1. 化学结构

TMEDA是一种有机胺化合物，其分子结构可以看作乙二胺（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）中的每个氨基（-NH₂）上的两个氢原子都被甲基（-CH₃）取代后形成的产物。

• 分子式： C₆H₁₆N₂

• 结构简式： (CH₃)₂N-CH₂-CH₂-N(CH₃)₂

• 结构特点：

  • 中心是一个乙烷骨架（-CH₂-CH₂-）。

  • 两端各连接一个叔胺基团（-N(CH₃)₂）。叔胺氮原子具有孤对电子，这使得TMEDA成为一个优秀的路易斯碱（电子给体）和螯合配体。

其三维结构通常不是直线型的，为了与金属离子形成稳定的螯合物，分子会扭曲成适合配位的构象。

2. 物理与化学特性

1. 物理性质：

   • 外观： 无色透明液体，具有类似氨或鱼腥的刺激性气味。

   • 沸点： 121-122 °C

   • 密度： 0.78 g/cm³ （比水轻）

   • 溶解性： 可与水、乙醇、乙醚等常见有机溶剂混溶。

2. 化学性质：

   • 强碱性： 由于两个叔胺基团的存在，TMEDA是一种强有机碱（pKa of conjugate acid ~ 8.97），能够去质子化许多弱酸。

   • 优异的双齿配体： 这是TMEDA最核心、最有价值的化学特性。两个氮原子可以同时与同一个金属离子（尤其是锂离子 Li⁺）配位，形成稳定的螯合物（通常形成1:1或2:1的配位复合物）。

   • 与有机锂试剂反应： 它与正丁基锂（n-BuLi）等有机锂试剂形成的复合物是其最重要的应用形式之一。

   • 空气敏感性： 虽然本身不易燃，但易吸收空气中的二氧化碳（CO₂）变质。

   • 氧化性： 长时间暴露在空气中可能被氧化。

3. 主要应用

TMEDA几乎 exclusively 应用于化学合成领域，主要功能是作为碱催化剂和金属配体，尤其是在有机锂化学中。

1. 在有机锂化学中的应用（最主要的功能）

   • 溶解性和稳定性： TMEDA能极大地提高有机锂试剂（如n-BuLi, s-BuLi, t-BuLi）在非极性溶剂（如己烷、环己烷）中的溶解度。没有TMEDA时，这些试剂常以聚合体形式存在，溶解度差，活性低。

   • 增强反应活性和选择性： 通过与Li⁺配位，TMEDA能“撕裂”有机锂试剂的聚合结构，使其形成更小、更活泼的单体或二聚体（如 [n-BuLi·TMEDA]₂）。这被称为“活化”，能显著提高有机锂试剂的碱性和亲核性，从而：

     • 加速反应速率。

     • 改变反应区域选择性（regioselectivity）。

     • 改变反应立体选择性（stereoselectivity），例如在阴离子聚合中控制立构规整度。

2. 在阴离子聚合中作为调节剂

   • 在丁二烯、异戊二烯等二烯烃的聚合反应中，使用烷基锂（如n-BuLi）作为引发剂时，加入TMEDA可以有效地调节聚合物的微观结构（如增加1,2-结构或3,4-结构的含量）。

3. 作为其他金属化学中的通用配体

   • 除了锂，TMEDA也可以与Mg、Zn、Cu、Fe等多种金属配位，用于制备特定的金属有机化合物或催化剂，但应用远没有在锂化学中广泛和重要。

4. 作为强碱参与反应

   • 在某些需要强碱条件的有机合成反应中，TMEDA本身或与其他试剂组合可作为去质子化试剂使用。

4. 安全与操作注意事项（非常重要！）

• 易燃性： 易燃液体，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。

• 腐蚀性： 对皮肤、眼睛和呼吸道有强腐蚀性和刺激性。操作时必须佩戴适当的个人防护装备（PPE），如防化手套、护目镜和防护服。

• 毒性： 有毒，吸入或皮肤接触均有害。

• 空气敏感： 应在惰性气氛（如氮气或氩气）下密封保存和操作，以防止其与CO₂和水分反应变质。

• 储存： 储存于阴凉、通风、干燥处，远离火源和氧化剂。

总结

简而言之，TMEDA是有机合成，特别是涉及有机锂试剂的反应中，一种不可或缺的、高效的活化剂和结构导向配体。