n-Butyllithium titratie

N-butyllithium, afgekort n-BuLi, is een organolithiumreagens dat vaak wordt gebruikt als een sterke base of als een nucleofiel.

N-butyllithium is commercieel verkrijgbaar als een oplossing in alkanen zoals hexaan of heptaan. Deze oplossingen zijn stabiel wanneer goed bewaard, maar degraderen nog steeds bij veroudering en blootstelling aan water of zuurstof.

Bij het gebruik van een n-butyllithiumoplossing om lithium di-isopropylamide te bereiden, een ander type sterke base, is het essentieel dat een nauwkeurige hoeveelheid wordt gebruikt in de reactie. Om deze reden moeten titratie-experimenten worden uitgevoerd vóór elk gebruik.

Deze video zal de principes van n-butyllithium illustreren, een procedure voor de titratie van een n-butyllithiumoplossing en het gebruik ervan in een chemische reactie, en verschillende toepassingen.

N-butyllithium, een ketting van vier koolstofatomen met een koolstof-lithiumbinding aan één uiteinde, wordt gebruikt als een sterke Br?nsted-base en in lithium-halogeen uitwisselingsreacties, maar kan ook worden gebruikt als een nucleofiel of als een polymerisatie-initiator bij de productie van elastomeren.

Voor de meeste experimenten moet slechts een lichte molaire overmaat van n-butyllithium aan het reactiemengsel worden toegevoegd. Het toevoegen van te weinig reagens zal resulteren in een onvolledige reactie, en het toevoegen van een te groot overschot kan ongewenste bijproducten veroorzaken. De precieze hoeveelheid n-butyllithiumoplossing die moet worden toegevoegd, wordt berekend door een titratie-experiment uit te voeren met difenylazijnzuur.

Nu we de principes van n-butyllithium hebben besproken, laten we een procedure bekijken voor titratie van een n-butyllithiumoplossing en voor het gebruik ervan in een chemische reactie.

Koel eerst tot kamertemperatuur een vlamgedroogde 20-mL rondbodemfles en roerstaaf onder een stikstof-atmosfeer, voeg vervolgens difenylazijnzuur en 5 mL watervrij tetrahydrofuraan toe.

Gebruik een 2-mL graduele glazen spuit met een naald, trek 2 mL 1,6 molaire oplossing van n-butyllithium in hexanen op, die onder een stikstof-atmosfeer staat. Steek vervolgens de naald in de fles met difenylazijnzuur. Terwijl geroerd wordt, voegt u de n-butyllithiumoplossing druppelsgewijs toe aan de inhoud van de fles, die geel moet worden en vervolgens weer kleurloos.

Ga door met het toevoegen van n-butyllithiumoplossing tot de diepgele kleur aanhoudt, wat aangeeft dat het eindpunt is bereikt. Let op hoeveel n-butyllithium is toegevoegd, en deel 1,18, het aantal millimol difenylazijnzuur, door dit getal om de werkelijke molare concentratie te berekenen.

Nu we de werkelijke concentratie van n-butyllithiumoplossing hebben berekend, zijn we klaar om deze te gebruiken in een experiment. Koel tot kamertemperatuur een vlamgedroogde 100-mL rondbodemfles en roerstaaf onder een stikstof-atmosfeer, voeg vervolgens benzaldehyde toe in 20 mL watervrij tetrahydrofuraan. Roer de inhoud bij -78 graden Celsius in een droogijs/acetonbad.

Voeg druppelsgewijs n-butyllithium toe aan de fles.

Bewaak vervolgens de consumptie van benzaldehyde met behulp van dunne-laagchromatografie. Zodra de reactie voltooid is, verwijdert u de fles uit het gekoelde bad en laat u het tot kamertemperatuur komen. Voeg vervolgens 10 mL verzadigde waterige ammoniumchloride toe om de reactie te dempen. Extraheer vervolgens de waterige laag twee keer met 25 mL di-ethylether. Combineer de organische lagen en was twee keer met 15 mL water en vervolgens eenmaal met 15 mL verzadigde natriumchlorideoplossing.

Verwijder sporen van water uit de gecombineerde organische lagen door ongeveer 1 g natriumsulfaat toe te voegen, filter vervolgens het vaste stof af en spoel met extra di-ethylether. Concentreer het mengsel onder verminderde druk om het product te verkrijgen. Het zou qua uiterlijk een kleurloos vloeibaar product moeten zijn.

Nu we een voorbeeld van een laboratoriumprocedure hebben gezien, laten we een aantal nuttige toepassingen van n-butyllithium bekijken.

Elastomeren zijn een type polymeer met rubberachtige eigenschappen en zijn nuttig voor veel soorten producten, waaronder diëlektrische actuatoren. Een katalytische hoeveelheid n-butyllithium is belangrijk bij de productie van polybutadieen, bijvoorbeeld door een Michael-additie aan een van de twee vinylgroepen van 1,4-butadieen, en het resulterende anion dat toevoegt aan een tweede molecuul 1,4-butadieen, waardoor drie mogelijke additieproducten worden gevormd.

Vinyl- en aromatische groepen in natuurlijke producten en farmaceutische geneesmiddelen zijn heel gebruikelijk. Vinyl- en arylhalogeniden reageren met een molair equivalent n-butyllithium in een lithium-halogeen uitwisseling om vinyl- en aryl-lithiums te genereren, die een vertrekkende groep in een elektrofiel kunnen verdringen en een nieuw koolstof-koolstofbinding vormen.

Een andere veelvoorkomende toepassing van n-butyllithium is als een sterke Br?nsted-base om een koolstofnucleofiel te genereren. Bij de synthese van clarinex, een antihistaminicum, worden twee equivalenten n-butyllithium gebruikt om een proton te verwijderen van een picoline-derivaat, waardoor een koolstofnucleofiel wordt gegenereerd, dat de vertrekkende groep in een benzylchloride verdringt om een nieuwe koolstof-koolstofbinding te creëren. De resulterende soort wordt vervolgens in vier stappen omgezet in clarinex.

Je hebt zojuist JoVE's introductie tot n-Butyllithium Titratie en Toevoeging van n-Butyllithium aan Benzaldehyde bekeken. Je zou nu de principes van n-butyllithium moeten begrijpen, hoe een experiment uit te voeren en enkele van de toepassingen ervan. Bedankt voor het kijken!