DE3856437T2

DE3856437T2 - Verfahren zur Herstellung von metallorganischen Verbindungen

Info

Publication number: DE3856437T2
Application number: DE3856437T
Authority: DE
Inventors: Robert Charles Morrison; Terry Lee Rathman
Original assignee: Lithium Corp of America Inc
Current assignee: Lithium Corp of America Inc
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2008-03-30
Also published as: JPH059437B2; EP0285374B1; DE3854948D1; EP0673941A2; US4976886A; ATE133673T1; ATE197154T1; DE3854948T2; JPH0532673A; DE3856437D1; JPH0565516B2; EP0285374A2; EP0673941B1; EP0285374A3; EP0673941A3; JPS63258480A

Description

Gegenstand dieser Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren mit hoher Ausbeute zur Herstellung neuartiger Kohlenwasserstoff-löslicher metallorganischer Zusammensetzungen, wie zum Beispiel Alkyllithiumverbindungen, in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, das eine begrenzte Menge Tetrahydrofuran (THF), andere etherische Verbindungen oder Lewis-Basen enthält.
Alkyllithiumverbindungen, besonders Methyllithium (MeLi) werden: als Reagentien bei der Herstellung von Pharmazeutika und Spezialchemikalien verwendet. MeLi ist im Handel in Diethyletherlösungen in Anwesenheit eines Lithiumbromid- Äquivalentes (LiBr-Äquivalentes) erhältlich gewesen, das als ein Nebenprodukt gebildet wird und als ein Komplex mit dem Methyllithium in Lösung bleibt. Ein Hauptmangel dieses Produktes ist seine hohe Entzündlichkeit, die teilweise auf den Diethylether zurückzuführen ist, der in Kombination mit Sauerstoff hoch entzündlich und explosiv ist und der sehr weitgehend zu der pyrophoren Beschaffenheit des darin enthaltenen Methyllithiums beiträgt. Obwohl die Anwesenheit von Lithiumbromid die pyrophore Beschaffenheit von Methyllithium selbst reduziert, greift die Anwesenheit von Lithiumbromid in bestimmte Applikationen des Methyllithiums ein. Es liegen Hinweise vor, dass die Anwesenheit von Lithiumbromid die Stereochemie während der Zugabe von Methyllithium zu Carbonylverbindungen signifikant beeinflussen kann. Aus diesen Gründen ist es oft erwünscht, ein im Wesentlichen halogenidfreies Methyllithium zu verwenden. Der MeLi-LiBr-Komplex hat jedoch in organischen Synthesen, besonders für diejenigen Applikationen, bei denen die Stereochemie unwichtig ist, in der Vergangenheit viele Verwendungen gefunden und wird auch künftig viele finden.
Die pyrophore Beschaffenheit von Methyllithium zusammen mit der Anwesenheit von Diethylether hat zu begrenztem Gebrauch von MeLi in Diethylether geführt. Darüber hinaus werden andere chemische Routen oder Methyl-Grignard-Verbindungen verwendet.
In den 1970er Jahren wurden Versuche unternommen, etherische Lösungen aus halogenidfreiem Methyllithium, die aus Methylchlorid und Lithiumgranulat aufbereitet wurden, kommerziell zu vermarkten. Dies führte zu dem erwünschten Produkt, das nicht mehr als 5 Mol-% Lithiumchlorid bezogen auf enthaltenes Methyllithium enthielt, weil das Lithiumchlorid-Nebenprodukt eine geringe Löslichkeit in Diethylether aufweist. Die langsame Reaktion von Methylchlorid mit Lithiumgranulat führte zu einer inkompletten Reaktion vor der Filtration, die in einer schlechten Haltbarkeit des Produktes aufgrund der Wurtz- Kopplung nach der Reaktion von Methyllithium und dem rückständigen Methylchlorid zur Bildung von Ethan und Lithiumchlorid (LiCl) resultierte. Diese Diethyletherlösungen aus Methyllithium werden kommerziell vermarktet, obwohl sie sich oft sehr stark vor Gebrauch abbauen. Gilman und Gaj beschreiben im Journal of Organic Chemistry 22, 1165-1169 (1957) die Aufbereitung von Methyllithium aus Methylchlorid und Lithiummetall in THF. Das THF/Li-Molverhältnis betrug 9,8, was auf den Gebrauch eines großen THF-Überschusses hindeutet. Es wurde gefunden, dass die thermische Stabilität dieser Produkte selbst bei 0ºC schlecht ist. Im Hinblick auf die thermische Zersetzung und die hohen Kosten von THF sind diese Produkte folglich nicht kommerziell realisierbar. Es bleibt ein Bedarf an einer halogenidfreien, thermisch stabilen Methyllithiumlösung in einem relativ nicht flüchtigen Lösungsmittelsystem und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Produktes bestehen.
Unter Verwendung der Protonen- und Lithium-NMR-Analyse fanden House, H. O. et al., J. Ora. Chem., 32, 2481 (1967) und L. M. Seitz et al., J. Amer. Chem. Soc., 88, 4140 (1966), dass in Diethylether Methyllithium (MeLi) und Dimethylmagnesium (Me&sub2;Mg) Li&sub2;MgMe&sub4;- und Li&sub3;MgMe&sub5;-Komplexe bilden. L. M. Seitz et al., J. Oraanometallic Chem., 18, 227 (1969) beschreiben, dass in Tetrahydrofuran nur der Komplex von 2 : 1 (Li : Mg) beobachtet wurde. Diese Wissenschaftler bereiteten halogenidfreies Dimethylmagnesium über zwei Verfahren auf, die Folgendes beinhalten: (1) Die lange, weitschweifige Schienk-Reaktion, die erstens die Synthese von Methylmagnesiumbromid, die Zugabe von Dioxan zum Präzipitieren von Magnesiumbromid, gefolgt von der Entfernung des Dioxans unter Vakuum; (2) das Verfahren, in dem hoch toxisches und teures Dimethylquecksilber mit einem -Überschuss Magnesium zum Erzeugen von Dimethylmagneslum gerührt wurde.
Kamienski und Eastham beschreiben in J. Oraanometallic Chem., 8, 542 (1967)die Reaktion eines Alkyllithiums mit einem speziellen aktivierten Magnesiumchlorid in Diethylether, das nicht im Handel erhältlich war und nicht erhältlich ist, als eine Route zu Dimethylmagnesium. Kamienski und Eastham beschreiben in J. Org. Chem., 34, 1116 (1969) die Reaktion von RLi mit RMgX in Diethylether zum Aufbereiten von Dialkylmagnesium.
Die meisten der Verfahren auf dem Stand der Technik sind teuer, erfordern die Handhabung von hoch toxischen Reagentien, setzen im Handel nicht erhältliche Reagentien ein und verwenden hoch entzündlichen Diethylether und sind folglich keine kommerziell realisierbaren Verfahren. Leider sind Diethyletherlösungen aus halogenidfreiem Methyllithium unerwünscht pyrophor. Der Bedarf an einer preiswerten kommerziellen Synthese von halogenidfreiem Dimethylmagnesium und halogenidfreien, stabilen Alkyllithiumzusammensetzungen bleibt.
Die vorliegende Erfindung sieht eine stabile Kohlenwasserstofflösungsmittel-Lewis-Base, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoff-Tetrahydrofuran, Lösungen aus Alkalimetallalkylen und ein Verfahren zum Herstellen stabiler Kohlenwasserstoff-Lewis-Basen-Zusammensetzungen aus Alkalimetallalkylen vor, die nicht mehr als 5 Mol-% Lithiumchlorid bezogen auf den Alkali-Metallalkylgehalt enthalten, in welchen Zusammensetzungen das Verhältnis von Tetrahydrofuran zu Alkalimetallälkyl in dem Bereich von 005 : 1 und 2 : 1 liegt und der Kohlenwasserstoff ein flüssiger, aliphatischer, alizyklischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff ist.
Das bevorzugte Methylhalogenid, Methylchlorid (MeCl), wenn es mit einem Alkalimetall zur Reaktion gebracht wird, erzeugt ein Nebenprodukt, Lithiumchlorid, das im Wesentlichen unlöslich ist. Wenn organische Bromide oder organische Iodide, wie zum Beispiel Methylbromid (Meßr) oder Methyliodid (MeI) eingesetzt werden, gehen höhere Nebenproduktmengen aus anorganischem Halogenid in Lösung und verbessern tatsächlich die thermische Stabilität der komplexierten Organometallverbindung, die in einer begrenzten Lewis-Basen-Menge und einem aromatischen Lösungsmittel aufgelöst wird. So wurde zum Beispiel ein MeLi1,0·LiBr0,69-Komplex in einer begrenzten THF-Menge (THF/MeLi = 1,65 Molverhältnis) aufgelöst, und es wurde gefunden, dass Toluen bei 40ºC thermisch signifikant stabiler war (ca. um das 8fache) als eine vergleichbare halogenidfreie Methyllithiumlösung in begrenztem THF/Toluen. Mit zunehmender Anzahl an Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe nimmt die zum Löslichmachen der metallorganischen Verbindungen erforderliche THF-Menge ab. Die Löslichkeit von Methyllithium, selbst wenn es mit einem anorganischen Halogenid stabilisiert wird, ist dergestalt, dass mindestens ein geringer Teil des Lösungsmittels ein aromatisches Lösungsmittel sein muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren tritt bei der Herstellung von Alkalimetallalkylen mit einem Alkalimetall, bevorzugt Lithiummetall, das am bevorzugtesten etwas Natrium enthält, mit einem Alkylhalogenid in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel, das eine kleine Menge eine r Lewis-Base, wie zum Beispiel THF enthält, in Reaktion. Das Alkalimetall wird in einem Tetrahydrofuran enthaltenden aromatischen Kohlenwasserstoff bevorzugt fein verteilt und dispergiert oder aufgeschlämmt. Das Alkylhalogenid, bevorzugt Methyl- oder Ethylhalogenid, wird dem aufgeschlämmten Lithiummetall zugefügt, während die Temperatur unter ca. 50ºC aufrechterhalten wird; bevorzugt wird die Temperatur zwischen 30ºC und 35ºC aufrechterhalten. Das Alkylhalogenid wird der Alkali- Lithiummetallaufschlämmung typischerweise unter Rühren zugefügt, da dies die Kontrolle der Reaktionstemperatur erleichtert. Die Reaktionen, die ein Alkali-Lithiummetall beinhalten, werden unter einer inerten Atmosphäre, bevorzugt Argon, laufen lassen. Das Produkt ist ein Tetrahydrofurankomplex aus Alkyllithium in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel.
Eine Verfahrens- oder Prozessvariable mit einem großen Einfluss auf die Ausbeute ist die während der Reaktion vorliegende Tetrahydrofuranmenge. Während das Verhältnis von Tetrahydrofuran zu Methylhalogenid zwischen 0,05 und 2,0 Molen Tetrahydrofuran pro Mol Methylhalogenid variieren kann, liegt der bevorzugte Bereich bei ca. 1, 2 bis 1,5 Molen Tetrahydrofuran (THF) pro Mol Methylhalogenid, wenn in der Reaktion kein Magnesium vorliegt. Überraschenderweise neigen höhere und niedrigere Tetrahydrofurankonzentrationen dazu, zu geringeren Ausbeuten zu führen.
Bei der Herstellung dieses Erfindungsgegenstandes können nützliche organische Halogenide durch die Formel RX dargestellt werden, worin X aus der Gruppe von Chlorid, Bromid und Iodid ausgewählt wird und R aus der Gruppe von Alkyl-, Cycloalkyl-, α,α-Alkylen-, Alkenyl- und Arylgruppen ausgewählt wird. R kann spezifischer aus der Gruppe von Methyl-, Ethyl-, n-Butyl-, sek.-Butyl-, 2-Ethylhexyl-, n-Octyl-, Cyclohexyl-, 1,4-Butylen-, Phenyl-, Cumyl-, Benzyl-, Tolyl-, Vinyl- und Crotylgruppen ausgewählt werden. Wenn erwünscht, können Gemische aus verschiedenen Organohalogeniden zur Herstellung gemischter organischer Gruppen in den Produkten dieser Erfindung eingesetzt werden.
Die bei der Herstellung dieses Erfindungsgegenstandes verwendeten flüssigen Kohlenwasserstofflösungsmittel werden typischerweise ausgewählt aus: aliphatischen Kohlenwasserstoffen, die fünf bis zehn Kohlenstoffatome enthalten, alizyklischen Verbindungen, die sechs bis zehn Kohlenstoffatome enthalten und aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie zum Beispiel Benzen, Toluen, Ethylbenzen, Cumen und so weiter.
Produkte dieser Erfindung von besonderem Interesse schließen Lösungen von niederen Alkyllithiumverbindungen ein, die falls erwünscht, stabilisierende Mengen anorganischer Halogenide, wie zum Beispiel Lithiumbromid oder Lithiumiodid enthalten können. Diese Verbindungen sind als alkylierende Mittel bei der Synthese von Pharmazeutika und bei anderen komplexen organischen Synthesereaktionssequenzen nützlich.
Die Dialkylmagnesium-/Alkylmagnesiumhalogenid- Zusammensetzungen dieser Erfindung weisen Merkmale auf, die den entsprechenden Dialkylmagnesiumverbindungen ähnlich sind und für ähnliche Zwecke, wie zum Beispiel Alkylierungen und dergleichen, bei denen Grignard-Mittel oft angewendet werden, verwendet werden können. In dieser Hinsicht reagieren diese Verbindungen, wie zum Beispiel Me&sub2;Mg/MeMgCl vollständiger als Me&sub2;Mg, da angenommen wird, dass die Anwesenheit des Chlorids die Reaktion der Alkylgruppen fördert und folglich derartige Alkylgruppen in den Me&sub2;Mg/MeMgCl-Verbindungen vollständiger zur Reaktion bringt.
Methyllithium und Dimethylmagnesium (Me&sub2;Mg) sind nicht Kohlenwasserstoff-löslich. Während die Verwendung einer begrenzten Menge einer Lewis-Base, wie zum Beispiel THF, diese metallorganischen Verbindungen in Kohlenwasserstofflösungsmitteln bevorzugt aromatischen Lösungsmitteln, löslich macht, neigen nur Methyllithium enthaltende Lösungen dazu, instabil zu sein; Methyllithium präzipitiert in bestimmten Fällen, beispielsweise wenn Cumen das aromatische Lösungsmittel ist, nach Lagerung bei niedrigen oder erhöhten Temperaturen und metalliert aromatische Lösungsmittel unter einigen Lagerungsbedingungen, wie zum Beispiel bei erhöhten Temperaturen.
Der vorliegende Prozess setzt ein Kohlenwasserstofflösungsmittel ein, das eine begrenzte Menge Tetrahydrofuran (THF), eine weitere etherische Verbindung oder Lewis-Base enthält. Die neuartigen metallorganischen Produkte des Prozesses werden in diesen Kohlenwasserstofflösungsmitteln aufgelöst, die eine begrenzte Menge einer Lewis-Base, wie zum Beispiel Tetrahydrofuran, Methyltetrahydrofuran und so weiter enthalten. Die THF-Menge variiert von 0,05 bis 2,0, abhängig von der ausgewählten Alkylgruppe. Es wird geringgradig mehr als ein (1) Äquivalent THF pro Alkylgruppe verwendet, wenn die Alkylgruppe Methyl ist, wobei 1,2 bis 1,5 THF-Äquivalente bevorzugt sind. Wenn jedoch der Kohlenstoffgehalt der Alkylgruppe ansteigt, ist weniger THF zum Löslichmachen der metallorganischen Verbindung erforderlich; wenn die Alkylgruppe Ethyl ist, sind nur 0,5 bis 0,7 THF-Äquivalente zum Löslichmachen von Ethyllithium erforderlich, und es ist bekannt, dass Diamylmagneslum ohne THF Kohlenwasserstoff-löslich ist. Darüber hinaus ist bekannt, dass n-Propyllithium Kohlenwasserstoff-löslich ist. Zusammensetzungen von besonderem Interesse bei der pharmazeutischen Synthesearbeit sind Methyllithiumlösungen.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen bei hoher Ausbeute auf dem Wege einer neuartigen Reaktionssequenz in einem einzelnen Reaktor synthetisiert wurden, welcher die allmähliche Zugabe eines organischen Halogenids zu einem Metall beinhaltet, das aus Magnesium, Calcium, Barium, Aluminium und Zink in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel ausgewählt wird, die eine begrenzte Tetrahydrofuranmenge enthält. Das Endprodukt wird durch Filtration zur Entfernung von nicht reagiertem Metall und anorganischem Metallhalogenid erhalten. Die wichtigste neuartige Zusammensetzung, die über diesen allgemeinen Prozess synthetisiert wird, ist Dimethylmagnesium.
Die Reaktivität des fein verteilten Lithiums beim Herstellen monometallischer Zusammensetzungen wird durch die Anwesenheit einer kleinen Natriummenge gesteigert. H. O. House und M. Call zeigten in Organic Synthesis (1972), 52, 39, dass für eine effiziente und vollständige Reaktion mit Methylchlorid in Diethylether ein Minimum von 0,7 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 2 Gew.-% Natrium in dem fein verteilten Lithium notwendig ist.
Dialkylmagnesium-/Alkylmagnesiumhalogenide von verschiedenen Zusammensetzungen werden über das Verfahren dieser Erfindung synthetisiert. Dieser Aspekt dieser Erfindung kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
xLi + yMg + (¹/&sub2;x + y) RX → ¹/&sub2;x R&sub2;Mg + (y - ¹/&sub2;x) RMgX + xLiX (1)
worin R niederes Alkyl, wie zum Beispieh Methyl (Me) ist, x weniger als 2 ist und y 1 ist und X aus Chlor, Brom und Iod ausgewählt wird.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung weiter. Sofern nicht anderweitig angezeigt, sind die Temperaturen in ºC, die Prozentangaben von Reaktionsteilnehmern sind in Gewichtsprozent. Alle Glaswaren wurden in einem Ofen (150ºC) über Nacht gebrannt, zusammengebaut und bis zum Abkühlen mit Argon gespült. Eine inerte Argonatmosphäre wurde die gesamte Reaktion, Filtration und Verpackung über aufrechterhalten.
Der Chloridgehalt der Lösung wurde anhand der Mohr- Titration bestimmt. Das gesamte verwendete Lithiummetall enthielt 0,7% bis 1,25% Natrium. Die analytischen Daten in einigen Beispielen berichten Werte für "MeM", worin M ein Gemisch aus Magnesium- und Lithiummetallen darstellt und Me Methyl darstellt.

A - ALKALIMETALL-EXPERIMENTE

Die folgende Reihe von Experimenten bereitete Methyllithium durch zur Reaktion bringen von Methyliodid mit n-Butyllithium auf. Das so hergestellte Methyllithium wurde für die Löslichkeits- und Stabilitätsstudien verwendet. Das Verfahren war in allen derartigen Experimenten im Wesentlichen das gleiche, außer dass verschiedene Lösungsmittellösungen eingesetzt wurden. Das folgende Experiment 2 ist beispielhaft für die verschiedenen durchgeführten Experimente:
Methyliodid (0,1 Mol) und Hexan (50 ml) wurden mittels Spritze über ein Gummiseptum einem Reaktionskolben zugefügt. Der Kolben und Inhalt wurden mit einem Kühlbad auf -20ºC abgekühlt. Danach wurde n-Butyllithium (0,1 Mol), ebenfalls mittels Spritze, tropfenweise über eine Periode von 30 Minuten hinzugefügt, während die Reaktion zwischen -40ºC und 0ºC aufrechterhalten wurde. Es bildete sich sofort ein weißes Präzipitat und nahm mengenmäßig die gesamte Reaktion über zu. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde eine weitere Stunde gerührt, um die Vollständigkeit der Reaktion sicherzustellen. Die weiße Aufschlämmung wurde dann an den Filtertrichter überführt. Eine Schnellfiltration (15 Minuten) führte zu festem Methyllithium (MeLi), das auf der Filterplatte gesammelt wurde. Das feste MeLi wurde dann mit 50 ml Hexan und 50 ml Toluen zur Entfernung von Verunreinigungen gewaschen. Das Filtrat (Hexan, Toluen, und n-Butyliodid) wurde mittels Spritze entfernt und dem Filtertrichter wurde eine Vormischung aus 14,7 ml Tetrahydrofuran (THF) und 33,8 ml Toluen zugefügt. Das Rühren des Filtertrichterinhaltes führte zu einer vollständigen Auflösung des MeLi. Eine hellgelbe klare Lösung aus MeLi wurde durch Filtration erhalten (88,4% wiedergefundene Ausbeute).
Analysen:
Gesamtbase = 1,50 M
Watson-Eastham-Titration = 1,47 M
NMR-Analyse = 1,40 M
= 2,23 THF/MeLi-Molverhältnis
Daten von weiteren Experimenten, wobei Methyllithium nach dem Verfahren von Experiment 2 vorbereitet wurde, sind in Tabelle 1 enthalten.
Die Daten in den Tabellen wurden durch zwei Titrationsverfahren und Protonen-NMR erhalten. Die Titration der Gesamtbase (Alkalität/Gehalt) bestimmt die Äquivalente von Wasser, die in basischem Lithiumhydroxid löslich sind, das sich bildet, wenn eine Methyllithiumprobe hydrolysiert wird.
Das aktive Lithium wurde durch ein modifiziertes Watson- Eastham-Verfahren bestimmt (Watson, S. C.; Eastham, J. F.; J. Organomet. Chem. (1967), 9, 165). Dieses Verfahren titriert nicht nur Methyllithium, sondern auch jede andere stark basische Spezies, wie zum Beispiel metalliertes THF oder Toluen, das in thermisch abgebauten Proben enthalten sein kann.
Die Protonen-(NMR)-Analyse wurde ungeachtet des Ausmaßes der Zersetzungsmenge zur Bestimmung von Methyllithiumproben verwendet. Die modifizierte Watson-Eastham-Titration unterschied nicht zwischen Methyllithium und irgendeiner anderen, in einer zersetzten Probe vorliegenden Kohlenstoff-Lithium-Spezies. Visuell zersetzte Proben wurden ohne weiteres anhand ihrer dunkelroten Farbe identifiziert. Nicht abgebaute Proben hatten eine hellgelbe Farbe. Die Watson-Eastham- und NMR-Analysen stimmten für frisch aufbereitete, nicht abgebaute Methyllithiumproben ausgezeichnet überein.
In einem Experiment (siehe Tabelle I - Exp. Nr. 1) führte ein Versuch, festes Methyllithium mit einem Äquivalent THF in Toluen aufzulösen, zu einer initialen Löslichkeit; es bildete sich jedoch über Nacht ein Präzipitat. Filtration führte dazu, dass ca. 50% des Gesamtmethyllithiums löslich waren (0,60 M) und das lösliche Produkt sich aus einem 2,08 THF : MeLi-Komplex zusammensetzte. Das verbleibende MeLi wurde mit zusätzlicher THF/Toluen-Lösung aufgelöst, um die Ausbeute zu bestimmen (76,6%). In einem anderen Experiment (siehe Tabelle I - Exp. Nr. 2) wurde im Wesentlichen das gesamte feste Methyllithium in einer Lösung aus Toluen mit zwei Äquivalenten THF (MeLi = 1,40 M - Ausbeute 88,4% - THF/MeLi mittels NMR - 2,23 Molverhältnis) aufgelöst. Diese Lösung blieb nach 47 Tagen im Kühlschrank (0 bis 6ºC) klar (keine Präzipitation), was auf eine gute Lösungsstabilität bei kaltem Wetter hindeutet. Die obigen MeLi-Lösungen wurden thermischen Stabilitätsprüfungen bei 0ºC und Raumtemperatur unterzogen.
In einem weiteren Experiment (siehe Tabelle I - Exp. Nr. 3) führte ein Versuch zum Auflösen von festem Methyllithium mit zwei Äquivalenten THF enthaltendem Cyclohexan zu einem wenig löslichen Produkt (MeLi = 0,20 M - THF/MeLi = 18,5 Molverhältnis), welches über Nacht im Kühlschrank bei 0ºC präzipitierte (klare Lösung = 0,13 M). In dem endgültigen Experiment (siehe Tabelle I - Exp. Nr. 4) führte ein Versuch zum Auflösen von festem Methyllithium mit zwei Äquivalenten Diethylether (Et&sub2;O) enthaltendem Toluen auch zu einem gering löslichen Produkt. (MeLi = 0,14 M - THF/MeLi = 22,2 Molverhältnis).
Das in Experiment 2 exemplifizierte und in Tabelle I detaillierte Verfahren des Aufbereitens von Methyllithium scheint aufgrund der Kosten von n-Butyllithium und Methyliodid kein geeignetes gewerbliches Verfahren zu sein, obwohl es für Laboruntersuchungen geeignet ist.
Das allgemeine Verfahren dieser Experimente bestand darin, eine Argon-Atmosphäre zu verwenden und gasförmiges Methylchlorid langsam über ein bis zwei Stunden in eine Aufschlämmung aus Lithiummetall zu speisen, das in einem aromatischen Kohlenwasserstoff-/THF-Medium dispergiert war, das bei 30ºC bis 35ºC aufrechterhalten wurde. Die schnelle Zugabe von Methylchlorid (MeCl) kann zur Kopplung (MeLi + MeCl - Ethan + LiCl) führen, welche die Ausbeute reduziert. Auch die Begrenzung des THF zu Beginn der Reaktion und Zufügen des THF, schrittweise die ganze Reaktion über, verhindert scheinbar die Spaltung des Ethers und die Kopplung, was zu einer höheren wiedergefundenen Ausbeute führt. Vor der Filtration wurde die Reaktionsmasse über Nacht gerührt, um die vollständige Reaktion sicherzustellen und folglich das Auftreten einer Postreaktionskopplung nach der Filttation zu begrenzen. Wie oben angemerkt, senkt die Postreaktionskopplung die Ausbeute und führt zu Ethangasdruck und einer trüben (wolkigen) MeLi-Lösung aufgrund des resultierenden, sehr feinen Lithiumchloridpräzipitats. Die Filtration ergab eine hellgelbe Lösung aus MeLi : THF in Toluen. Der MeLi-Gehalt der Lösung würde anhand der Gesamtbase und aktiven Kohlenstoff-Lithium-Analyse und dem Molverhältnis von THF/MeLi durch die Protonen-NMR bestimmt. Es wurde gefunden, dass Lösungen aus Methyllithium, die zwei oder weniger Äquivalente THF enthalten, bei Raumtemperatur (16ºC bis 22ºC) mindestens 30 Tage stabil und unter milder Kühlung (0ºC bis 6ºC) unbegrenzt stabil sind. Bei höheren Temperaturen tritt der Abbau über die Metallierung von Toluen zur Bildung von Benzyllithium und Methan auf. Die analytischen. Verfahren werden oben besprochen. Das für alle diese Beispiele verwendete Lithiummetall war, sofern nicht anderweitig angemerkt, eine Dispersion, die 18,2 Gew.-% fein verteiltes Lithiummetall (das 1,36 Gew.-% auf den Lithiumgehalt bezogenes Natrium enthält) in Mineralöl dispergiert enthält.
Für eine zweite Reihe von Experimenten (5 bis 11) wurde Methyllithium durch zur Reaktion bringen von Methylchlorid mit Lithiumdispersion unter einer Argonatmosphäre aufbereitet. Das folgende Beispiel 10 (Tabelle II) ist für diese Reihe von Experimenten beispielhaft: Lithiumdispersion (59,4 g) wurde in einem Filtertrichter mit 100 ml Toluen vorgewaschen. Das Waschtoluen und Öl wurden durch Filtration entfernt und die Lithiumdispersion mit 250 ml Toluen aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde zusammen mit 5 ml MeLi in begrenzten THF/Toluen (1,55 M) an den Reaktionskolben überführt. Das resultierende Gemisch wurde 30 Minuten lang gerührt, um die Oberfläche (Erhöhung der Reaktivität) der Lithiumpartikel zu konditionieren. Tetrahydrofuran (0,56 Mole) wurde dem Inhalt des Kolbens vor der Reaktion mit Methylchlorid zugegeben. Zusätzliche 0,28 Mole THF wurden zugefügt, nachdem 67% des Methylchlorids zugefügt wurden. Die Reaktion wurde durch die Zugabe von 1,5 g MeCl initiiert. Die Temperatur stieg in acht Minuten von 22ºC auf 35ºC an, was auf eine schnelle Initiierung hindeutete. Das verbleibende MeCl (31,5 g) wurde über eine Periode von einer Stunde und 50 Minuten langsam zugefügt, während die Reaktionstemperatur zwischen 30 und 35ºC aufrechterhalten wurde. Die Reaktionmasse wurde über Nacht langsam rühren lassen. Die Filtration führte zu einer hellgelben MeLi-Lösung (wiedergefundene Ausbeute = 87,5% bezogen auf verwendetes MeCl).
Analysen: Gesamtbase = 1,55 M; aktives Lithium (W. E.- Titration) = 1,55 M; NMR-Analyse = 1,65 M und 1,36 Molverhältnis THF/MeLi.
Das erste Experiment in dieser Reihe (siehe Tabelle II, Exp. Nr. 5) verwendete einen extrudierten, in kleine W' große Stücke geschnittenen und mit Toluen/THF aufgeschlämmten Lithiumstab (0,7% Na), der zu einer sehr langsamen Reaktion und niedrigen Ausbeute (34,7%) führte, wenn er mit gasförmigem MeCl kontaktiert wurde.
Die Reaktivität wurde durch Verwendung einer fein verteilten Lithiumdispersion erhöht, die 1,36 Gew.-% Natrium enthielt; diese Dispersion wurde für die nächsten sechs Experimente verwendet (siehe Exp. 6-11, Tabelle II für nähere Einzelheiten). In einem anderen Experiment (siehe Tabelle II, Exp. Nr. 6) wurde gasförmiges MeCl eine Stunde lang an eine Lithiumdispersionsaufschlämmung in THF/Toluen gespeist. Die Reaktion rief eine geringgradig gelbe Lösung aus MeLi (1,59 M oder 4,0 Gew.-%) in einer ausgezeichneten wiedergefundenen Ausbeute von 87,2% auf. Die NMR-Analyse verifizierte die Ausbeute und deutete darauf hin, dass das Produkt über ein Molverhältnis von 1,73 THF : MeLi verfügt. Die nächsten fünf Experimente beinhalteten vorläufige Studien zu den Reaktionsvariablen, die zur Feststellung der effizientesten Weise zum Synthetisieren von MeLi notwendig sind, während ein Qualitätsprodukt, Löslichkeit und hohe Ausbeuten aufrechterhalten werden. Es wurde ermittelt, dass die kritischste Ausbeute-reduzierende Variable die während der Reaktion vorliegende THF-Menge ist (ausgedrückt in Tabelle II als THF/MeCl-Molverhältnis). Wenn sich dieses Molverhältnis über ca. 1,5 hinausgehend erhöhte, fielen die Ausbeuten von MeLi drastisch ab, und es trat Gasentwicklung auf, die auf eine Wurtz-Kopplung hindeutete.
Zusätzliche Experimente wurden unter Verwendung verschiedener THF/MeCl-Molverhältnisse zur weiteren Untersuchung des Effektes des THF/MeCl-Verhältnisses der Methyllithium-Ausbeute durchgeführt. Daten von diesen zusätzlichen Experimenten, zusammen mit ausgewählten Daten aus Tabelle II und aus der Literatur werden in Tabelle IX dargelegt. Diese Daten zeigen, dass maximale Ausbeute auftritt, wenn die Lewis-Base (THF) auf 1, 1 bis 1,42 Mole Lewis-Base pro Mol MeCl begrenzt ist. Experimente 8 und 9 veranschaulichen die nachteilige Wirkung von zu viel THF. Gilman, erhielt selbst bei 0ºC niedrige Ausbeuten (siehe Tabelle IX), wenn er Methylchlorid und Lithium in THF- Lösungsmittel allein zur Reaktion brachte.
Experiment 6 wurde wiederholt, wobei gasförmiges Methylbromid durch Methylchlorid substituiert wurde (siehe Tabelle II, Beispiel 12). Die Reaktion voti Methylbromid mit Lithiumdispersion in Toluen, das eine begrenzte THF-Menge (THF/Meßr = 1,22 Molverhältnis) enthielt, führte unerwartet zur Bildung eines hoch löslichen MeLi1,0 · LiBr0,69-Komplexes. Nach der Filtration enthielt die Lösung 1,43 Mole MeLi und 0,99 Mole LiBr pro Liter Lösung. Diese Probe wurde einer thermischen Stabilitätsprüfung unterzogen, und es wurde gefunden, dass sie signifikant stabiler als "halogenidfreie" Methyllithium-Lösungen in begrenztem THF/Toluen ist.

THERMISCHE STABILITÄT

Die thermische Stabilität des mit verschiedenen Mengen THF komplexierten und in Toluen aufgelösten Methyllithiums wurde untersucht. Die thermische Stabilität der Komplexe wurde anhand von NMR-Analysen überwacht. Das modifizierte Watson-Eastham-Verfahren ergab fehlerhafte Ergebnisse an abgebauten Proben, stimmte aber eng mit den NMR-Analysen von nicht abgebauten Proben überein. Die thermischen Stabilitätsdaten in Tabellen III und IV veranschaulichen die Stabilität von MeLi-Lösungen, die 2 Äquivalente und 4 Äquivalente THF pro Äquivalent Methyllithium in Toluen von bei Raumtemperatur über eine Reihe von Tagen gelagerten Proben enthalten. Atmosphärische Kontamination war wahrscheinlich auf die repetitive Probenentnahme aus einem einzelnen Behältnis von jeder Lösung (Verfahren A) zurückzuführen. Das Begrenzen der THF-Menge hat ganz eindeutig einen ausgeprägten Effekt auf die thermische Stabilität von Methyllithium/THF-Komplexen in Lösung in Toluen.
Zusätzliche thermische Stabilitätsstudien wurden unter Verwendung multipler Probenflaschen durchgeführt, aus denen einmal Proben entnommen wurden und die dann entsorgt wurden (Verfähren B) - Proben mit verschiedenen THF-Mengen wurden nach dem Verfahren von Experiment 6 aufbereitet, bei 40ºC, Raumtemperatur und 0ºC getestet und anhand der NMR zu verschiedenen Zeiten auf den Methyllithiumgehalt (Verlust) analysiert. Ein Komplex aus MeLi : 4,26 THF wurde bei 40ºC und bei Raumtemperatur (siehe Tabelle VI) sehr schnell abgebaut, wobei nach sechs bzw. 27 Tagen 93,7 und 71,9% Aktivität verloren gingen. Die Lösungen wurden dunkelrot, enthielten einen hohem Methangasdruck, enthielten aber keine Präzipitation, die alle auf eine Toluenmetallierung hindeuten. Nach 28 Tagen bei 0ºC war das MeLi : 4,26 THF relativ stabil, indem es einen 4%igen Verlust aufwies. Die Farbe der Lösung ging jedoch von hellgelb auf orangegelb über, war aber klar, was wiederum auf eine leichte Metallierung hindeutete.
Proben eines Komplexes von MeLi : 3,06 THF in Toluen verloren nach elf Tagen bei 40ºC und 26 Tagen bei Raumtemperatur 95% bzw. 35% MeLi (siehe Tabelle V). Beide Lösungen wurden dunkelrot (Metallierung), enthielten Methangas, aber kein Präzipitat. Nach 27 Tagen bei 0ºC, zeigte die NMR keinen Verlust von MeLi an. Die Lösung aus MeLi : 3,06 THF wurde jedoch orangefarben, enthielt einen geringen Methangasdruck, der eine geringgradige Zersetzungsmenge anzeigen kann.
Die Reduktion der THF-Menge führte zu einer noch langsameren Zersetzung (Metallierung). Nach 27 Tagen bei 40ºC verlor eine Lösung aus MeLi : 1,36 THF in Toluen 64,5% MeLi (siehe Tabelle VII). Diese Lösung wurde auch dunkelrot, enthielt kein Präzipitat, aber einen hohen Methangasdruck. Bei Raumtemperatur blieb die Lösung aus MeLi : 1,36 THF gelb (keine Präzipitation), enthielt einen geringen Methangasdruck und verlor nach 27 Tagen nur 5,7% Methyllithium. Nach 27 Tagen bei 0ºC wies diese Lösung (MeLi : 1,36 THF) keinen MeLi-Verlust auf, enthielt kein Gas und blieb gelb (siehe Tabelle VII). Die thermischen Stabilitätsdaten von Methyllithium in verschiedenen Lewis- Basen und Hilfslösungsmitteln und der Komplex aus MeLi1,0LiBr0,69 in begrenztem THF/Toluen werden in Tabelle XI zusammengefasst.
Die in Tabelle XI vorgelegten Daten weisen darauf hin, dass "halogenidfreie" Methyllithiumlösungen in Toluen signifikant thermisch stabiler sind, wenn der THF-Gehalt auf 2 oder weniger Mole THF pro Mol Methyllithium in Lösung, bevorzugt 1, 2 bis 1,5 Mole THF pro Mol MeLi begrenzt ist. (Siehe Experimente 1-A, 1-B, 8, 9 und 10.) Es wurde auch unerwarteterweise gefunden, dass bei begrenztem THF/Toluen eine Methyllithiumlösung, die 0,69 molare Äquivalente Lithiumbromid (MeLi1,0LiBr0,69-Komplex) enthält, ca. um das 8fache stabiler als die in Tabelle XI angegebenen "halogenidfreien" Methyllithium-Experimente war. (Siehe Experiment 12.-) Tabelle XI zeigt auch, dass sich Methyllithium in begrenztem THF (THF/MeLi = 1,3 bis 1,8 Mol-Verhältnis) auflöste und in aromatischen Lösungsmitteln mit weniger metallierbaren Wasserstoffen als Toluen auch zu einer verbesserten thermischen Stabilität führt. Wird Benzen, Cumen oder Ethylbenzen für Toluen substituiert, so führte dies zu verbesserter thermischer Stabilität, die im Vergleich zu vergleichbaren Methyllithiumlösungen in begrenztem THF/Toluen ca. um das 8-, 5- bzw. 3fache stabiler war (siehe Tabelle XI, Experimente Nr. 20, 13, 14 und 10).

LÖSLICHKEIT

Prüfung auf die Lösungsstabilität (oder Produktlöslichkeit) wurde zur Bestimmung der Resistenz gegen die Präzipitation des Produktes aufgrund von kaltem Wetter durchgeführt. Proben mit variierender Methyllithiumkonzentration, die verschiedene THF-Mengen enthielten, wurden in einen Kühlschrank bei 3 ± 3ºC gebracht und visuell auf die Präzipitation des Produktes im Verlauf der Zeit überwacht (siehe Tabelle VIII). Alle getesteten Proben blieben in Lösung, was auf eine gute Lösungsstabilität hinwies, einschließlich der MeLi-Probe, welche die geringste THF- Menge enthielt. (Siehe Tabelle VIII, Experiment Nr. 10.)
Es wurde festgestellt, dass MeLi in Kohlenwasserstofflösungsmitteln fast keine Löslichkeit aufweist (Tabelle X, Experimente 2-A in Toluen und 2-B in n-Hexan). Die Löslichkeit von MeLi in THF allein wurde nicht bestimmt, weil diese Zusammensetzung hinsichtlich der Lagerung und des Versands aufgrund der thermischen Instabilität (Spaltung) keinen gewerblichen Wert hat.
Versuche zur Aufbereitung von MeLi in begrenztem Diethylether/Toluen (Tabelle X, Exp. Nr. 4), in begrenztem Triethylamin (TEA)/Toluen (Exp. Nr. 19-A) und in TEA allein (Exp. Nr. 19-B) führte zu vollkommen unlöslichen Produkten. Es wurde auch gefunden, dass MeLi in begrenztem t-Butylmethylether/Toluen (Exp. Nr. 21-A) und in t-Butylmethylether allein (Exp. Nr. 21-B) fast unlöslich war. In begrenztem Dimethylether/Toluen (Exp. Nr. 22) war MeLi initial löslich (Gesamtbase = 0,87 M), aber präzipitierte teilweise über Nacht (Gesamtbase = 0,42 M der klaren Überstandslösung) als das Dietherat. Diese Ergebnisse schalten nahezu die Möglichkeit aus, Löslichkeit in längerer Kette, weniger polaren Dialkylethern oder tertiären Aminen zu erreichen.
Die Notwendigkeit eines aromatischen Lösungsmittels in Kombination mit einer begrenzten THF-Menge für eine angemessene Löslichkeit wurde in Experiment 3 (Tabelle X) nachgewiesen: Wird Cyclohexan für Toluen substituiert, so ergibt sich ein hoch unlöslicher MeLi-Komplex. Ferner führte auch die Anwendung eines gemischten aromatischen/zyklischen Kohlenwassersoff- Hilfslösungsmittels (Toluen = 2,0 Aquiv./MeLi und Cyclohexan = 3,0 Äquiv./MeLi) in Kombination mit einer begrenzten THF-Menge zu einer geringen Löslichkeit (0,46 M - Exp. Nr. 15). Diese Daten weisen stark darauf hin, dass eine starke Lewis-Base, wie zum Beispiel THF und ein aromatisches Lösungsmittel, wie zum Beispiel Toluen, eine neuartige Lösungsmittelzusammensetzung für MeLi vorsehen.
Tabelle X legt auch die Löslichkeitsdaten für MeLi in begrenztem THF oder 2-Methyltetrahydrofuran (MTHF) und anderen aºromatischen Lösungsmitteln vor. Methylchlörid und Lithiumdispersion wurden für diese Präparationen angewendet, und die Löslichkeiten wurden bewusst überschritten, um Grenzen zu ermitteln. In jeder Synthese wurden mehr als 7% des gebildeten Gesamt-MeLi auf der Filterplatte zurückgelassen, wobei verifiziert wurde, dass die Löslichkeitsgrenze fast erreicht war. Die beste für MeLi gefundene Lösungsmittelkombination war begrenztes THF und Benzen (Tabelle X, Exp. Nr. 20), die sogar die Löslichkeitsgrenze von "halogenidfreiem" MeLi in Diethylether allein um ca. 10% überschritt. In substituierten aromatischen Lösungsmitteln, die begrenztes THF enthielten, nahmen die Löslichkeitsgrenzen gemäß der Größe des an dem Benzenring angehefteten aliphatischen Kohlenwasserstoff-Substituenten (Benzen -> Toluen > Ethylbenzen > Isopropylbenzen > t-Butylbenzen) ab.
Hinsichtlich der Löslichkeit wurde bestimmt, dass Benzen (Exp. Nr. 20) und Toluen (Exp. Nr. 10) die besten aromatischen Hilfslösungsmittel für MeLi waren. Ethylbenzen (Exp. Nr. 13) und Isopropylbenzen (Exp. Nr. 14) waren auch akzeptierbare Hilfslösungsmittel für MeLi. t-Butylbenzen (Exp. Nr. 16) wurde für nicht akzeptierbar gehalten, nicht nur aufgrund der niedrigen Löslichkeit (0,86 M), sondern auch, weil in Kombination mit begrenztem THF eine metastabile Lösung gebildet wurde, die MeLi präzipitierte, wenn es entweder kalten oder heißen Temperaturen ausgesetzt wurde.
In Tabelle X, Exp. Nr. 17 und 18, wird darauf hingewiesen, dass eine lösliche MeLi-Zusammensetzung aus Methylchlorid und Lithium in aromatischen Lösungsmitteln und einer begrenzten Menge Lewis-Base ähnlich der, aber anders als THF herbeigeführt werden kann. Die Tatsache, dass 2-Methyltetrahydrofuran (MTHF) Alkyl-substituiert und folglich geringgradig weniger polar als THF war, machte sich in den Löslichkeitsdaten bemerkbar. In begrenztem MTHF/Toluen wurde MeLi als akzeptierbar löslich bestimmt (1,37 M). Es wurde gefunden, dass MeLi in begrenztem MTHF/Isopropylbenzen nicht nur marginal löslich (1,01 M), sondern auch hinsichtlich der Produktpräzipitation metastabil war.
Die obigen Daten unterstreichen die Notwendigkeit eines aromatischen oder substituierten aromatischen Hilfslösungsmittels zum Herbeiführen eines löslichen Komplexes aus MeLi : begrenztem THF. Andere Lewis-Basen, die dem THF (MTHF) ähnlich sind, solvatisieren auch, schwächere Lewis-Basen (Et&sub2;O, TEA, DME, TBME u. a.) in begrenzten Mengen mit aromatischen Hilfslösungsmitteln waren jedoch nicht wirksam. Die Löslichkeitsdaten sind in Tabelle X zusammengefasst.

Synthese von Dimethylmagnesium

Beispiele 23 und 24

Lithiumdispersion (0,78 Mole dispergiert in Mineralöl) wurde in einem Filtertrichter mit ca. 100 ml Toluen zweimal gewaschen. Die Toluenwaschflüssigkeit und das Öl wurden durch Filtration entfernt, und danach wurden die feinen Lithiumpartikel mit 190 ml Toluen aufgeschlämmt. Die Aufschlämmung wurde in einen 1 Liter fassenden Reaktionskolben zusammen mit 17 ml Methyllithium in THF/Cumen (0,02 Mole) überführt. Als Nächstes wurde Magnesiummetallpulver (0,39 Mole) dem Inhalt des Kolbens zugefügt. Rückständiges Magnesium an dem Wägegefäß wurde mit 28 ml Toluen hineingewaschen. Die sich ergebende Aufschlämmung wurde dann vier Stunden lang gerührt, um die Metalle für die Reaktion zu konditionieren (aktivieren).
Als Nächstes wurde THF (0,81 Mole) zugefügt und die Reaktion durch die Zugabe von 1 g MeCl initiiert. Die Temperatur stieg in zwei Minuten von 20ºC bis 31ºC an, was auf eine schnelle Initiierung hinweist. Das verbleibende MeCl (35 g) wurde als ein Gas über eine Periode von 67 Minuten zugefügt. Die Reaktionstemperatur wurde mittels eines Kühlbades (30ºC bis 40ºC) kontrolliert. Die Reaktionstemperatur begann sofort nach der Halogenidzugabe abzufallen. Das Rühren der Reaktionsmasse wurde über Nacht fortgesetzt. Die NMR-Analyse einer klaren, am nächsten Morgen entnommenen Probe zeigte kein rückständiges MeCl an. Die Filtration ergab 276 ml einer klaren wasserhellen, nicht viskosen klaren Dimethylmagnesium-Lösung.
Beispiel 23 wurde zur Herstellung einer gesättigten Lösung aus Dimethylmagnesium in Toluen wiederholt und als Beispiel 24 gekennzeichnet. Die präparativen und analytischen Einzelheiten von Beispielen 23 und 24 werden in Tabelle XII und die Ergebnisse zur thermischen Stabilität von Beispiel 24 in Tabelle XIV gezeigt.

Synthese von Me&sub2;Mg/MeMgCl-Zusammensetzungen Beispiele 25 und 26

Eine Lithiumdispersion (0,52 Mol dispergiert in Mineralöl) wurde in einem Filtertrichter mit 100 ml Toluen-Aliquoten vorgewaschen (zweimal). Das Toluen und Öl wurden durch Filtration entfernt, und das Lithium wurde in Toluen (190 ml) wieder aufgeschlämmt. Die Lithiumaufschlämmung wurde in einen 1 Liter fassenden Reaktionskolben überführt. Dann wurden Magnesium (0,52 Mol) und das Metallkonditionierungsmittel (0,01 Mol Me&sub2;Mg in Toluen) zugefügt. Dieses Gemisch wurde gerührt (vier Stunden lang), um die Metalle vor der Initiierung zu konditionieren (aktivieren). Als Nächstes wurde THF (0,84 Mole) zugefügt und die Reaktion mit MeCl (ca. 1 g) initiiert. Die Temperatur stieg in circa vier Minuten von 26ºC auf 39ºC an, was auf eine schnelle Initiierung hindeutete. Das verbleibende MeCl (34,6 g) wurde über eine Periode von 70 Minuten kontinuierlich eingespeist, während die Reaktionstemperatur bei ca. 35ºC aufrechterhalten wurde. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht rühren lassen. Die Filtration war langsam (ca. fünf Stunden), was eine klare hellgelbe Lösung ergab. Nur 179 ml Produktlösung (60,2% Ausbeute) wurden erhalten, was auf ein unlösliches Produkt und/oder eine inkomplette Filtration hindeutet. Eine THF- Wäsche (100 ml) führte zu einer Wiederfindung von zusätzlichem Produkt (83,9% Gesamtausbeute).
Dieses Experiment wurde wiederholt und erhielt die Nummer 26. Die präparativen und analytischen Einzelheiten für Beispiele 25 und 35 sind in Tabelle XIII enthalten.
Die Zusammensetzungen dieser Erfindung schließen auch eine Zusammensetzung aus monometallischem Kohlenwasserstofflösungsmittel und Lewis-Base ein, die Folgendes umfasst, entweder: (1) eine monometallorganische Verbindung der Formel RM, worin R aus Methyl, Ethyl und Propyl ausgewählt wird und M, das Metall, ein Alkalimetall ist, das aus Lithium, Natrium und Kalium ausgewählt wird oder (2) eine dimetallorganische Verbindung der Formel R¹R²M¹, worin R¹ und R² unabhängig aus Methyl, Ethyl und Propyl ausgewählt werden und M¹, das Metall, aus Magnesium, Barium, Calcium, Aluminium und Zink ausgewählt wird und (3) ein Kohlenwasserstofflösungsmittel; (4) 0,05 bis 2 Mol- Äquivalente einer Lewis-Base pro Mol metallorganischer Verbindung und (5) 1 bis 100 Mol-% Lithiumhalogenid, LiX, basierend auf der metallorganischen Verbindung.
Die Beispiele demonstrieren ein Verfahren zum Aufbereiten einer stabilen Methyllithiumlösung, das Folgendes umfasst: Zufügen eines Methylhalogenids zu einem Gemisch aus Lithiummetall und einen aromatischen Kohlenwasserstoff, der Tetrahydrofuran in einer Menge enthält, die nicht über 2 Mole Tetrahydrofuran pro Mol Methylhalogenid hinausgeht, während das Gemisch bei einer Temperatur aufrechterhalten bleibt, die nicht über 50ºC hinausgeht, um dadurch das Lithiummetall und Methylhalogenid zur Bildung von Methyllithium und des Nebenproduktes Lithiumhalogenid in einer inerten Atmosphäre zur Reaktion zu bringen. TABELLE I Aufbereitung von Methyllithium aus Methyliodid und n-Butyllithium in verschiedenen Lösungsmitteln TABELLE II Aufbereitung von Methyllithium aus Lithium und Methylhalogenid in Toluen/THF TABELLE II (FORTSETZUNG) TABELLE III Thermische Stabilität¹ von MeLi: 2,08 THF² in Toluen bei Raumtemperatur (Exp. Nr. 1-A) TABELLE IV Thermische Stabilität¹ von MeLi : 4,22 THF² in Toluen bei Raumtemperatur (Exp. Nr. 1-B) TABELLE V Thermische Stabilität¹ von MeLi : 3,06 THF² in Toluen bei Raumtemperatur (Exp. Nr. 8) TABELLE VI Thermische Stabilität¹ von MeLi: 4,26 THF² in Toluen bei verschiedenen Temperaturen (Exp. Nr. 9) TABELLE VII Thermische Stabilität¹ von MeLi: 1,36 THF² in Toluen bei verschiedenen Temperaturen (Exp. Nr. 10) TABELLE VIII Lösungsstabilität¹ von Methyllithium in Toluen, das verschiedene Mengen THF enthält TABELLE IX Effekt der THF/MeCl¹-Ausbeute TABELLE IX (FORTSETZUNG) TABELLE X Löslichkeit von MeLi in verschiedenen Lewis-Basen und Hilfslösungsmitteln TABELLE X (FORTSETZUNG) TABELLE XI Thermische Stabilität von Methyllithium in verschiedenen Lewis-Basen und Hilfslösungsmitteln TABELLE XI (FORTSETZUNG) TABELLE XII AUFBEREITUNG VON DIMETHYLMAGNESIUM ÜBER DIE REAKTION VON MeCl UND EIN GEMISCH AUS LITHIUM UND MAGNESIUM IN TOLUEN DAS EINE BEGRENZTE THF-MENGE ENTHÄLT TABELLE XIII SYNTHESE VON Me&sub2;MgCl-ZUSAMMENSETZUNGEN IN TOLUEN/BEGRENTZTEM THF
TABELLE XIV THERMISCHE STABILITAT¹ UND LÖSLICHKEIT VON DIMETHYLMAGNESIUM² IN TOLUEN, DAS EINE BEGRENZTE MENGE THF (1,23 Äquiv. /Me-Gruppe), BEI VERSCHIEDENEN TEMPERATUREN ENTHÄLT (EXP.NR 33)

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer stabilen Methyllithiumlösung, die folgendes umfasst: Zufügen eines Methylhalogenids zu einem Gemisch aus Lithiummetall und einem aromatischen Kohlenwasserstoff, der Tetrahydrofuran in einer Menge enthält, die nicht über 2 Mole Tetrahydrofuran pro Mol Methylhalogenid hinausgeht, während das Gemisch bei einer Temperatur aufrechterhalten bleibt, die nicht über 50ºC hinausgeht, um dadurch das Lithiummetall und Methylhalogenid zur Bildung von Methyllithium und des Nebenproduktes Lithiumhalogenid in einer inerten Atmosphäre zur Reaktion zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Methylhalogenid aus Methylchlorid, Methylbromid und Methyliodid ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Methylhalogenid Methylchlorid ist und das Lithiummetall Natrium in einer Menge von 0,7 Gew.-% und höher basierend auf dem Gewicht des Lithiummetalls enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, worin das Molverhältnis von Tetrahydrofuran zu Methylhalogenid von 1,1 : 1 bis 1, 5 : 1 ist.

5. Zusammensetzung aus einem monometallischen Kohlenwasserstofflösungsmittel und einer Lewis-Base, die folgendes umfasst, entweder: (1) eine monometallorganische Verbindung der Formel RM, worin R aus Methyl, Ethyl und Propyl ausgewählt wird und M, das Metall, ein Alkalimetall ist, das aus Lithium, Natrium und Kalium ausgewählt wird; oder (2) eine dimetallorganische Verbindung der Formel R¹R²M¹, worin R¹ und R² unabhängig aus Methyl, Ethyl und Propyl ausgewählt werden und M¹, das Metall, aus Magnesium, Barium, Calcium, Aluminium und Zink ausgewählt wird; und (3) ein Kohlenwasserstofflösungsmittel; (4) 0,05 bis 2 Moläquivalente einer Lewis-Base pro Mol metallorganischer Verbindung; und (5) 1 bis 100 Molprozent Lithiumhalogenid, LiX, basierend auf der metallorganischen Verbindung.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin RM Methyllithium ist.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin RM Methyllithium und das Lithiumhalogenid Lithiumbromid ist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin das Alkalimetall aus Lithium und Natrium ausgewählt wird.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin das R, R¹ und R² aus Methyl- und Ethylgxuppen ausgewählt werden.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin R¹ und R² unabhängig aus Ethyl und Methyl ausgewählt werden und M¹ Magnesium ist.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin die Lewis-Base aus Tetrahydrofuran und Methyltetrahydrofuran ausgewählt wird und das Lösungsmittel ein aromatisches Kohlenwasserstofflösungsmittel ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 5, worin RM Methyllithium ist, die Lewis-Base Tetrahydrofuran ist und das Molverhältnis von Tetrahydrofuran zu Methyllithium von 1,1 : 1 bis 2 : 1 ist.