Liitiumorgaanilised ühendid

Liitiumorgaanilised ühendid on metallorgaanilised ained, kus esineb kovalentne side liitiumi aatomi ja orgaanilise rühma süsiniku vahel. Kuna liitium on võrreldes süsinikuga märkimisväärselt elektropositiivsem, on elektronide laengutihedus sidemel koondunud süsiniku aatomi ümber. Seetõttu on liitiumorgaanilised ühendid väga tugevad alused ja nukleofiilid. Eeldatavasti kõige tuntum ühend on butüülliitium, mida kasutatakse laialdaselt orgaanilistes sünteesides nii teaduslaborites kui ka tööstusesWietelmann, U. & Bauer, R. J. Lithium and lithium compounds. Ullmann Encylopedia of Industrial Chemistry.

 Saamine 

Tööstuslikult toodetakse liitiumorgaanilisi ühendeid halogeenorgaaniliste ühendite ja liitiumi vahelise reaktsiooni teel, reaktsiooni üldvalem on järgmine: R-X + 2Li → R-Li + XLi, kus R on alküülrühm, X halogeen ja Li liitium. Esineda võib ka kõrvalreaktsioon, kus saadus R-Li reageerib lähteainega R-X ning tekib uus saadus R-R. Taolist reaktsiooni nimetatakse Wurtzi reaktsiooniks, mis esineb eriti joodiühendite korral, kuid võib peaaegu täielikult puududa kloori ja broomi puhul.http://www.saylor.org/site/wp-content/uploads/2011/06/Organolithium-Reagent.pdf

Kasutatakse ka teisi meetodeid ühendite tootmiseks:
 liitiumi reageerimine teise metallorgaanilise ühendiga ehk metall-metall asendusreaktsioon:  2Li + HgR2 → 2LiR + Hg;
 nn. metall-vesinik vahetusreaktsioon:  RH + R'Li → RLi + R'H;
 metalli ja halogeeni vahetusreaktsioon:  RX + R'Li → RLi + R'Xhttp://cnx.org/content/m32444/latest/#eip-834.

Tähtis on meeles pidada, et kõik reaktsioonid viiakse läbi inertgaasi (Ne või Ar) atmosfääris ja veevabas keskkonnas, kuna Li reageerib nii hapniku, vee kui ka süsihappegaasiga.
Samuti ei saa lahustina kasutada dietüüleetrit.Haiduc, Zuckermann (1984)"Basic Organometallic Chemistry" 46

Kõik liitiumorgaanilised ühendid valmistatakse ja kasutatakse edaspidi lahustena, mistõttu on alati vaja teada aine täpset kontsentratsiooni. Kõige lihtsam viis selle kindlaks tegemisel on tiitrimine veega:  RLi + H2O → LiOH + RH. Viimane meetod töötab aga rahuldavalt ainult äsja valmistatud reagentide puhul. Reaalsuses esineb lahuses juba LiOH või teisi aluseid, mistõttu saadakse lihtsa tiitrimisega paratamatult alati kõrgendatud tulemused. Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse aga Gillmani topelttiitrimise meetodit.

 Struktuur 
pisi|framemetüülliitium

Nii lahuses, tahkes kui ka gaasifaasis esinevad ühendid oligomeeridena.
Üks levinumaid struktuure on tetrameer. Metüülliitium esined tetrameeridena, kus 4 liitiumi aatomit moodustavad tetraeedri. Metüülrühmad paiknevad tetraeedri iga tahu keskmes, olles korraga ühenduses kolme liitiumiaatomiga.
Polümerisatsiooniaste sõltub suuremalt jaolt orgaanilise rühma struktuurist, lahuste puhul ka lahustist, kusjuures mida polaarsem lahusti, seda vähemal määral on ühend assotsieerunud.

+Liitiumorgaaniliste ühendite assotsiatiivsused erinevates lahustitesHaiduc, Zuckermann (1984)"Basic Organometallic Chemistry" 49 Orgaaniline rühm  Lahusti  Polümerisatsiooniaste Me  THF*, eeter  4 Et  benseen, tsükloheksaan  6 iso-Pr  benseen, tsükloheksaan  4 n-Bu  benseen, tsükloheksaan  6 eeter, THF  4 sec-Bu  benseen, tsükloheksaan  2 tert-Bu  benseen, tsükloheksaan  4 -CH=CH2  THF  3 Ph  THF, eeter  2 -CH2Ph  THF, eeter  1 * tetrahüdrofuraan

Samuti vähendab assotsiatiivsust Lewis'i aluse, näiteks TMEDA (tetrametüleendiamiin), lisamine lahusele, mis muudab ühendi reageerimisvõimelisemaks.

Kompleks PMDTA-ga on ainuke butüülliitiumi monomeerne esinemisvorm.

 THF – tetrahüdrofuraan
 HMPA – heksametüülfosforamiid
 DMPU – 1,3-dimetüül-3,4,5,6-tetrahüdro-2(1H)-pürimidinoon
 TMEDA – tetrametüleendiamiin
 PMDTA – N,N,N''',N",N"-pentametüüldietüleentriamiin
 TMTAN – 1,4,7-trimetüül-1,4,7-triasatsüklononaan
 12-Crown-4 – 1,4,7,10-tetraoksatsüklododekaan (krooneeter)
 15-Crown-5 – 1,4,7,10,13-pentaoksatsüklopentadekaan (krooneeter)

 Kasutus 

Liitiumorgaanilised ühendid on praktiliselt asendamatud oma omaduste tõttu, kui nendega hoolikalt ümber käia. 
Nad jaotatakse tavaliselt nelja suurde rühma: alküülliitiumid (n-butüülliitium), arüülliitiumid (fenüülliitium), liitiumamiidid (liitium diisopropüülamiid) ja liitiumalkoksiidid (liitium-t-butoksiid). Orgaanilistes sünteesides võib nendel ühenditel olla erinev otstarve. Näiteks kasutatakse neid reaktsioonides tugevate alustena (praktiliselt kõik ühendid), nukleofiilidena (alküül- ja arüülliitiumid) ja reagentidena metall-halogeniid vahetusreaktsioonides (alküül- ja arüülliitiumid). Alküülliitiumeid kasutatakse ka anioonse polümerisatsiooni initsiaatoritena. Oma unikaalsete omaduste tõttu saavad need hästi mõjutada tekkiva polümeeri struktuuri.

Erinevad omadused muudavad liitiumorgaanilised ühendid laborites laialt kasutatavaks:
 nad on väga hästi lahustuvad orgaanilistes lahustites;
 nad on kergesti kättesaadavad – erinevate firmade kaudu on võimalik osta n-butüülliitiumi kontsentratsiooniga 1,5M-10M;
 liitium on stabiilsem kui teised IA rühma metallid;
 erinevatel ühenditel on ka väga erinevad aluselised omadused: pKa varieerub 15,2-st (liitiummetoksiid) 53-ni (t-butüülliitium) – see võimaldab valida ühendi vastavalt vajadusele;
 võrreldes Grignardi reagentidega on liitiumiühenditel suurem nukleofiilsus.

 Ohutus 

Liitiumorgaanilised ühendid on ülimalt pürofoorsed: nad võivad hapniku, õhu või niiskuse käes iseenesest süttida. Seetõttu peab neid alati kasutama inertatmosfääris (N2, Ar) ning veevabas keskkonnas. Pürofoorsus sõltub aine iseloomust ja struktuurist, näiteks kasvab see reas n-butüülliitium<s-butüülliitium<t''-butüülliitium. Teisteks määravateks teguriteks on aine kontsentratsioon lahuses ning lahusti leekpunkt (mida madalam, seda tuleohtlikum).
Peale selle on liitiumiühendid ka korrosiivsed, tuleohtlikud ja mürgised.http://www.slideshare.net/ACSDCHAS/organolithium-use-in-labs

 Viited 

Kategooria:Metallorgaanilised ühendid