La base di Schlosser o base di Lochmann-Schlosser è una superbase ovvero un composto che presenta particolare affinità per i protoni. Con il termine di base di Schlosser si indicano varie miscele superbasiche di un composto di alchillitio e un alcolato di potassio.
Il reagente prende il nome dal chimico tedesco Manfred Schlosser, sebbene egli abbia utilizzato la notazione LICKOR superbase dove LIC denota l’alchillitio e KOR che denota l’alcolato di potassio. La natura superbasica del reagente è una conseguenza della formazione in situ del corrispondente composto organopotassico, nonché delle modifiche allo stato di aggregazione delle specie.
L’esigenza di ottenere basi con particolari affinità per i protoni maggiori rispetto alle consuete superbasi portò allo studio di nuove specie indicate come base di Schlosser costituita da un composto di alchillitio e da un alcossido di potassio.
n-butillitio
L’n-butillitio è uno tra i più importanti composti litio-organici che ha formula CH3CH2CH2CH2Li. Può essere preparato, con resa elevata, a partire da 1-clorobutano o 1-bromobutano e litio metallico in etere etilico anidro o solventi idrocarburici:
CH3CH2CH2CH2Cl + 2 Li → CH3CH2CH2CH2Li + LiCl
In presenza di tetraidrofurano o etere etilico la specie più comune è il tetramero con quattro molecole di solvente coordinate. Aumentando la concentrazione di etere il tetramero si disaggrega parzialmente e si forma un dimero tetrasolvatato.
Le soluzioni più diluite sono relativamente stabili ma quelle concentrate danno luogo alla decomposizione termica per dare 1-butene e idruro di litio secondo la reazione:
CH3CH2CH2CH2Li → CH3CH2CH=CH2 + LiH
L’n-butillitio è una base forte con un pKa a di circa 50, un energico nucleofilo e un buon riducente a causa della natura altamente polare del legame carbonio-litio a causa della elevata differenza di elettronegatività tra i due elementi.
Dall’ n-butillitio alla base di Schlosser
Sebbene l’n-butillitio sia una superbase non è in grado di estrarre protoni a bassa acidità da specie come il ciclopropano, le olefine semplici o l’idrogeno dell’anello aromatico. Ciò è dovuto al fatto la reattività dell’n-butillitio diminuisce a causa della sua proprietà di formare tetrameri nei solventi aprotici.
Per attivare l’n-butillitio si può aggiungere un additivo che intrappola i cationi Li+ in modo che sia presente in forma monomerica. Ad esempio, la tetrametiletilendiammina si coordina con gli ioni litio per formare cluster più reattivi.
Questo metodo, tuttavia, presenta lo svantaggio dovuto al fatto che gli additivi stessi reagiscono. La soluzione a questo problema è costituita dalla base di Schlosser. Il chimico tedesco dimostrò, anche mediante studi cinetici, il ruolo critico degli aggregati nelle reazioni organometalliche. Ciò gli permise di riconoscere che solo un’eccessiva coordinazione da parte degli additivi resistenti alle basi può impedire efficacemente l’autoassemblaggio dei reagenti alchillitio.
Questa visione lo portò a concepire la reazione per ottenere una base di Schlosser ottenuta, tipicamente, dalla reazione in rapporto stechiometrico 1:1, tra n-butillitio e potassio t-butossido noto anche come 2-metil,2-propanossido di potassio secondo la reazione:
CH3CH2CH2CH2Li + (CH3)3COK → CH3CH2CH2CH2K + (CH3)3COLi
in cui la base di Schlosser è l’n-butilpotassio
La superbase di Schlosser divenne presto un reagente preferito, applicato in tutto il mondo in laboratorio e persino su scala industriale. Un esempio della forza della base di Schlosser è costituito dalla reazione tra n-butilpotassio e toluene in cui è in grado di estrarre l’idrogeno dal metile nel toluene e metallarlo per produrre benzilpotassio. Tale reazione non avviene utilizzando, come base, l’n-butillitio.
Le deprotonazioni con la base di Schlosser sono diventate indispensabili e uno strumento di enorme importanza nella chimica dei composti organometallici e nel contesto della chimica dei metalli alcalini. Ad esempio, i metalli possono essere introdotti per influenzare e sfruttare la natura dell’anione o per controllare le posizioni della metallazione nell’ambito della sintesi di prodotti farmaceutici. La base di Schlosser è utilizzata come catalizzatore in molte reazioni per ottenere composti organometallici.