Ein Protokoll für sichere Lithiierungen Mit Organolithiumreagentien

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, eine sichere und effektive Lithiierungsreaktion mit Organolithium-Reagenzien durchzuführen. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen der Chemie zu beantworten, indem sie molekulare Umwandlungen an normalerweise völlig unreaktiven Stellen auf Molekülen wie Kohlenwasserstoffen ermöglicht. Diese Sicherheitstechniken sind besonders relevant für den Bereich der synthetischen Chemie, da Einzelpersonen diese leistungsstarken Reagenzien für eine Synthese benötigen, aber beim Umgang mit pyrophoren Materialien nervös sind.

Hochreaktive Organolithium-Spezies müssen mit besonderer Sorgfalt gehandhabt und gelagert werden. Tragen Sie immer geeignete Kleidung und PSA für ein pyrophores Reagenz und arbeiten Sie niemals allein im Labor. Bevor Sie mit einem Organolithium-Reagenz arbeiten, identifizieren Sie die nächstgelegene Notdusche, Augenspülstation und den nächstgelegenen Feuerlöscher des entsprechenden Typs.

Überprüfen Sie vor jedem Gebrauch die Kappe und das Siegel eines Organolithium-Reagenzes. Wenn Salze oder ätzende Materialien auf dem Deckel oder der Dichtung sichtbar sind, geben Sie das Reagenz langsam in ein Becherglas, das das Acht- bis Zehnfache seines Volumens an Trockeneis in der Abzugshaube enthält. Arbeiten Sie immer in einer sauberen, aufgeräumten Haube oder einem Handschuhfach.

Bereiten Sie alle Abschreckmittel in Ihrem Abzug vor, bevor Sie mit der Arbeit mit einem Organolithium-Reagenz beginnen. Das eigentliche Protokoll selbst ist einfach durchzuführen. Der knifflige Teil ist die Sicherheit.

Wenn Sie Ihre Spül- und Abschreckreagenzien und Ausfallsicherungen im Voraus an Ort und Stelle haben, ist es wirklich keine große Sache, wenn etwas schief geht. Wenn eine Reaktion abgebrochen werden muss, wird das unbenutzte Organolithium-Reagenz langsam in das vorbereitete Becherglas mit Trockeneis überführt. Wenn sich das Toluol oder Isopropanol entzündet, decken Sie das Becherglas mit einem Uhrglas ab, um die Flammen zu ersticken.

Bereiten Sie in einer sauberen, aufgeräumten Haube die entsprechenden Mengen an Abschreckmaterialien und Bechern vor. Dann werden 1,8 Milliliter reines tert-Butylamin und ein Rührstäbchen in einen 25-Milliliter-Schlenk-Kolben gegeben, der mit einem Gummiseptum verschlossen ist. Den Kolben eine Sekunde lang auf Vakuum stellen, um das tert-Butylamin zu entgasen.

Schließen Sie dann das Vakuum und füllen Sie den Kolben mit Inertgas zurück. Dieser Vorgang wird noch zweimal wiederholt und dann der Kolben verschlossen. Um eine Inertgasdecke vorzubereiten, schließen Sie es an einen T-Adapter und eine Inertgasquelle, einen Ölsubber und einen Luer-Lock-Adapter an.

Verbinden Sie eine 18-Zoll-Nadel mit 18 Gauge mit dem Luer-Lock-Adapter. Befestigen Sie die Gasdecke über dem Kolben und spülen Sie die Leitung fünf Minuten lang. Verringern Sie die Durchflussmenge auf etwa einen Milliliter pro Sekunde, so dass nur wenige Blasen pro Sekunde im Ölsprudler erscheinen.

Die Nadel der Inertgasdecke wird in das Septum des Kolbens eingeführt. Stellen Sie den Kolben in ein Trockeneis- und Acetonbad auf eine Rührplatte und rühren Sie vorsichtig, bis das tert-Butylamin abgekühlt ist. Klemmen Sie eine Flasche mit tert-Butyllithium fest an einen Ringständer und entfernen Sie die äußere Kappe sowie alle vorhandenen Dichtungsmaterialien.

Übertragen Sie dann die Inertgas-Blanket-Nadel auf die tert-Butyllithium-Flasche. Besorgen Sie sich eine Glasspritze mit einem Fassungsvermögen von 20 Millilitern oder mehr und einem fest sitzenden Kolben. Befestigen Sie eine flexible 12-Zoll-Nadel mit 16 Gauge an der Spritze.

Leiten Sie einen sanften Inertgasstrom durch einen separaten Shlenk-Schlauch. Führen Sie die Spitze der Spritzennadel in den Zylinder des Schlauchs ein. Ziehen Sie den Kolben mindestens fünfmal ein und aus, um die Spritze zu reinigen.

Drücken Sie den Kolben vollständig durch, bevor Sie die Spritze aus dem Schlauch ziehen. Durchstechen Sie vorsichtig das Septum der tert-Butyllithium-Flasche und führen Sie die Nadel in das flüssige Reagenz ein. Ziehen Sie den Kolben vorsichtig zurück, um einen leichten Überschuss an Reagenz zu ziehen.

Ohne die Nadel zu entfernen oder die Flasche zu beschädigen, richten Sie die Spritze vorsichtig nach oben, indem Sie die Nadel biegen. Stoßen Sie das Headspace-Gas und das überschüssige Reagenz vorsichtig in die Reagenzflasche aus. Richten Sie die Spritze richtig an und lassen Sie die Nadel entspannen.

Übertragen Sie dann die Nadel der Inertgasdecke zurück in den Reagenzkolben. Die gefüllte Spritze und die Nadel werden so in den Reaktionskolben gegeben, dass sich die Nadelspitze sicher über dem rührenden tert-Butylamin befindet. Das tert-Butyllithium wird langsam in den Reaktionskolben gegeben.

Entfernen Sie dann die lange Spritzennadel aus dem Reaktionskolben und lassen Sie die Inertgas-Blanket-Nadel an Ort und Stelle. Toluol aus dem Becherglas in die Spritze ziehen, um den tert-Butyllithium-Rückstand zu verdünnen. Tauchen Sie die Nadelspitze in das Isopropanol und stoßen Sie die verdünnte Mischung aus.

Spülen Sie die Spritze noch mindestens zwei weitere Male mit Isopropanol aus, um die Spritze zu reinigen. Verschließen Sie das Septum der tert-Butyllithium-Reagenzflasche mit Fett und Laborfolie und verschließen Sie die Flasche. Nehmen Sie das Trockeneisbad heraus und lassen Sie das Reaktionsgemisch unter Rühren auf Raumtemperatur erwärmen.

Sobald der Kolben auf Raumtemperatur erwärmt ist, wird die Nadel der Inertgasdecke entfernt. Der Reaktionskolben wird über Nacht bei minus 30 Grad Celsius gelagert, um einen weißen Niederschlag aus Lithium-tert-Butylamid zu erhalten. Unter inerter Atmosphäre die Suspension filtrieren und das Pulver mit kaltem Pentan waschen.

Trocknen Sie das Pulver unter Vakuum. Bereiten Sie ein Becherglas mit Isopropanol und ein Becherglas mit Trockeneis in einer Haube vor. Bringen Sie alle benötigten Reagenzien, Geräte, Glaswaren und einen versiegelten Abfallbehälter in ein sauberes, aufgeräumtes Handschuhfach.

Bereiten Sie in der Handschuhbox ein Fläschchen mit Toluol vor. Überprüfen Sie den Verschluss und das Septum der tert-Butyllithium-Flasche und sichern Sie die Flasche dann mit einem Ringständer. Entfernen Sie die äußere Kappe.

Setzen Sie eine 1,5-Zoll-Nadel mit 22 Gauge sicher in eine Glasspritze ein. Führen Sie die Spritze und die Nadel in die Flasche ein und ziehen Sie einen leichten Überschuss an tert-Butyllithium heraus. Drehen Sie die Spritze um und halten Sie ein Papiertuch an die Nadel.

Stoßen Sie das Headspace-Gas langsam aus und absorbieren Sie alle flüssigen Reagenzien auf dem Papiertuch. Den Stopfen aus einem Kolben nehmen, der 1,8 Milliliter reines, entgastes tert-Butylamin enthält. Das tert-Butyllithium langsam unter Rühren hinzufügen.

Verschließen Sie den Kolben und lassen Sie die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen. Während das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abkühlt, ziehen Sie Toluol in die Spritze, um den Organolithiumrückstand zu verdünnen. Legen Sie die gefüllte Spritze mit der Nadel und eventuellen Papierabfällen in den dafür vorgesehenen luftdichten Abfallbehälter und verschließen Sie den Behälter.

Spülen Sie das Handschuhfach 10 Minuten lang. Bewahren Sie die Reagenzflasche im Handschuhfach-Gefrierschrank auf. Sobald das Reaktionsgemisch abgekühlt ist, wird der Kolben bei minus 30 Grad Celsius gelagert.

Das Produkt fällt über Nacht weiter aus. Nehmen Sie den Abfallbehälter aus dem Handschuhfach und setzen Sie ihn sofort in eine Haube um. Leeren Sie die Spritze in ein Becherglas mit Isopropanol und spülen Sie sie mehrmals aus.

Lithium-tert-Butylamid wurde durch Lithiierung von tert-Buylamin mit dem hochreaktiven tert-Butyllithium synthetisiert. Die Lithiation wurde sowohl in kleinem Maßstab mit Schlenk-Technik als auch in einem Handschuhfach durchgeführt. Die Synthese des Produkts wurde durch Protonen-NMR und Röntgenkristallographie bestätigt.

Einmal gemeistert, kann diese Technik in ein oder zwei Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, vorausschauend zu planen, in einem sauberen Raum zu arbeiten und Failsafes vorzubereiten, bevor Sie die Reaktion starten. Es gibt eine bedauerliche Menge an Angst vor der Verwendung von Organolithium-Reagenzien, da der Missbrauch dieser Reagenzien zu schweren und sehr selten tödlichen Verbrennungen geführt hat.

Vergessen Sie nicht, dass Organolithium-Reagenzien extrem gefährlich sein können, und es ist sehr wichtig, alle Sicherheitsverfahren zu befolgen, die wir in diesem Video beschrieben und veranschaulicht haben, wenn Sie eine Organolithium-Reaktion durchführen. Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Glück bei Ihren Experimenten.