Титрование n-бутиллития

N-бутиллитий, сокращенно n-BuLi, представляет собой литийорганический реагент, который часто используется в качестве сильного основания или в качестве нуклеофила.

N-бутиллитий коммерчески доступен в виде раствора в алканах, таких как гексан или гептан. Эти растворы стабильны при правильном хранении, но все же разрушаются при старении и воздействии воды или кислорода.

При использовании раствора н-бутиллития для получения диизопропиламида лития, еще одного типа сильного основания, важно, чтобы в реакции использовалось точное количество. По этой причине перед каждым использованием необходимо проводить эксперименты по титрованию.

В этом видео будут проиллюстрированы принципы работы н-бутиллития, процедура титрования раствора н-бутиллития и его использование в химической реакции, а также несколько областей применения.

N-бутиллитий, четырехуглеродная цепь с углерод-литиевой связью на одном конце, используется в качестве прочного основания Брюнстеда и в реакциях литий-галогенобмена, но также может использоваться в качестве нуклеофила или инициатора полимеризации при производстве эластомеров.

Для большинства экспериментов в реакционную смесь необходимо добавить лишь небольшой молярный избыток n-бутиллития. Добавление слишком малого количества реагента приведет к незавершенной реакции, а добавление слишком большого избытка может привести к образованию нежелательных побочных продуктов. Точное количество добавляемого раствора n-бутиллития рассчитывается путем проведения эксперимента по титрованию дифенилуксусной кислотой.

Теперь, когда мы обсудили принципы работы н-бутиллития, давайте рассмотрим процедуру титрования раствора н-бутиллития и его использования в химической реакции.

Сначала охладите до комнатной температуры высушенную на пламени колбу с круглым дном объемом 20 мл и перемешайте брусок в атмосфере азота, затем добавьте дифенилуксусную кислоту и 5 мл безводного тетрагидрофурана.

С помощью шприца из градуированного стекла объемом 2 мл, оснащенного иглой, наберите 2 мл 1,6 молярного раствора н-бутиллития в гексанах, которые находятся в атмосфере азота. Затем введите иглу в колбу, содержащую дифенилуксусную кислоту. Помешивая, добавьте раствор н-бутиллития по каплям к содержимому колбы, которое должно стать желтым, а затем снова бесцветным.

Продолжайте добавлять раствор н-бутиллития до тех пор, пока темно-желтый цвет не сохранится, указывая на то, что конечная точка достигнута. Обратите внимание, сколько n-бутиллития было добавлено, и разделите 1,18, которое является количеством миллимоль дифенилуксусной кислоты, на это число, чтобы рассчитать фактическую молярную концентрацию.

Теперь, когда мы рассчитали фактическую концентрацию раствора н-бутиллития, мы готовы использовать его в эксперименте. Охладите до комнатной температуры высушенную на пламени колбу с круглым дном объемом 100 мл и перемешайте брусок в атмосфере азота, затем добавьте бензальдегид в 20 мл безводного тетрагидрофурана. Перемешайте содержимое при температуре -78 градусов Цельсия в ванне с сухим льдом и ацетоном.

Добавьте н-бутиллитий по каплям в колбу.

Затем с помощью тонкослойной хроматографии контролируют расход бензальдегида. Как только реакция завершится, выньте колбу из охлажденной ванны и дайте ей нагреться до комнатной температуры. Далее добавьте 10 мл насыщенного водного хлорида аммония, чтобы погасить реакцию. Затем дважды экстрагируйте водный слой 25 мл диэтилового эфира. Соедините органические слои и дважды промойте 15 мл воды, затем один раз 15 мл насыщенного раствора хлорида натрия.

Удалите следы воды из объединенных органических слоев, добавив примерно 1 г сульфата натрия, затем отфильтруйте твердое вещество и промойте дополнительным диэтиловым эфиром. Сконцентрируйте смесь под пониженным давлением для получения продукта. Она должна быть бесцветной на вид жидкостью.

Теперь, когда мы рассмотрели пример лабораторной процедуры, давайте рассмотрим некоторые полезные применения н-бутиллития.

Эластомеры — это тип полимера, обладающий резиноподобными свойствами, и они полезны для многих типов изделий, включая диэлектрические приводы. Каталитическое количество н-бутиллития имеет важное значение для производства полибутадиена, например, путем добавления Майкла к одной из двух винильных групп 1,4-бутадиена, и полученного аниона при добавлении ко второй молекуле 1,4-бутадиена, образуя три возможных продукта присоединения.

Виниловые и ароматические группы в натуральных продуктах и фармацевтических препаратах очень распространены. Винил и арилгалогениды реагируют с молярным эквивалентом n-бутиллития в литий-галогенном обмене с образованием винил- и ариллитий, которые могут вытеснять уходящую группу в электрофиле и образовывать новую углерод-углеродную связь.

Еще одно распространенное применение н-бутиллития — в качестве прочного основания Брюнстеда для получения углеродного нуклеофилина. В синтезе антигистаминного препарата clarinex два эквивалента n-бутиллития используются для удаления протона из производного пиколина, образуя углеродный нуклеофил, который вытесняет уходящую группу в бензилхлориде для создания новой углерод-углеродной связи. Полученный вид затем преобразуется в кларинекс в четыре этапа.

Вы только что посмотрели введение JoVE в титрование n-бутиллития и добавление n-бутиллития к бензальдегиду. Теперь вы должны понять принципы работы н-бутиллития, как проводить эксперимент и некоторые из его применений. Спасибо за просмотр!