Titrage du n-butyllithium

Le n-butyllithium, abrégé n-BuLi, est un réactif organolithienne qui est fréquemment utilisé comme base forte ou comme nucléophile.

Le n-butyllithium est disponible dans le commerce sous forme de solution dans des alcanes tels que l’hexane ou l’heptane. Ces solutions sont stables lorsqu’elles sont correctement stockées, mais se dégradent toujours en vieillissant et en étant exposées à l’eau ou à l’oxygène.

Lors de l’utilisation d’une solution de n-butyllithium pour préparer du di-isopropylamide de lithium, un autre type de base forte, il est essentiel qu’une quantité précise soit utilisée dans la réaction. Pour cette raison, des expériences de titrage doivent être effectuées avant chaque utilisation.

Cette vidéo illustrera les principes du n-butyllithium, une procédure de titrage d’une solution de n-butyllithium et son utilisation dans une réaction chimique, ainsi que plusieurs applications.

Le N-butyllithium, une chaîne à quatre atomes de carbone avec une liaison carbone-lithium à une extrémité, est utilisé comme base Brünsted forte et dans les réactions d’échange lithium-halogène, mais peut également être utilisé comme nucléophile ou comme initiateur de polymérisation dans la production d’élastomères.

Pour la plupart des expériences, seul un léger excès molaire de n-butyllithium doit être ajouté au mélange réactionnel. L’ajout d’une quantité trop faible de réactif entraînera une réaction incomplète, et l’ajout d’un excès trop important peut entraîner la formation de produits secondaires indésirables. La quantité précise de solution de n-butyllithium à ajouter est calculée en effectuant une expérience de titrage avec de l’acide diphénylacétique.

Maintenant que nous avons discuté des principes du n-butyllithium, examinons une procédure de titrage d’une solution de n-butyllithium et son utilisation dans une réaction chimique.

Tout d’abord, refroidir à température ambiante une fiole à fond rond de 20 ml séché à la flamme et agiter sous une atmosphère d’azote, puis ajouter de l’acide diphénylacétique et 5 ml de tétrahydrofurane anhydre.

À l’aide d’une seringue en verre graduée de 2 mL munie d’une aiguille, prélever une solution de 2 mL à 1,6 molaire de n-butyllithium dans des hexanes, qui se trouve sous une atmosphère d’azote. Insérez ensuite l’aiguille dans la fiole contenant l’acide diphénylacétique. Tout en remuant, ajoutez la solution de n-butyllithium goutte à goutte au contenu de la fiole, qui doit jaunir puis redevenir incolore.

Continuez à ajouter la solution de n-butyllithium jusqu’à ce que la couleur jaune foncé persiste, indiquant que le point final a été atteint. Notez la quantité de n-butyllithium qui a été ajoutée et divisez 1,18, qui est le nombre de millimoles d’acide diphénylacétique, par ce nombre pour calculer la concentration molaire réelle.

Maintenant que nous avons calculé la concentration réelle de la solution de n-butyllithium, nous sommes prêts à l’utiliser dans une expérience. Refroidir à température ambiante une fiole à fond rond de 100 ml séché à la flamme et agiter sous une atmosphère d’azote, puis ajouter du benzaldéhyde dans 20 ml de tétrahydrofurane anhydre. Mélangez le contenu à -78 degrés Celsius dans un bain de glace sèche / acétone.

Ajouter le n-butyllithium goutte à goutte dans la fiole.

Ensuite, à l’aide de la chromatographie sur couche mince, surveillez la consommation de benzaldéhyde. Une fois la réaction terminée, retirez le ballon du bain réfrigéré et laissez-le atteindre la température ambiante. Ensuite, ajoutez 10 ml de chlorure d’ammonium aqueux saturé pour éteindre la réaction. Extrayez ensuite la couche aqueuse deux fois avec 25 mL d’éther diéthylique. Combinez les couches organiques et lavez deux fois avec 15 ml d’eau, puis une fois avec 15 ml de solution saturée de chlorure de sodium.

Éliminez les traces d’eau des couches organiques combinées en ajoutant environ 1 g de sulfate de sodium, puis filtrez le solide et rincez avec de l’éther diéthylique supplémentaire. Concentrez le mélange sous pression réduite pour obtenir le produit. Il doit s’agir d’un liquide incolore en apparence.

Maintenant que nous avons vu un exemple de procédure de laboratoire, voyons quelques applications utiles du n-butyllithium.

Les élastomères sont un type de polymère ayant des propriétés caoutchouteuses et sont utiles pour de nombreux types de produits, y compris les actionneurs diélectriques. Une quantité catalytique de n-butyllithium est importante dans la production de polybutadiène, par exemple, par une addition de Michael à l’un des deux groupes vinyliques du 1,4-butadiène, et l’ajout de l’anion résultant à une deuxième molécule de 1,4-butadiène, formant ainsi trois produits d’addition possibles.

Les groupes vinyliques et aromatiques dans les produits naturels et les médicaments pharmaceutiques sont très courants. Les halogénures de vinyle et d’aryle réagissent avec un équivalent molaire de n-butyllithium dans un échange lithium-halogène pour générer du vinyle et des aryllithiums, qui peuvent déplacer un groupe partant dans un électrophile et former une nouvelle liaison carbone-carbone.

Une autre application courante du n-butyllithium est en tant que base Brünsted forte pour générer un nucléophile de carbone. Dans la synthèse de clarinex, un médicament antihistaminique, deux équivalents de n-butyllithium sont utilisés pour éliminer un proton d’un dérivé de la picoline, générant un nucléophile carboné, qui déplace le groupe partant dans un chlorure de benzyle pour créer une nouvelle liaison carbone-carbone. L’espèce résultante est ensuite convertie en clarinex en quatre étapes.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE au titrage du n-butyllithium et à l’ajout de n-butyllithium au benzaldéhyde. Vous devriez maintenant comprendre les principes du n-butyllithium, comment réaliser une expérience et certaines de ses applications. Merci d’avoir regardé !