化劑用于制備一種2-氯-5-(三氟甲基)苯甲酸。

以對氯三氟甲苯和叔胺類化合物（例如四甲基乙二胺或N,N-二異丙基乙胺）為原料，在強堿叔丁基鋰的作用下形成2-氯-5-(三氟甲基)苯鋰鹽，該鋰鹽與固態二氧化碳反應制得2-氯-5-(三氟甲基)苯甲酸，所述反應路線原料易得，收率高，工藝過程簡單，簡化了純化工藝，縮短生產周期，利于工業化生產。

方法包括如下步驟：（1）以對氯三氟甲苯和叔胺類化合物為原料，以叔丁基鋰為催化劑，制備2-氯-5-(三氟甲基)苯鋰鹽；（2）將步驟（1）得到的2-氯-5-(三氟甲基)苯鋰鹽與固態二氧化碳反應，去除溶劑，制得2-氯-5-(三氟甲基)苯甲酸。

2. 作為一種密封材料的原料。

該密封材料，按質量份數計算，包括如下組分：200-250份硅橡膠，250-300份氟樹脂，100-150份硫化橡膠，150-200份三元乙丙橡膠，10-15份硬脂酰乳酸鈉，10-12份二氧化鈦，5-8份氫氧化鉀，12-15份氫氧化鎂，8-10份丙烯酸酐，6-8份異氰酸苯酯，10-15份富馬酸二甲酯，5-8份過氧化二苯甲酰，6-8份叔丁基鋰，7-8份氮化硅，5-10份硅粉。該密封材料的力學強度高、摩擦系數低（為0.20-0.22）、抗磨損能力強，在高溫（可在200 ℃場合工作）高壓（能承受400MPa 的壓力）工作條件下使用壽命長。

制備^[4]

叔丁基鋰溶液的制備方法，包括以下步驟：

(1)在惰性氣體保護下，將鈉 鋰合金放置于惰性溶劑中，加熱攪拌使所述的鈉 鋰合金分散，冷卻后除去所述惰性溶劑，得到鈉 鋰合金分散體；

(2)在惰性氣體保護下，向步驟(1)得到的鈉 鋰合金分散體中加入戊烷，在30～38℃溫度時攪拌條件下，滴加氯代正丁烷 氯代叔丁烷混合液進行反應，反應完全后經處理得到所述的叔丁基鋰溶液；

主要參考資料

[1] 化學物質辭典

[2] 孫郁;張春濤;紀奉元.一種2-氯-5-(三氟甲基)苯甲酸的制備方法.CN201210525388.8，申請日2012-12-10

[3] 高賽賢.一種密封材料. CN201710974812.X，申請日2017-10-19

[4] 李典正;張江林;何光明.一種叔丁基鋰溶液的制備方法.CN201310016356.X，申請日2013-01-16