يشير الليثيون إلى العملية التي تحل بها ذرة الليثيوم محل ذرة الهيدروجين في جزيء عضوي. يوصف الجزيء الناتج بأنه مركب ليثيوم عضوي. رابطة C-Li شديدة الاستقطاب ، وذرة الكربون غنية بالإلكترون ، وبالتالي فإن مركبات الليثيوم العضوي أساسية بقوة ومحبة للنواة. نتيجة لذلك ، تعد تفاعلات الليثيوم والليثيوم العضوي من بين أهم التفاعلات في التخليق العضوي وهي مفيدة في تخليق الجزيئات المعقدة (مثل بناء روابط C-C).
تستخدم كواشف الليثيوم العضوي لتبادل الليثيوم والهالوجين ، وتعدين أورثو وإنتاج المعادن العضوية المحبة للنواة ، مثل كواشف البورون. يتم إنتاج كواشف الليثيوم العضوي نفسها على سبيل المثال ، عن طريق تبادل الهالوجين والمعادن ، أو ليثين الهاليدات العضوية أو إزالة البروتون من جزيئات الألكيل أو الأريل.
ما هو الليث؟
ما هو هيكل كواشف الليثيوم العضوي؟
تحتوي مركبات الليثيوم العضوي على مجموعة من التفاعل ، ولكن جميعها حساسة للماء والأكسجين وفي بعض الحالات ، مثل الليثيوم t-butyl ، تكون نارية. هياكل كواشف الليثيوم العضوي متغيرة تماما ، وتعتمد علاقة الهيكل بكل من التفاعل والآلية في التفاعلات بشكل كبير على كاشف الليثيوم العضوي المحدد ومتغيرات مثل المذيب ودرجة الحرارة. نظرا لأنها تنتمي إلى فئات من المركبات التي تعتبر ناقصة الإلكترون ، فإن مركبات أورغناليثيوم عادة ما تشكل الركام والبوليمرات في المحلول.
على سبيل المثال ، ثنائي إيزوبروبيل أميد الليثيوم (LDA) هو كاشف شائع الاستخدام بهيكل يعتمد على المذيب ودرجة الحرارة. إنه قطبي للغاية ويشكل مجاميع تعتمد هيكليا على نوع المحلول. LDA هو ثنائي مذاب في رباعي هيدروفوران ولكن في المذيبات غير القطبية يشكل قلات أوليغومرات تعتمد على درجة الحرارة (مثل الزيمات ، والرباعيات ، والخماسيات ، وما إلى ذلك). كمثال آخر ، يوجد t-butyllithium كترتامر بهيكل يشبه الكوب.
نظرا للطبيعة الحساسة لكواشف الليثيوم العضوي (الحساسة للهواء والرطوبة و / أو درجة الحرارة) ، فإن توصيف التفاعلات التي تنطوي على هذا النوع من الكواشف أمر صعب من خلال طرق التحليل غير المتصلة بالإنترنت. يوفر التحليل الطيفي FTIR في الموقع في الوقت الفعلي طريقة مباشرة لتتبع ومراقبة ميكانيكا التفاعل ( حركية البدء والوسيطة ونقطة النهاية والتفاعل الكلي) ، مع الحفاظ على بيئة مفاعل مغلقة وفي درجة الحرارة.
ما هو تفاعل وتطبيق كواشف الليثيوم العضوي؟
كواشف الليثيوم العضوي (RLi) هي قواعد قوية بشكل عام قادرة على إزالة البروتون من معظم المركبات الهيدروكربونية. في هذا الدور ، تكون أكثر تفاعلا من أميدات الليثيوم أو كواشف جرينارد. نتيجة لأساسيتها غير العادية ، فهي من بين أهم الكواشف وتستخدم على نطاق واسع في كل من التوليفات العضوية وغير العضوية. تعمل كواشف الليثيوم العضوي على إزالة البروتون بسهولة من الأحماض الضعيفة مثل الألدهيدات والكيتونات والإسترات والكحول والأمينات والهيدروكربونات العطرية والأليفاتية. يستخدم N-butyllithium بشكل شائع لبدء بلمرة المطاط الصناعية. عند تكوين رابطة مع ذرة كربون ، تعمل كواشف الليثيوم العضوي كمحابة للنواة. على سبيل المثال ، يؤدي تفاعل كواشف الليثيوم العضوي مع مجموعات الكربونيل المحبة للكهرباء في الألدهيدات والكيتونات إلى تكوين روابط C-C. بعض مجمعات الليثيوم العضوي ممتازة في توجيه الاستبدال لتصنيع المركبات الانتقائية ، وانتقائية انتقائية ، وانتقائية متداخلة.
على سبيل المثال ، فيما يتعلق بالتفاعل ، مع زيادة استبدال الهيدروكربونات الأليفاتية ، تنخفض الحموضة وبالتالي فإن ثلاثي بوتيل الليثيوم هو قاعدة أقوى بكثير من ميثيل الليثيوم. بالنسبة لكواشف الليثيوم العضوي شائعة الاستخدام ، تكون القاعدة كما يلي: فينيل ليثيوم < ميثيل ليثيوم < n-butyllithium < s-butyllithium < t-butyllithium. تتأثر أساسيات مركبات الألكليثيوم بالجزيئات الأخرى الموجودة. على سبيل المثال ، في حين أن n-butyllithium ليس أساسيا بما يكفي لإزالة البروتون من المركبات العطرية ، فإن إضافة رباعي ميثيل إيثيلين ديامين (TMEDA) يزيد من قاعدته لتكوين أرين ليثيد.
كيف يتم تحضير كواشف الليثيوم العضوي؟
معدن الليثيوم هو عامل اختزال قوي ويتفاعل مع الهاليدات العضوية لتشكيل مركبات ألكيل ليثيوم بسيطة ولكنها مستخدمة على نطاق واسع مثل n-butyllithium.
في الحالة التي يكون فيها تفاعل الليثيوم بطيئا جدا أو غير انتقائي ، يتم استخدام تفاعلات تبادل الليثيوم والمعادن. تحدث عمليات نقل المعادن هذه بسرعة ويتم إجراؤها في درجات حرارة منخفضة حيث يتم إنتاج كواشف الليثيوم العضوي الأقل استقرارا في كثير من الأحيان. تفاعلات التبادل هذه فعالة بشكل خاص في تخليق مركبات أريل الليثيوم.
إذا كان مركب الركيزة يحتوي على هيدروجين حمضي ، فإن الليثيوم هو وسيلة فعالة لإنشاء كاشف ليثيوم عضوي. في الأساس ، هذا تفاعل من النوع الحمضي القاعدي. يمكن تصنيع مجموعة واسعة من كواشف الليثيوم العضوي الوظيفية عن طريق الطباعة ، باستخدام n-BuLi أو الليثيوم الألكيل ذو القاعدة الأعلى ، s-BuLi و t-BuLi.
تقنية تفاعلات الليثيوم والليثيوم العضوي
أظهر الباحثون في جامعة كورنيل * لأول مرة استخدام ReactIR للتغذية من خلال التحقيق في تفاعلات إنول الإستر بوساطة LDA. نظرا لأن تفاعلات الليثيوم العضوي غالبا ما يتم تشغيلها في درجات حرارة منخفضة وحساسة للهواء والرطوبة ، فقد أثبتت قياسات FTIR في الموقع عبر ReactIR أنها ذات قيمة خاصة لدراسة هذه الفئة المهمة من التفاعلات. على مدى العقدين الماضيين ، ظهرت العديد من المقالات التي تؤرخ لاستخدام هذه التكنولوجيا للتحقيق في الأحشاء العصبي وتفاعلات الليثيوم العضوي الأخرى.
تسمح المفاعلات الكيميائية ذات درجة الحرارة المنخفضة بإجراء تفاعلات عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى -90 درجة مئوية. يتيح EasyMax LT التحكم الآلي وغير المراقب في متغيرات التفاعل لكيمياء الليثيوم العضوي في درجات الحرارة المنخفضة. يوفر الجمع بين ReactIR و EasyMax LT محطة عمل كيميائية ذات قيمة استثنائية للتحقيق في الليثيوم العضوي وتفاعلات درجات الحرارة دون المحيطة الأخرى.
* صن ، إكس ، كينكري ، إس ، ريمينار ، جيه ، جيلكريست ، جيه ، كولوم ، د. (1997). آلية إزالة البروتون من الإستر بوساطة الليثيوم ثنائي إيزوبروبيل أميد: دور مونومرات الذاب. J. Am. Chem. Soc. ، 119 ، 4765-4766.
شاهد عرضا إلكترونيا مباشرا من عملك أو مكتبك المنزلي وفقا لجدولك الزمني.
محطة عمل ذات درجة حرارة منخفضة لابتكار كيمياء الليثيوم العضوي
يخلق متفاعل الليثيوم العضوي عالي التفاعل فرصة للكيميائيين الاصطناعيين لتصميم جزيئات معقدة. ومع ذلك ، فإن نتيجة هذه التفاعلات العضوية المعدنية عرضة لمعلمات التفاعل التي تؤثر على المسارات ، مما يؤثر على العائد والانتقائية. لذلك ، هناك حاجة إلى التحكم الدقيق في معلمات التفاعل لدفع التفاعلات الاصطناعية إلى المسارات المرغوبة.
بفضل عناصر التحكم الدقيقة في درجة الحرارة والمعلمات، تتيح محطة العمل EasyMax LT تفاعلات مؤتمتة بالكامل وغير مراقبة.
ReactIR للتحريض
يعد ReactIR 702L أول نظام يدمج حقا قوة FTIR في الوقت الفعلي في الموقع مع الراحة التشغيلية المكافئة. ReactIR جاهز لكل كيميائي ولكل تجربة.
ReactIR جاهز للتشغيل بين عشية وضحاها!
يستخدم ReactIR 702L تقنية التبريد في الحالة الصلبة لتقديم أفضل أداء في فئته - دون الحاجة إلى النيتروجين السائل. من خلال التخلص من الإعداد الخطير وإعادة تعبئة Dewar المتكررة ، يمكن للعلماء مراقبة الكيمياء بسهولة على مدى فترات طويلة.
ReactIR جاهز للاستيلاء عليه والانطلاق!
توفر الوحدات الصغيرة القابلة للتكديس مساحة قيمة في غطاء الدخان وتوفر المرونة لنشر ReactIR في مواقع مختلفة عبر المختبر. يقلل الكاشف "قيد التشغيل دائما" من وقت الإعداد ويمكن العلماء من البدء في جمع البيانات بثقة في أي لحظة.
ReactIR جاهز للكيمياء الخاصة بك!
تمكن تقنيات أخذ العينات القائمة على المسبار والتدفق العلماء من دراسة كيمياء الطور السائل والغازي في إعدادات مجمعة أو مستمرة. تجعل مواد البناء المناسبة للغرض جمع البيانات أمرا سهلا في البيئات الحمضية والمسببة للتآكل عبر مجموعة واسعة من درجات الحرارة والضغوط.
مقالة مميزة: يتتبع ReactIR التحويل البيني للريجيوأيزومرات المتوازنة في تفاعل الليثيوم
دن ، إيه إل ، ليتش ، دي سي ، جورنت ، إم ، مارتن ، إم ، تابيت ، إي إيه ، كيرتس ، إن آر ، ويليامز ، جي ، جوس ، سي ، شو ، تي ، أوهير ، ب. ، وايد ، سي ، توكزكو ، إم إيه ، وليو ، ب. (2018). التدفق الانتقائي المستمر لليود مسترشد بالملاحظة الطيفية المباشرة لتوازن أريل ليثيوم ريجيوميزر. المعادن العضوية, 38(1), 129–137.
طور الباحثون عملية ليثيوم / يود انتقائية لتطوير مركب وسيط. نظرا لمتطلبات التحكم الدقيق في متغيرات التفاعل ، تم استخدام كيمياء التدفق المستمر لتعدين C-H. ووجدوا أنه على الرغم من أن فينيل الليثيوم أعطى عوائد مرضية لمنتج 3-iodo في تجارب الفحص ، عند التوسع ، نتج عن ذلك منتج ثانوي غير مرغوب فيه وانخفاض إنتاجية المنتج. لهذا السبب ، استخدموا LDA كعامل ليثيوم ، مما أدى إلى تكوين نوعين من ArLi regioisomeric. مكنت القدرة على تتبع التحويل البيني لهذين الأيزومرين عبر ReactIR من تحديد المجموعة المثلى من متغيرات التفاعل لضمان تكوين أنواع 3-Li المفضلة ديناميكيا حراريا. مكنت هذه الأفكار من تطوير عملية انتقائية وفعالة على نطاق أوسع.
مقالة مميزة: يتتبع ReactIR إينولاسیون الليثيوم ويحدد الكمية النسبية للأيزومرات الفراغية
راو ، ك. س. ، سانت جان ، ف. ، وكومار ، أ. (2019). التقدير الكمي لإينولاسیون الكيتون وتشكيل الأيزومر الفراغي من كبريتات الفينيل باستخدام التحليل الطيفي والنمذجة بالأشعة تحت الحمراء المضمنة. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 23 (5) ، 945-951.
أفاد الباحثون باستخدام ReactIR للتحقيق في تخليق أوليفين حلقي رباعي الاستبدال عن طريق إينولاسیون الكيتون والتسيل. كان أحد المتغيرات التي أثرت على كمية الأيزومر البسيط غير المرغوب فيه الذي تم تشكيله هو القاعدة المستخدمة في عملية الإينول. تضمنت القواعد التي تم فحصها الليثيوم ثلاثي الأبوتوكسيد ، وتم تمييز العلاقة بين معدل تكوين وسيط enolate بمنتج tosylate.
لتحديد كمية استهلاك الكيتون أثناء الإينوال ، تم استخدام النمذجة أحادية المتغير القائمة على تتبع فقدان ذروة كربونيل الكيتون. من خلال نمذجة PLS لبيانات ReactIR وقياسات HPLC غير المتصلة بالإنترنت ، يمكن قياس الأيزومر الفراغي الصغير في خليط من الأيزومرات الفراغية لسلفونات الفينيل رباعي المستبدلة. شكلت هذه الطريقة الأساس لتحليل المزيد من التفاعلات من أجل تحديد كمية هذا الأيزومر كدالة لظروف التفاعل المتغيرة.
التطبيقات
المنشورات
تفاعلات الليثيوم والليثيوم العضوي في منشورات الصناعة الحديثة
- أيكن ، إس جي ، بيتمان ، جي إم ، لياو ، إتش إتش. فوسيت ، أ. وآخرون (2022). التوليف التكراري لاسترات 1،3-بولي بورون مع تحكم مجسم عالي: تطبيقات على الهيدروكربونات متعددة الوظائف وباهاموليد أ والهيدروكربونات متعددة الوظائف https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2022-g2h9s
- بينيت ، إس إتش ، فوسيت ، إيه ، دينتون ، إي إتش ، بيبرجر ، تي وآخرون (2020). تعطيل وظائف روابط C −C s التي تم تمكينها من خلال تفاعل مجمعات بورونات البوتيل Bicyclo [1.1.0] مع المحبة للكهرباء: تطور التفاعل والنطاق والأصول الكيميائية الفراغية. J. Am. Chem. Soc. 142, 39, 16766–16775. https://doi.org/10.1021/jacs.0c07357
- كارتر ، إن ، لي ، إكس ، ريفي ، إل ، ميجر ، إيه جيه إتش إم ، وكولدهام ، آي (2018). التوليف والتحليل الحركي لرباعي هيدروكينولين البديل عن طريق الليثيوم ثم التبريد الكهربائي. العلوم الكيميائية ، 9 (5) ، 1352-1357. https://doi.org/10.1039/c7sc04435f
- دن ، إيه إل ، ليتش ، دي سي ، جورنت ، إم ، مارتن ، إم ، تابيت ، إي إيه ، كيرتس ، إن آر ، ويليامز ، جي ، جوس ، سي ، شو ، تي ، أوهير ، ب. ، وايد ، سي ، توكزكو ، إم إيه ، وليو ، ب. (2018). التدفق الانتقائي المستمر لليود مسترشد بالمراقبة الطيفية المباشرة لتوازن أريل ليثيوم ريجيوميرز. المعادن العضوية, 38(1), 129–137. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.8b00538
- ليونارد ، دي جيه ، وارد ، جي دبليو ، وكلايدن ، ج. (2018). α غير متماثل للأحماض الأمينية. طبيعة سجية ، 562 (7725) ، 105-109. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0553-9
- مارجسون ، إم جيه ، سيبرجر ، إف ، كيلي ، جيه إيه ، ليتل ، جيه وآخرون (2021). الوظيفية المائية الفعالة للكربونيل والإيمين التي بدأتها أنيونات فوسفاسيكلوسيكسادينيل. ChemCatChem ، 13 ، 3761-3764 doi.org/10.1002/cctc.202100651
- بولتراور ، دي ، ويليامز ، جي دي ، هون ، سي إيه وكابي ، سي أو (2021). الليثيون بالتلسكوب ، C-arylation والميثوكسيل في هجين دفعة التدفق نحو تخليق canagliflozin. رسائل رباعية السطوح ، 82 ، 153351. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2021.153351
- باور ، إم ، ألكوك ، إي وماكجلاكين ، جي بي (2020). قواعد الليثيوم العضوي في كيمياء التدفق: مراجعة ، Org. Process Res. Dev. 2020, 24, 10, 1814–1838. دوي: 10.1021 / acs.oprd.0c00090
- راو ، ك. س. ، سانت جان ، ف. ، وكومار ، أ. (2019). التقدير الكمي لإينولاسیون الكيتون وتكوين الأيزومر الفراغي لكبريتات الفينيل باستخدام التحليل الطيفي والنمذجة بالأشعة تحت الحمراء المضمنة. البحث والتطوير في العمليات العضوية ، 23 (5) ، 945-951. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00042
- Sagmeister ، P. ، Williams ، JD ، Hone ، C. A. ، & Kappe ، C.O. (2019). مختبر المستقبل: منصة تدفق معيارية مع أدوات PAT متكاملة متعددة للتفاعلات متعددة الخطوات. كيمياء وهندسة التفاعل ، 4 (9) ، 1571-1578. https://doi.org/10.1039/c9re00087a
- سونثوال ، آر كي ، مورتيمر ، جيه ، أور إوينج ، إيه جيه وكلايدن ، ج. (2022). التمدد المتقابل الانتقائي أحادي الكربون للحلقات العطرية عن طريق التكوين المتزامن والإشعاع الانتقائي لللون العابر Chem. العلوم ، 2022 ، 13 ، 2079 DOI: 10.1039
- شارما ، إتش إيه ، إسمان ، جي زي جاكوبسن ، إي إن (2021). إعادة ترتيب التحفيزي الانتقائي المتماثل 1،2 البورونات. العلوم ، 374 ، 6568 ، 752-757. DOI: 10.1126 / science.abm0386
- شيخ ، ن. س. ، ليونوري ، د. ، باركر ، ج. وآخرون (2012). دراسة طيفية تجريبية وفي الموقع بالأشعة تحت الحمراء لاستبدال Lithiation - N-Boc-2-phenylpyrrolidine و -piperidine: التحكم في تكوين المراكز التجسيمية الرباعية. J. Am. Chem. Soc. ، 134 ، 5300−5308. dx.doi.org/10.1021/ja211398b
- سميث ، جي بي ، Obligacion ، JV ، Dance ، ZEX ، Lamont ، JP et al. (2021). التحقيق في تخليق فوسفات أسيتيل الليثيوم باستخدام تقنية تحليل العملية. Org. Process Res. Dev., 25, 6, 1402–1413 https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00091
- Talk, R.A., El-Tunsi, A., Robertson, C.C., & Coldham, I. (2019). التغذية الانتقائية والتبريد الكهربائي ل N-Boc-3-phenyltetrahydroisoquinoline. المجلة الأوروبية للكيمياء العضوية ، 2019 (31-32) ، 5294-5301. https://doi.org/10.1002/ejoc.201900238
المنتجات ذات الصلة
مفاعلات التخليق الكيميائي
زد من إنتاجيتك في مختبرك باستخدام مفاعلات التخليق الكيميائي المزودة بأدوات أتمتة مدمجة.
مطياف FTIR و Raman
تتيح مطياف FTIR و Raman في الموقع المراقبة في الوقت الفعلي لتوفير معلومات مهمة لتحسين المركبات الكيميائية.
جناح التوسع
برنامج تطوير العمليات وتوسيع نطاقه الرائد في العالم للعلماء والمهندسين.