n-丁基滴定

Organic Chemistry II

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Overview

资料来源: 加州大学欧文分校化学系 Vy 先生和戴安娜

这项实验将演示一个简单的技术, 以滴定和获得准确浓度的锂试剂, n-丁基 (n-邓布利多)。锂试剂是非常和的水分敏感, 必须采取适当的护理, 以保持质量的试剂, 使其可以成功地用于反应。n-邓布利多滴定实验应定期进行, 以获得准确的浓度之前使用的化学反应. 随后, 我们将演示添加的滴定n-邓布利多苯甲醛。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 有机化学 (2). n-丁基滴定. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

锂试剂是含有 C−Li 键的化合物, 是非常强的碱基。由于 organolithiums 是非常和的水分敏感, 必须采取适当的护理来处理这些试剂。它们对酸、腐蚀性和经常发火敏感。n-邓布利多 (alkyllithium) 通常以低温 (小于0° c) 的形式存储, 并作为碳氢化合物 (如 hexanes) 中的一种解决方案存储。N-邓布利多可根据反应条件用作基或核。此外, 它可以用于卤素-锂交换反应产生芳香或乙烯基锂试剂, 它可以立即与亲反应。此外, n-邓布利多通常用作弹性体中烯烃聚合的引发剂。

滴定法是一种常用的定量分析方法, 通过添加已知的滴定浓度, 直到反应达到完成, 由颜色变化所指示。在本实验中, 我们将演示n-邓布利多的滴定, 并以二酸为滴定计算其浓度, 这是一个稳定的固体, 可以很容易地称量。当n-邓布利多与二酸的反应时, 溶液在滴定终点处会变成深黄色的颜色, 因此不需要指示器 (图 1)。通过测量使用二酸的邓布利多的精确体积, 可以计算出反应的浓度. 这项实验应重复三次, 以获得平均测量。

Figure 1
图1。 n-邓布利多与二酸的反应。

Procedure

1. 滴定的制备

  1. 对在 N2下装有搅拌杆的火焰干燥圆底烧瓶, 添加二酸 (250 毫克, 1.18 摩尔) 和无水呋喃 (5 毫升)。

2. 滴定的n-邓布利多

  1. 计算使用二酸所需的n-邓布利多溶液 (hexanes) 的近似量。使用注射器, 慢慢地添加 n-邓布利多滴的解决方案。反应混合物将临时地变成黄色和回到一个无色的解答以每下落。
  2. 继续添加n-邓布利多滴的解决方案, 直到反应混合物继续保持深黄色。这将是反应的结束点。
  3. 重复滴定3x 以获得所使用的n-邓布利多的平均体积。

3. 浓度的计算

  1. 在滴定中使用的n-邓布利多的摩尔与反应中使用的二酸的摩尔相当。由于已知的二酸的摩尔, 计算n-邓布利多的浓度是由以下等式给出的: 摩尔二酸/mL n-邓布利多 = 浓度n邓布利多解决方案。

4. 添加n-邓布利多苯甲醛 (图 2)

  1. 对在 N2下装有搅拌杆的火焰干燥圆底烧瓶, 添加无水呋喃 (30 毫升) 和苯甲醛 (3 摩尔, 1 equiv.)。冷却溶液至−78° c。
  2. 添加n-邓布利多 (1.1 equiv), 让反应升温至室温。
  3. 添加饱和 NH4Cl (蒽醌, 10 毫升), 以淬火反应和提取水层的乙醚 (2 x 25 毫升)。
  4. 用水 (2 x 15 毫升) 和盐水 (1 x 20 毫升) 冲洗混合的有机层。
  5. 干燥与 Na2, 所以4, 过滤, 并集中在减少压力下的有机结合层的产品。

图 2。添加n -邓布利多苯甲醛。

Figure 2

n-丁基, 缩写为n-邓布利多, 是一种锂试剂, 经常用作强基或核。

N-丁基可作为烷或正庚烷等烷烃中的一种解决方案进行商业化。这些溶液在适当贮存时是稳定的, 但在老化和暴露于水或氧时仍会降解。

当使用n-丁基溶液制备另一种强碱基锂 isopropylamide 时, 必须在反应中使用精确的量。因此, 滴定实验必须在每次使用之前进行。

此视频将说明n-丁基的原理, 一个用于滴定一个n-butyllithiumsolution 的过程, 以及它在化学反应中的使用, 以及几个应用。

N-丁基, 一个四碳链与碳-锂债券在一端, 被用作一个强大的 Brønsted 基地和锂卤交换反应, 但也可以作为核或作为聚合引发剂生产的弹性体.

对于大多数实验, 只有轻微的摩尔过量的n-丁基必须添加到反应混合物。添加太少的试剂会导致不完整的反应, 并增加过多的过量可能会导致不需要的副作用的产品。通过对二酸进行滴定实验, 计算出要添加的丁基溶液的精确量.

现在, 我们已经讨论了n-丁基的原理, 让我们来看一看n-丁基溶液的滴定过程, 以及它在化学反应中的用途。

首先, 在氮气气氛下, 冷却到室温的火焰干燥20毫升圆形底瓶和搅拌棒, 然后加入二酸和5毫升无水四氢呋喃。

使用2毫升的毕业玻璃注射器装有针, 绘制了2毫升1.6 摩尔溶液的n-丁基在 hexanes, 这是在氮气气氛。然后将针插入含有二酸的烧瓶中。在搅拌时, 将n-丁基溶液滴到烧瓶的内容中, 这应该变成黄色, 然后再回到无色。

继续添加n-丁基的解决方案, 直到深黄色的颜色持续存在, 指示已达到端点。注意, 已添加了多少n-丁基, 除以 1.18, 这是二酸的摩尔数, 通过这个数来计算实际的摩尔浓度。

现在我们已经计算了n-丁基溶液的实际浓度, 我们准备在实验中使用它。冷却至室温, 在氮气气氛下, 在20毫升无水四氢呋喃中加入苯甲醛, 火焰干燥的100毫升圆形底烧瓶和搅拌棒。在干冰/丙酮浴中搅动-78 摄氏度的内容。

n-丁基滴添加到烧瓶中。

然后采用薄层层析法, 监测苯甲醛的用量。一旦反应完成, 从冷冻浴中取出烧瓶, 使其达到室温。接下来, 加入10毫升饱和水氯化铵, 以淬火反应.然后用25毫升乙醚萃取两次水层。结合有机层和洗涤两次15毫升水, 然后一次与15毫升饱和氯化钠溶液。

通过加入大约1克硫酸钠, 然后过滤掉固体, 再用额外的乙醚冲洗, 去除有机层中的水迹将混合物集中在减压的条件下获得产品。它应该是无色液体在出现。

现在我们已经看到了一个示例实验室过程, 让我们来看看n-丁基的一些有用的应用。

弹性体是一种具有橡胶性能的聚合物, 对许多类型的产品, 包括电致动器都很有用。一个催化量的n-丁基是重要的生产聚丁二烯, 例如, 由迈克尔除了两个乙烯基组的 14-丁二烯, 并由此产生的负离子添加到第二个分子14丁二烯, 形成三可能的加法产品。

乙烯和芳香基团在天然产物和药物中是非常普遍的。

乙烯基和芳基卤化物反应与摩尔当量的n-丁基在锂卤素交换产生乙烯基和 aryllithiums, 这可以取代一个离开组在亲和形成一个新的碳碳键。

n-丁基的另一个常见应用是作为生成碳核的强大 Brønsted 基础。在合成 clarinex, 一种抗组胺药物, 两个等效的n-丁基被用来从一个吡啶衍生物中除去一个质子, 产生一个碳核, 它取代了离开基团的氯化苄, 创造一个新的碳碳键。由此产生的物种, 然后转化为 clarinex 四步骤。

你刚刚看了朱庇特的介绍n-丁基滴定法和添加 n-丁基苯甲醛。现在, 您应该了解n-丁基的原则、如何执行实验以及它的一些应用程序。谢谢收看!

Results

对过程1-3 的n-邓布利多的滴定的代表性结果

过程步骤 反应混合物的颜色
1。1 无色
2。1 黄色, 然后无色
2。2 深黄色
3。1 1.18 摩尔二 acid/1 mL n-邓布利多 = 1.18 M n-邓布利多在 hexanes

表1。过程1的代表性结果-3.

Applications and Summary

在本实验中, 我们演示了如何使用二酸来确定一个n-邓布利多溶液的浓度。我们还通过在苯甲醛中加入n-邓布利多进行了反应。

准确的浓度的n-邓布利多是重要的成功应用在许多反应。n-邓布利多是常用的锂-卤交换反应制备 aryllithium 或 vinyllithium 试剂, 这可以随后用于 c-c 键形成反应。此外, 它可以作为基础或核, 根据反应条件。

1. 滴定的制备

  1. 对在 N2下装有搅拌杆的火焰干燥圆底烧瓶, 添加二酸 (250 毫克, 1.18 摩尔) 和无水呋喃 (5 毫升)。

2. 滴定的n-邓布利多

  1. 计算使用二酸所需的n-邓布利多溶液 (hexanes) 的近似量。使用注射器, 慢慢地添加 n-邓布利多滴的解决方案。反应混合物将临时地变成黄色和回到一个无色的解答以每下落。
  2. 继续添加n-邓布利多滴的解决方案, 直到反应混合物继续保持深黄色。这将是反应的结束点。
  3. 重复滴定3x 以获得所使用的n-邓布利多的平均体积。

3. 浓度的计算

  1. 在滴定中使用的n-邓布利多的摩尔与反应中使用的二酸的摩尔相当。由于已知的二酸的摩尔, 计算n-邓布利多的浓度是由以下等式给出的: 摩尔二酸/mL n-邓布利多 = 浓度n邓布利多解决方案。

4. 添加n-邓布利多苯甲醛 (图 2)

  1. 对在 N2下装有搅拌杆的火焰干燥圆底烧瓶, 添加无水呋喃 (30 毫升) 和苯甲醛 (3 摩尔, 1 equiv.)。冷却溶液至−78° c。
  2. 添加n-邓布利多 (1.1 equiv), 让反应升温至室温。
  3. 添加饱和 NH4Cl (蒽醌, 10 毫升), 以淬火反应和提取水层的乙醚 (2 x 25 毫升)。
  4. 用水 (2 x 15 毫升) 和盐水 (1 x 20 毫升) 冲洗混合的有机层。
  5. 干燥与 Na2, 所以4, 过滤, 并集中在减少压力下的有机结合层的产品。

图 2。添加n -邓布利多苯甲醛。

Figure 2

n-丁基, 缩写为n-邓布利多, 是一种锂试剂, 经常用作强基或核。

N-丁基可作为烷或正庚烷等烷烃中的一种解决方案进行商业化。这些溶液在适当贮存时是稳定的, 但在老化和暴露于水或氧时仍会降解。

当使用n-丁基溶液制备另一种强碱基锂 isopropylamide 时, 必须在反应中使用精确的量。因此, 滴定实验必须在每次使用之前进行。

此视频将说明n-丁基的原理, 一个用于滴定一个n-butyllithiumsolution 的过程, 以及它在化学反应中的使用, 以及几个应用。

N-丁基, 一个四碳链与碳-锂债券在一端, 被用作一个强大的 Brønsted 基地和锂卤交换反应, 但也可以作为核或作为聚合引发剂生产的弹性体.

对于大多数实验, 只有轻微的摩尔过量的n-丁基必须添加到反应混合物。添加太少的试剂会导致不完整的反应, 并增加过多的过量可能会导致不需要的副作用的产品。通过对二酸进行滴定实验, 计算出要添加的丁基溶液的精确量.

现在, 我们已经讨论了n-丁基的原理, 让我们来看一看n-丁基溶液的滴定过程, 以及它在化学反应中的用途。

首先, 在氮气气氛下, 冷却到室温的火焰干燥20毫升圆形底瓶和搅拌棒, 然后加入二酸和5毫升无水四氢呋喃。

使用2毫升的毕业玻璃注射器装有针, 绘制了2毫升1.6 摩尔溶液的n-丁基在 hexanes, 这是在氮气气氛。然后将针插入含有二酸的烧瓶中。在搅拌时, 将n-丁基溶液滴到烧瓶的内容中, 这应该变成黄色, 然后再回到无色。

继续添加n-丁基的解决方案, 直到深黄色的颜色持续存在, 指示已达到端点。注意, 已添加了多少n-丁基, 除以 1.18, 这是二酸的摩尔数, 通过这个数来计算实际的摩尔浓度。

现在我们已经计算了n-丁基溶液的实际浓度, 我们准备在实验中使用它。冷却至室温, 在氮气气氛下, 在20毫升无水四氢呋喃中加入苯甲醛, 火焰干燥的100毫升圆形底烧瓶和搅拌棒。在干冰/丙酮浴中搅动-78 摄氏度的内容。

n-丁基滴添加到烧瓶中。

然后采用薄层层析法, 监测苯甲醛的用量。一旦反应完成, 从冷冻浴中取出烧瓶, 使其达到室温。接下来, 加入10毫升饱和水氯化铵, 以淬火反应.然后用25毫升乙醚萃取两次水层。结合有机层和洗涤两次15毫升水, 然后一次与15毫升饱和氯化钠溶液。

通过加入大约1克硫酸钠, 然后过滤掉固体, 再用额外的乙醚冲洗, 去除有机层中的水迹将混合物集中在减压的条件下获得产品。它应该是无色液体在出现。

现在我们已经看到了一个示例实验室过程, 让我们来看看n-丁基的一些有用的应用。

弹性体是一种具有橡胶性能的聚合物, 对许多类型的产品, 包括电致动器都很有用。一个催化量的n-丁基是重要的生产聚丁二烯, 例如, 由迈克尔除了两个乙烯基组的 14-丁二烯, 并由此产生的负离子添加到第二个分子14丁二烯, 形成三可能的加法产品。

乙烯和芳香基团在天然产物和药物中是非常普遍的。

乙烯基和芳基卤化物反应与摩尔当量的n-丁基在锂卤素交换产生乙烯基和 aryllithiums, 这可以取代一个离开组在亲和形成一个新的碳碳键。

n-丁基的另一个常见应用是作为生成碳核的强大 Brønsted 基础。在合成 clarinex, 一种抗组胺药物, 两个等效的n-丁基被用来从一个吡啶衍生物中除去一个质子, 产生一个碳核, 它取代了离开基团的氯化苄, 创造一个新的碳碳键。由此产生的物种, 然后转化为 clarinex 四步骤。

你刚刚看了朱庇特的介绍n-丁基滴定法和添加 n-丁基苯甲醛。现在, 您应该了解n-丁基的原则、如何执行实验以及它的一些应用程序。谢谢收看!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE