Titulação de n-butil-lítio

N-butil-lítio, abreviado como n-BuLi, é um reagente de organolítio que é freqüentemente usado como base forte ou como nucleófilo.

O N-butil-lítio está disponível comercialmente como solução em alcanos como hexano ou heptano. Essas soluções são estáveis quando armazenadas adequadamente, mas ainda se degradam com o envelhecimento e a exposição à água ou oxigênio.

Ao usar uma solução de n-butil-lítio para preparar di-isopropilamida de lítio, outro tipo de base forte, é essencial que uma quantidade precisa seja usada na reação. Por esse motivo, experimentos de titulação devem ser realizados antes de cada uso.

Este vídeo ilustrará os princípios do n-butil-lítio, um procedimento para a titulação de uma solução de n-butil-lítio e seu uso em uma reação química e várias aplicações.

O N-butil-lítio, uma cadeia de quatro carbonos com uma ligação carbono-lítio em uma extremidade, é usado como uma base forte de Brönsted e em reações de troca de lítio-halogênio, mas também pode ser usado como nucleófilo ou como iniciador de polimerização na produção de elastômeros.

Para a maioria dos experimentos, apenas um leve excesso molar de n-butillítio deve ser adicionado à mistura de reação. Adicionar muito pouco reagente resultará em uma reação incompleta, e adicionar um excesso muito grande pode resultar em produtos colaterais indesejados. A quantidade exata de solução de n-butil-lítio a ser adicionada é calculada realizando um experimento de titulação com ácido difenilacético.

Agora que discutimos os princípios do n-butil-lítio, vejamos um procedimento para titulação de uma solução de n-butil-lítio e para seu uso em uma reação química.

Primeiro, resfrie à temperatura ambiente um frasco de fundo redondo de 20 mL seco por chama e agite a barra sob uma atmosfera de nitrogênio, depois adicione ácido difenilacético e 5 mL de tetraidrofurano anidro.

Utilizando uma seringa de vidro graduada de 2 ml equipada com uma agulha, extrair 2 ml de solução molar a 1,6 de n-butil-lítio em hexanos, que se encontra sob uma atmosfera de azoto. Em seguida, insira a agulha no frasco contendo ácido difenilacético. Agitando, adicionar a solução de n-butil-lítio gota a gota ao conteúdo do balão, que deve amarelar e voltar a ficar incolor.

Continue adicionando solução de n-butillítio até que a cor amarela profunda persista, indicando que o ponto final foi alcançado. Observe quanto n-butillítio foi adicionado e divida 1,18, que é o número de milimoles de ácido difenilacético, por esse número para calcular a concentração molar real.

Agora que calculamos a concentração real da solução de n-butillítio, estamos prontos para usá-la em um experimento. Resfrie à temperatura ambiente um balão de fundo redondo de 100 mL seco por chama e agite a barra sob uma atmosfera de nitrogênio e, em seguida, adicione benzaldeído em 20 mL de tetrahidrofurano anidro. Mexa o conteúdo a -78 graus Celsius em um banho de gelo seco/acetona.

Adicionar n-butillítio gota a gota ao balão.

Em seguida, usando cromatografia em camada fina, monitore o consumo de benzaldeído. Quando a reação estiver concluída, remova o frasco do banho refrigerado e deixe-o atingir a temperatura ambiente. Em seguida, adicione 10 mL de cloreto de amônio aquoso saturado para extinguir a reação. Em seguida, extrair a camada aquosa duas vezes com 25 ml de éter dietílico. Combine as camadas orgânicas e lave duas vezes com 15 mL de água e depois uma vez com 15 mL de solução saturada de cloreto de sódio.

Remova vestígios de água das camadas orgânicas combinadas adicionando aproximadamente 1 g de sulfato de sódio, filtre o sólido e enxágue com éter dietílico adicional. Concentrar a mistura sob pressão reduzida para obter o produto. Deve ser um líquido incolor na aparência.

Agora que vimos um exemplo de procedimento laboratorial, vamos ver algumas aplicações úteis do n-butil-lítio.

Os elastômeros são um tipo de polímero com propriedades semelhantes à borracha e são úteis para muitos tipos de produtos, incluindo atuadores dielétricos. Uma quantidade catalítica de n-butil-lítio é importante na produção de polibutadieno, por exemplo, por uma adição de Michael a um dos dois grupos vinílicos de 1,4-butadieno, e o ânion resultante adicionado a uma segunda molécula de 1,4-butadieno, formando três possíveis produtos de adição.

Vinil e grupos aromáticos em produtos naturais e medicamentos farmacêuticos são muito comuns. Os haletos de vinil e arila reagem com um equivalente molar de n-butil-lítio em uma troca de lítio-halogênio para gerar vinil e arillítios, que podem deslocar um grupo de saída em um eletrófilo e formar uma nova ligação carbono-carbono.

Outra aplicação comum do n-butil-lítio é como uma base forte de Brünsted para gerar um nucleófilo de carbono. Na síntese do clarinex, um medicamento anti-histamínico, dois equivalentes de n-butil-lítio são usados para remover um próton de um derivado da picolina, gerando um nucleófilo de carbono, que desloca o grupo de saída em um cloreto de benzila para criar uma nova ligação carbono-carbono. A espécie resultante é então convertida em clarinex em quatro etapas.

Você acabou de assistir à introdução da JoVE à titulação de n-butillítio e adição de n-butil-lítio ao benzaldeído. Agora você deve entender os princípios do n-butil-lítio, como realizar um experimento e algumas de suas aplicações. Obrigado por assistir!