Titulación de n-butilitio

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Organic Chemistry II

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n-Butyllithium Titration

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06:58 min

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February 22, 2017

Overview

Fuente: Vy M. Dong y Diane Le, Departamento de química, Universidad de California, Irvine, CA

Este experimento hará una demostración de una técnica sencilla para valorar y obtener una concentración exacta de los reactivos organolíticos, n– butil (n– BuLi). Reactivos organolíticos son extremadamente sensibles al aire y humedad y debe tener cuidado apropiado para mantener la calidad del reactivo que puede ser utilizado con éxito en una reacción. N– BuLi experimentos de titulación se deben realizar regularmente para obtener antes las concentraciones exactas del uso en una reacción química. Posteriormente, demostramos la adición de la valorada n– BuLi a benzaldehído.

Principles

Reactivos organolíticos son compuestos que contienen un enlace de C−Li y bases muy fuertes. Porque organolithiums son extremadamente aire y humedad-sensible, apropiada debe tener cuidado al manejar los reactivos. Son sensibles a los ácidos, corrosivos y con frecuencia pirofóricos. n– BuLi, un alkyllithium, típicamente se almacena a bajas temperaturas (menos de 0 ° C) y como una solución en hidrocarburos como hexanes. N– BuLi puede utilizarse como base o nucleófilo dependiendo de las condiciones de reacción. Además, puede ser utilizado en reacciones de intercambio de halógeno-litio para generar reactivos de litio de arilo o de vinilo, que pueden reaccionar inmediatamente con un electrófilo. Además, n– BuLi es comúnmente utilizado como un iniciador en la polimerización de dienos en elastómeros.

Valoración es una técnica analítica cuantitativa común utilizada para determinar una concentración desconocida de un analito mediante la adición de una concentración conocida de una titulación hasta que la reacción llegue a terminar, que es indicado por un cambio de color. En este experimento vamos a demostrar la valoración de n –BuLi y calcular su concentración con el ácido diphenylacetic como el titrant, que es un sólido estable y puede ser fácilmente pesado. Reacción de n– BuLi con diphenylacetic ácido, la solución da un color amarillo intenso en el punto final de la valoración, y así que no es un indicador necesario (figura 1). Midiendo el volumen exacto de n– BuLi solía consumir el ácido diphenylacetic, podemos calcular la molaridad de la reacción. Este experimento debe repetirse tres veces para obtener una medida promedio.

Figura 1. Reacción de n– BuLi con ácido diphenylacetic.

Procedure

1. preparación del titulador

A un matraz de fondo redondo llama seca equipado con una barra de agitación bajo N₂, añadir el ácido diphenylacetic (250 mg, 1,18 mmol) y THF anhidro (5 mL).

2. valoración de n– BuLi

Calcular la cantidad aproximada de solución de n– BuLi (en hexanes) necesitan consumir el ácido diphenylacetic. Utilizando una jeringa, añadir lentamenteuna solución de n– BuLi gota a gota. La mezcla de reacción se amarillear temporalmente y volver a una solución descolorida con cada gota.
Continúe agregando la solución de n– BuLi gota a gota hasta que la mezcla de reacción continúa permanezca un color amarillo intenso. Este será el punto final de la reacción.
Repetir la valoración 3 x para obtener un volumen promedio de n– BuLi utilizado.

3. cálculo de la molaridad

Los moles de n– BuLi en la valoración son equivalentes a los moles de ácido diphenylacetic utilizado en la reacción. Desde las moles de diphenylacetic ácido utilizado es conocido, el cálculo de la concentración de n– BuLi es dada por la siguiente ecuación: mmol de ácido/mL diphenylacetic n– BuLi = molaridad de la solución de n– BuLi.

4. adición de n– BuLi a benzaldehído (figura 2)

A un matraz de fondo redondo llama seca equipado con una barra de agitación bajo N₂, añadir THF anhidro (30 mL) y benzaldehído (3 mmol, 1 equiv). Enfriar la solución a 78 ° C.
Añadir n– BuLi (1.1 equivalente) y la reacción caliente a la temperatura ambiente.
Añadir saturada de NH₄Cl (AQ., 10 mL) para calmar la reacción y extraer la capa acuosa con éter dietílico (2 x 25 mL).
Lavar las capas orgánicas combinadas con agua (2 x 15 mL) y salmuera (1 x 20 mL).
Seco con Na₂₄, filtrar y concentrar las capas orgánicas combinadas bajo redujo la presión para producir el producto.

Figura 2. Adición de n – BuLi a benzaldehído.

N– butil, abreviado n– BuLi, es un reactivo de organolitio que con frecuencia se utiliza como una base fuerte o como un nucleófilo.

N– butil está comercialmente disponible como una solución en alkanes como hexano o heptano. Estas soluciones son estables cuando está almacenada correctamente, pero todavía se degradan al envejecimiento y la exposición al agua o al oxígeno.

Cuando se utiliza una solución de n– butil para preparar di-isopropylamide de litio, otro tipo de base fuerte, es esencial que una cantidad precisa se utiliza en la reacción. Por esta razón, los experimentos de titulación deben realizarse antes de cada uso.

Este video ilustra los principios de la n– butil, un procedimiento para la valoración de un n– butyllithiumsolution y su uso en una reacción química y varias aplicaciones.

N– butil, una cadena de cuatro carbonos con un bono de carbono de litio en un extremo, se utiliza como una base de Brønsted fuerte y en reacciones de intercambio de halógeno de litio, pero también puede utilizarse como un nucleófilo o un iniciador de polimerización en la producción de elastómeros .

Para la mayoría de los experimentos, sólo un ligero exceso molar de n– butil debe agregarse a la mezcla de reacción. Agregar muy poco reactivo resultará en una reacción incompleta, y añadiendo también un exceso puede resultar en productos secundarios no deseados. La cantidad exacta de solución de n– butil añadir se calcula realizando un experimento de titulación con ácido diphenylacetic.

Ahora que hemos discutido los principios de la n– butil, echemos un vistazo a un procedimiento para la valoración de una solución de n– butil y para su uso en una reacción química.

Primero, enfriar a temperatura ambiente un matraz de fondo redondo de 20-mL secado al fuego y barra de agitación bajo atmósfera de nitrógeno, luego agregar el ácido diphenylacetic y 5 mL tetrahidrofurano anhidro.

Utilizando una jeringa de vidrio graduada de 2 mL con una aguja, elaborar 2 mL 1.6 solución molar de n– butil en hexanes, bajo atmósfera de nitrógeno. A continuación inserte la aguja en el frasco que contiene ácido diphenylacetic. Removiendo, añadir gota a gota la solución de n– butil al contenido del frasco, que amarillo y luego de vuelta a incoloro.

Continuar agregando solución de n– butil hasta que el color amarillo persiste, indicando que se ha alcanzado el punto final. Tenga en cuenta cuánto n– butil ha añadido y dividir 1.18, que es el número de milimoles de ácido diphenylacetic, por este número para calcular la concentración molar real.

Ahora que hemos calculado la concentración real de solución de n– butil, estamos listos para utilizar en un experimento. Enfriar a temperatura ambiente un matraz de fondo redondo de 100 mL seco de llama y barra de agitación bajo atmósfera de nitrógeno, luego añadir benzaldehído en 20 mL tetrahidrofurano anhidro. Revuelva el contenido a-78 grados Celsius en un baño de hielo seco/acetona.

Añadir n– butil gota a gota al matraz.

Luego, utilizando cromatografía en capa fina, monitor benzaldehído consumo. Una vez completada la reacción, retirar el matraz del baño frío y permita que alcance la temperatura ambiente. A continuación, añadir 10 mL saturada de cloruro de amonio acuoso para calmar la reacción. Luego extraiga la capa acuosa dos veces con 25 mL de éter de dietilo. Combinar las capas orgánicas y lavado dos veces con 15 mL de agua entonces una vez con 15 mL cloruro de sodio solución saturada.

Eliminar restos de agua de las capas orgánicas combinadas agregando aproximadamente 1 g de sulfato de sodio, entonces el filtro fuera del sólido y enjuague con éter dietílico adicional. Concentrar la mezcla bajo presión reducida para obtener el producto. Debe ser un líquido incoloro de aspecto.

Ahora que hemos visto un ejemplo de procedimiento de laboratorio, vamos a ver algunas aplicaciones útiles de n– butil.

Elastómeros son un tipo de polímero de caucho con propiedades y son útiles para muchos tipos de productos, incluyendo actuadores dieléctricos. Es importante en la producción de polibutadieno, por ejemplo, por una adición de Michael con uno de los grupos de dos vinilo de 1, 4-butadieno y el anión resultante agregando a una segunda molécula de 1, 4-butadieno, formando una cantidad catalítica de n– butil tres productos de adición posible.

Los grupos vinilo y aromático en productos naturales y medicamentos farmacéuticos son muy comunes.

Haluros de vinilo y arilo reaccionan con un equivalente molar de n– butil en un intercambio de halógeno de litio para generar vinilo y aryllithiums, que puede desplazar un grupo dejando en un electrófilo y formar un nuevo enlace carbono-carbono.

Otra aplicación común de n– butil es como una base de Brønsted fuerte para generar un Nucleófilo de carbono. En la síntesis de clarinex, un medicamento antihistamínico, dos equivalentes de n– butil se utilizan para quitar un protón de un derivado picoline, generando un Nucleófilo de carbono, que desplaza el grupo dejando en un cloruro de bencilo para crear un nuevo bonos de carbono. La especie resultante se convierte entonces en clarinex en cuatro pasos.

Sólo ha visto la introducción del JoVE n– butil titulación y adición de n-butil a benzaldehído. Ahora debe entender los principios de la n– butil, cómo realizar un experimento y algunas de sus aplicaciones. ¡Gracias por ver!

Results

Resultados representativos para la valoración de n– BuLi procedimientos 1-3

Procedimiento paso	Color de la mezcla de reacción
1.1	Descolorido
2.1	Entonces incoloro, amarillo
2.2	Amarillo profundo
3.1	1.18 mmol diphenylacetic ácido/1 mL n– BuLi = 1,18 M n– BuLi en hexanes

Tabla 1. Resultados representativos para procedimientos 1–3.

Applications and Summary

En este experimento, hemos demostrado cómo determinar la concentración de una solución de n– BuLi con ácido diphenylacetic. También hemos realizado una reacción mediante la adición de n– BuLi a benzaldehído.

Las concentraciones exactas de n– BuLi son importantes para su aplicación exitosa en una serie de reacciones. n– BuLi se utiliza comúnmente en reacciones de intercambio de halógeno de litio para preparar reactivos de aryllithium o vinyllithium, que pueden ser utilizados posteriormente en enlace C-C formando reacciones. Además, puede ser utilizado como base o nucleófilo, dependiendo de las condiciones de reacción.

Transcript

El N-butilitio, abreviado n-BuLi, es un reactivo de organolitio que se utiliza con frecuencia como base fuerte o como nucleófilo.

El N-butilitio está disponible comercialmente como solución en alcanos como el hexano o el heptano. Estas soluciones son estables cuando se almacenan correctamente, pero aún se degradan con el envejecimiento y la exposición al agua o al oxígeno.

Cuando se utiliza una solución de n-butillitio para preparar diisopropilamida de litio, otro tipo de base fuerte, es esencial que se utilice una cantidad precisa en la reacción. Por esta razón, se deben realizar experimentos de valoración antes de cada uso.

Este video ilustrará los principios del n-butillitio, un procedimiento para la valoración de una solución de n-butillitio y su uso en una reacción química, y varias aplicaciones.

El N-butilitio, una cadena de cuatro carbonos con un enlace carbono-litio en un extremo, se utiliza como una base fuerte de Br?nsted y en reacciones de intercambio de litio-halógeno, pero también se puede utilizar como nucleófilo o como iniciador de polimerización en la producción de elastómeros.

Para la mayoría de los experimentos, solo se debe agregar un ligero exceso molar de n-butilitio a la mezcla de reacción. La adición de muy poco reactivo dará lugar a una reacción incompleta, y la adición de un exceso demasiado grande puede dar lugar a productos secundarios no deseados. La cantidad precisa de solución de n-butillilitio que se debe agregar se calcula realizando un experimento de titulación con ácido difenilacético.

Ahora que hemos discutido los principios del n-butillitio, veamos un procedimiento para la valoración de una solución de n-butillitio y para su uso en una reacción química.

Primero, enfríe a temperatura ambiente un matraz de fondo redondo de 20 ml secado al fuego y una barra agitadora bajo una atmósfera de nitrógeno, luego agregue ácido difenilacético y 5 ml de tetrahidrofurano anhidro.

Utilizando una jeringa de vidrio graduada de 2 mL provista de una aguja, extraiga 2 mL de solución molar de 1,6 mL de n-butillitio en hexanos, que se encuentra bajo una atmósfera de nitrógeno. A continuación, introduzca la aguja en el matraz que contiene ácido difenilacético. Mientras revuelve, agregue la solución de n-butillilitio gota a gota al contenido del matraz, que debe volverse amarillo y luego volver a incoloro.

Continúe agregando la solución de n-butillitio hasta que persista el color amarillo intenso, lo que indica que se ha alcanzado el punto final. Anote la cantidad de n-butillilitio que se ha agregado y divida 1.18, que es el número de milimoles de ácido difenilacético, por este número para calcular la concentración molar real.

Ahora que hemos calculado la concentración real de la solución de n-butillitio, estamos listos para usarla en un experimento. Enfríe a temperatura ambiente un matraz de fondo redondo de 100 ml secado al llama y agite la barra bajo una atmósfera de nitrógeno, luego agregue benzaldehído en 20 ml de tetrahidrofurano anhidro. Revuelva el contenido a -78 grados centígrados en un baño de hielo seco / acetona.

Añada n-butillitio gota a gota al matraz.

Luego, usando cromatografía en capa fina, controle el consumo de benzaldehído. Una vez completada la reacción, retire el matraz del baño frío y deje que alcance la temperatura ambiente. A continuación, agregue 10 ml de cloruro acuoso de amonio saturado para apagar la reacción. A continuación, extraiga la capa acuosa dos veces con 25 ml de éter dietílico. Combine las capas orgánicas y lave dos veces con 15 ml de agua y luego una vez con 15 ml de solución de cloruro de sodio saturado.

Elimine los rastros de agua de las capas orgánicas combinadas agregando aproximadamente 1 g de sulfato de sodio, luego filtre el sólido y enjuague con éter dietílico adicional. Concentrar la mezcla a presión reducida para obtener el producto. Debe ser un líquido incoloro en apariencia.

Ahora que hemos visto un ejemplo de procedimiento de laboratorio, veamos algunas aplicaciones útiles del n-butillitio.

Los elastómeros son un tipo de polímero que tiene propiedades similares al caucho y son útiles para muchos tipos de productos, incluidos los actuadores dieléctricos. Una cantidad catalítica de n-butillitio es importante en la producción de polibutadieno, por ejemplo, mediante la adición de Michael a uno de los dos grupos de vinilo de 1,4-butadieno, y la adición del anión resultante a una segunda molécula de 1,4-butadieno, formando tres posibles productos de adición.

Los vinilos y los grupos aromáticos en productos naturales y medicamentos farmacéuticos son muy comunes. Los haluros de vinilo y arilo reaccionan con un equivalente molar de n-butillitio en un intercambio de litio-halógeno para generar vinilo y arillitio, que pueden desplazar a un grupo saliente en un electrófilo y formar un nuevo enlace carbono-carbono.

Otra aplicación común del n-butillitio es como una base fuerte de Br?nsted para generar un nucleófilo de carbono. En la síntesis de clarinex, un fármaco antihistamínico, se utilizan dos equivalentes de n-butillitio para eliminar un protón de un derivado de la picolina, generando un nucleófilo de carbono, que desplaza al grupo saliente en un cloruro de bencilo para crear un nuevo enlace carbono-carbono. La especie resultante se convierte en clarinex en cuatro pasos.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la valoración de n-butillitio y la adición de n-butillitio al benzaldehído. Ahora debe comprender los principios del n-butilitio, cómo realizar un experimento y algunas de sus aplicaciones. ¡Gracias por mirar!