Titolazione di n-butillitio

L'N-butillitio, abbreviato in n-BuLi, è un reagente organolitio che viene spesso utilizzato come base forte o come nucleofilo.

L'N-butillitio è disponibile in commercio come soluzione in alcani come l'esano o l'eptano. Queste soluzioni sono stabili se conservate correttamente, ma si degradano ancora con l'invecchiamento e l'esposizione all'acqua o all'ossigeno.

Quando si utilizza una soluzione di n-butillitio per preparare la di-isopropilamide di litio, un altro tipo di base forte, è essenziale che nella reazione venga utilizzata una quantità precisa. Per questo motivo, gli esperimenti di titolazione devono essere eseguiti prima di ogni utilizzo.

Questo video illustra i principi dell'n-butillitio, una procedura per la titolazione di una soluzione di n-butillitio e il suo utilizzo in una reazione chimica e diverse applicazioni.

L'N-butillitio, una catena a quattro atomi di carbonio con un legame carbonio-litio a un'estremità, viene utilizzato come base forte di Brünsted e nelle reazioni di scambio litio-alogeno, ma può anche essere utilizzato come nucleofilo o come iniziatore di polimerizzazione nella produzione di elastomeri.

Per la maggior parte degli esperimenti, alla miscela di reazione deve essere aggiunto solo un leggero eccesso molare di n-butillitio. L'aggiunta di una quantità insufficiente di reagente provocherà una reazione incompleta e l'aggiunta di un eccesso troppo grande può causare prodotti collaterali indesiderati. La quantità precisa di soluzione di n-butillitio da aggiungere viene calcolata eseguendo un esperimento di titolazione con acido difenilacetico.

Ora che abbiamo discusso i principi dell'n-butillitio, diamo un'occhiata a una procedura per la titolazione di una soluzione di n-butillitio e per il suo utilizzo in una reazione chimica.

Per prima cosa, raffreddare a temperatura ambiente un pallone a fondo tondo da 20 ml essiccato alla fiamma e agitare la barretta in atmosfera di azoto, quindi aggiungere acido difenilacetico e 5 ml di tetraidrofurano anidro.

Utilizzando una siringa di vetro graduato da 2 mL dotata di ago, aspirare 2 mL di soluzione molare da 1,6 mL di n-butillitio in esani, che si trova in atmosfera di azoto. Quindi inserire l'ago nel pallone contenente acido difenilacetico. Mescolando, aggiungere la soluzione di n-butillitio goccia a goccia al contenuto del pallone, che dovrebbe ingiallire e poi tornare incolore.

Continuare ad aggiungere la soluzione di n-butillitio fino a quando il colore giallo intenso persiste, indicando che il punto finale è stato raggiunto. Si noti la quantità di n-butillitio aggiunta e si divida 1,18, che è il numero di millimoli di acido difenilacetico, per questo numero per calcolare la concentrazione molare effettiva.

Ora che abbiamo calcolato la concentrazione effettiva della soluzione di n-butillitio, siamo pronti per utilizzarla in un esperimento. Raffreddare a temperatura ambiente un pallone a fondo tondo da 100 ml essiccato alla fiamma e agitare la barretta in atmosfera di azoto, quindi aggiungere benzaldeide in 20 ml di tetraidrofurano anidro. Mescolare il contenuto a -78 gradi Celsius in un bagno di ghiaccio secco/acetone.

Aggiungere l'n-butillitio goccia per goccia al pallone.

Quindi, utilizzando la cromatografia su strato sottile, monitorare il consumo di benzaldeide. Una volta completata la reazione, togliere il matraccio dal bagno freddo e lasciarlo raggiungere la temperatura ambiente. Quindi, aggiungere 10 mL di cloruro di ammonio acquoso saturo per estinguere la reazione. Quindi estrarre lo strato acquoso due volte con 25 mL di etere etilico. Unire gli strati organici e lavare due volte con 15 ml di acqua, quindi una volta con 15 ml di soluzione di cloruro di sodio saturo.

Rimuovere le tracce di acqua dagli strati organici combinati aggiungendo circa 1 g di solfato di sodio, quindi filtrare il solido e risciacquare con ulteriore etere etilico. Concentrare la miscela a pressione ridotta per ottenere il prodotto. Dovrebbe essere un liquido incolore in apparenza.

Ora che abbiamo visto un esempio di procedura di laboratorio, vediamo alcune applicazioni utili dell'n-butillitio.

Gli elastomeri sono un tipo di polimero con proprietà simili alla gomma e sono utili per molti tipi di prodotti, inclusi gli attuatori dielettrici. Una quantità catalitica di n-butillitio è importante nella produzione di polibutadiene, ad esempio, mediante un'aggiunta di Michael a uno dei due gruppi vinilici di 1,4-butadiene, e l'anione risultante si aggiunge a una seconda molecola di 1,4-butadiene, formando tre possibili prodotti di addizione.

I gruppi vinilici e aromatici nei prodotti naturali e nei farmaci sono molto comuni. Gli alogenuri vinilici e arilici reagiscono con un equivalente molare di n-butillitio in uno scambio litio-alogeno per generare vinil- e arillitio, che possono spostare un gruppo uscente in un elettrofilo e formare un nuovo legame carbonio-carbonio.

Un'altra applicazione comune dell'n-butillitio è come forte base di Br?nsted per generare un nucleofilo di carbonio. Nella sintesi del clarinex, un farmaco antistaminico, due equivalenti di n-butillitio vengono utilizzati per rimuovere un protone da un derivato della picolina, generando un nucleofilo di carbonio, che sposta il gruppo uscente in un cloruro di benzile per creare un nuovo legame carbonio-carbonio. La specie risultante viene quindi convertita in clarinex in quattro fasi.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla titolazione di n-butillitio e all'aggiunta di n-butillitio alla benzaldeide. Ora dovresti comprendere i principi dell'n-butillitio, come eseguire un esperimento e alcune delle sue applicazioni. Grazie per l'attenzione!