n- Butyllithium Titration

Organic Chemistry II
 

Overview

Quelle: Vy M. Dong und Diane Le, Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA

Dieses Experiment zeigt eine einfache Technik zu titrieren und erhalten eine genaue Konzentration des Organolithium Reagenz, n- Butyllithium (n- BuLi). Organolithium Reagenzien sind extrem Luft und Feuchtigkeit empfindlich und Sorgfalt getroffen werden, um die Qualität des Reagens zu erhalten, so dass es in einer Reaktion erfolgreich eingesetzt werden kann. Die n- BuLi Titration Experimente sollten regelmäßig durchgeführt werden, um genaue Konzentrationen vor dem Gebrauch in einer chemischen Reaktion zu erhalten. Anschließend zeigen wir die Zugabe von betitelten n- BuLi, Benzaldehyd.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Organische Chemie II. n- Butyllithium Titration. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Organolithium Reagenzien sind Verbindungen, die eine C−Li Bindung und sehr starke Basen. Weil Organolithiums extrem Luft - und feuchtigkeitsempfindlicher sind, muss angemessene darauf geachtet werden, diese Reagenzien zu behandeln. Sie sind empfindlich gegenüber Säuren, ätzende und oft pyrophor. n- BuLi, ein Alkyllithium ist in der Regel bei niedrigen Temperaturen (unter 0 ° C) und als Lösung in Kohlenwasserstoffen wie Hexanes gespeichert. N- BuLi kann als Basis oder nucleophil je nach Reaktionsbedingungen verwendet werden. Darüber hinaus kann es bei Halogen-Lithium Austausch Reaktionen zur Aryl oder Vinyl Lithium-Reagenzien zu generieren, die sofort mit einem Elektrophil reagieren können. Darüber hinaus n- BuLi ist allgemein verwendet als Initiator bei der Polymerisation von Dienes in Elastomeren verwendet.

Titration ist ein verbreitetes quantitative analytische Verfahren zur Bestimmung einer unbekannten Konzentration eines Analyten durch eine bekannte Konzentration von einem Titriermittel hinzufügen, bis die Reaktion Abschluss erreicht, was durch eine Farbveränderung angezeigt wird. In diesem Experiment werden wir demonstrieren die Titration von n -BuLi und berechnen seine Konzentration mit Diphenylacetic Säure als das Titriermittel, die eine stabile, solide und leicht abgewogen werden kann. Bei der Reaktion von n- BuLi mit Diphenylacetic Säure, die Lösung wird eine dunkelgelbe Farbe am Endpunkt der Titration und Indikator ist also nicht erforderlich (Abbildung 1). Durch die präzise Messvolumen von n- BuLi verwendet, um die Diphenylacetic Säure zu verbrauchen, berechnen wir das Molarity der Reaktion. Dieses Experiment sollte dreimal wiederholt werden, um eine durchschnittliche Messung zu erhalten.

Figure 1
Abbildung 1: Reaktion der n- BuLi mit Diphenylacetic Säure.

Procedure

1. Vorbereitung des Titriermittel

  1. Fügen Sie in eine Flamme getrocknet Rundboden-Kolben ausgestattet mit Stir Bar unter N2Diphenylacetic Säure (250 mg, 1.18 Mmol) und wasserfreies THF (5 mL).

2. Titration von n- BuLi

  1. Berechnen Sie die ungefähre Menge an n- BuLi-Lösung (Hexanes) benötigt, um die Diphenylacetic Säure zu verbrauchen. Mit einer Spritze langsam hinzufügeneine Lösung von n- BuLi tropfenweise. Das Reaktionsgemisch wird vorübergehend Vergilben und eine farblose Lösung mit jedem zurückfallen.
  2. Fügen Sie der Lösung von n- BuLi tropfenweise bis das Reaktionsgemisch eine dunkelgelbe Farbe bleiben weiterhin. Dies wird der Endpunkt der Reaktion sein.
  3. Wiederholen Sie die Titration 3 X zu einem durchschnittlichen Volumen von n- BuLi verwendet.

3. Berechnung des Molarity

  1. Die Maulwürfe von n- BuLi in der Titration verwendeten entsprechen die Maulwürfe der Diphenylacetic Säure in der Reaktion verwendet. Da die Maulwürfe von Diphenylacetic Säure ist bekannt, die Berechnung der Konzentration von n- BuLi ist durch folgende Gleichung gegeben: Mmol Diphenylacetic Säure/mL n- BuLi = Molarity n- BuLi-Lösung.

(4) Zugabe von n- BuLi, Benzaldehyd (Abbildung 2)

  1. Hinzufügen einer Flamme getrocknet Rundboden-Kolben ausgestattet mit Stir Bar unter N2, wasserfreies THF (30 mL) und Benzaldehyd (3 Mmol, 1 Äquiv). Abkühlen der Lösung auf −78 ° C.
  2. Hinzufügen von n- BuLi (1.1 Äquiv) und lassen Sie die warme Reaktion auf Raumtemperatur.
  3. Fügen Sie gesättigte NH4Cl (AQ, 10 mL), um die Reaktion zu stillen und die wässrige Schicht mit Diethylether (2 x 25 mL) zu extrahieren.
  4. Waschen Sie die kombinierten organischen Schichten mit Wasser (2 x 15 mL) und Sole (1 x 20 mL).
  5. Trocken mit Na2SO4, filtern, und konzentrieren sich die kombinierten organischen Schichten unter vermindertem Druck, das Produkt zu leisten.

Abbildung 2. Zugabe von n - BuLi, Benzaldehyd.

Figure 2

N- Butyllithium, abgekürzt n- BuLi, ist eine Organolithium-Reagenz, das häufig als eine starke Basis oder als ein Nucleophile verwendet wird.

N- Butyllithium ist im Handel erhältlich als Lösung in Alkanen wie Hexan oder Heptan. Diese Lösungen sind bei sachgemäßer Lagerung stabil, jedoch immer noch auf Alterung und Einwirkung von Wasser oder Sauerstoff beeinträchtigen.

Wenn eine n- Butyllithium Lösung mit Lithium di-Isopropylamide, eine andere Art von starken Basis vorbereiten ist es wichtig, dass eine genaue Menge an der Reaktion verwendet wird. Aus diesem Grund müssen vor jeder Benutzung Titration Experimente durchgeführt werden.

Dieses Video soll die Grundsätze der n- Butyllithium, ein Verfahren für die Titration einer n- Butyllithiumsolution und seine Verwendung in einer chemischen Reaktion und mehrere Anwendungen veranschaulichen.

N- Butyllithium, vier Kohlenstoffkette mit Lithium-Kohlenstoff-Bindung an einem Ende dient als eine starke Brønsted-Basis und in Lithium-Halogen-Austausch-Reaktionen, aber kann auch verwendet werden, als ein Nucleophile oder eine Polymerisation Initiator bei der Herstellung von Elastomeren .

Für die meisten Experimente muss nur eine leichte Molaren Überschuss an n- Butyllithium zum Reaktionsgemisch hinzugefügt werden. Hinzufügen zu wenig Reagenz eine unvollständige Reaktion führt, und hinzufügen zu groß ein Übermaß kann unerwünschte Nebenprodukte zu führen. Die genaue Höhe der n- Butyllithium Lösung hinzugefügt werden wird berechnet, indem die Durchführung einer Titration Experiments mit Diphenylacetic Säure.

Nun, da wir die Grundsätze der n- Butyllithium, besprochen haben schauen Sie sich bitte an eine Prozedur für die Titration einer n- Butyllithium Lösung und für den Einsatz in einer chemischen Reaktion.

Erstens lassen Sie eine Flamme getrocknet 20 mL Runde Talsohle Kolben und Stir Bar unter Stickstoffatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen, dann Diphenylacetic Säure und 5 mL wasserfreiem Tetrahydrofuran.

Mit einer abgestufte 2-mL-Glasspritze mit einer Nadel versehen, ziehen Sie 2 mL 1.6 molare Lösung von n- Butyllithium in Hexanes, die unter Stickstoffatmosphäre ist. Dann stechen Sie die Nadel in die Flasche mit Diphenylacetic Säure. Fügen Sie unter Rühren die n- Butyllithium Lösung tropfenweise den Inhalt des Kolbens hinzu, die Vergilben und dann zurück zu farblos.

N- Butyllithium Lösung hinzu, bis die dunkelgelbe Farbe bestehen bleibt, darauf hinweist, dass der Endpunkt erreicht ist, weiter. Hinweis: Wieviel n- Butyllithium wurde hinzugefügt und Teilen 1.18, die die Anzahl der Millimol der Diphenylacetic Säure, durch diese Zahl um die tatsächliche molare Konzentration zu berechnen ist.

Nun, da wir die tatsächliche Konzentration der n- Butyllithium Lösung berechnet haben, sind wir bereit, es in einem Experiment zu benutzen. Lassen Sie eine Flamme getrocknet 100 mL Runde Talsohle Kolben und Stir Bar unter Stickstoffatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen, dann fügen Sie Benzaldehyd in 20 mL wasserfreiem Tetrahydrofuran. Rühren Sie den Inhalt bei-78 Grad Celsius in einem Trockeneis/Aceton-Bad.

Fügen Sie n- Butyllithium tropfenweise in den Kolben.

Dann mit Dünnschichtchromatographie, Monitor Benzaldehyd Verbrauch. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, entfernen Sie die Flasche aus dem gekühlten Bad und lassen Sie es auf Zimmertemperatur kommen. Fügen Sie 10 mL gesättigte wässrige Ammoniumchlorid um die Reaktion. zu stillen Ziehen Sie dann die wässrige Schicht zweimal mit 25 mL Diethylether. Kombinieren Sie die organischen Schichten und zweimal mit 15 mL Wasser dann einmal mit 15 mL gesättigte Natriumchlorid-Lösung.

Spuren von Wasser aus der kombinierten organischen Schichten durch Zugabe von ca. 1 g Natriumsulfat, dann Filter aus der Solid entfernen und Spülen mit zusätzlichen Diethylether. Konzentrieren Sie die Mischung unter vermindertem Druck, das Produkt zu erhalten. Es ist eine farblose Flüssigkeit in Erscheinung.

Nun, da wir ein Laborverfahren Beispiel gesehen haben, sehen wir einige nützlichen Anwendungen von n- Butyllithium.

Elastomere sind eine Art von Polymer mit gummiähnliche Eigenschaften und eignen sich für viele Arten von Produkten, einschließlich dielektrische Stellantrieben. Eine katalytische Menge an n- Butyllithium ist wichtig bei der Herstellung von Polybutadien, zum Beispiel durch eine Michael Ergänzung eines 1,4-Butadien zwei Vinylgruppen und die daraus resultierende Anion hinzufügen zu einem zweiten Molekül von 1,4-Butadien, bilden drei möglichen Zusatz-Produkte.

Vinyl und aromatischen Gruppen in natürlichen Produkten und Arzneimitteln sind sehr häufig.

Vinyl und Aryl Halide reagieren mit einem molaren Äquivalent n- Butyllithium in einem Lithium-Halogen-Austausch, Vinyl- und Aryllithiums, die eine verlassen Gruppe in einem Elektrophil zu verdrängen und bilden eine neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung kann zu generieren.

Eine weitere häufige Anwendung von n- Butyllithium ist als eine starke Brønsted-Basis um ein Kohlenstoff nucleophil zu generieren. Bei der Synthese von Clarinex, ein Antihistaminikum Medikament dienen zwei äquivalente von n- Butyllithium zum Entfernen ein Proton von einer Picoline Ableitung, erzeugen ein Kohlenstoff nucleophil, die verdrängt die verlassen Gruppe in einer Benzyl-Chlorid um ein neues zu erstellen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung. Die daraus resultierenden Spezies wird dann in Clarinex in vier Schritten umgewandelt.

Sie sah nur Jupiters Einführung in n- Butyllithium Titration und Zugabe von n-Butyllithium, Benzaldehyd. Sie sollten jetzt verstehen die Prinzipien der n- Butyllithium, wie ein Experiment, und einige seiner Anwendungen auszuführen. Danke fürs Zuschauen!

Results

Repräsentative Ergebnisse für die Titration von n- BuLi für Verfahren 1-3

Prozedurschritt Farbe des Reaktionsgemisches
1.1 Farblos
2.1 Gelb, dann farblos
2.2 Tiefes gelb
3.1 1.18 Mmol Diphenylacetic Säure/1 mL n- BuLi = 1,18 M n- BuLi in Hexanes

Tabelle 1. Repräsentative Ergebnisse für Verfahren 13.

Applications and Summary

In diesem Experiment haben wir bewiesen, wie man die Konzentration einer n- BuLi-Lösung mithilfe von Diphenylacetic Säure ermitteln. Wir haben auch eine Reaktion durchgeführt, durch das Hinzufügen von n- BuLi, Benzaldehyd.

Genaue Konzentrationen von n- BuLi sind wichtig für die erfolgreiche Bewerbung in einer Reihe von Reaktionen. n- BuLi ist allgemein verwendet in Lithium-Halogen-Austausch-Reaktionen, Aryllithium oder Vinyllithium Reagenzien vorzubereiten, die anschließend in C-C-Bindung bilden Reaktionen verwendet werden kann. Darüber hinaus kann es als Basis oder nucleophil, je nach Reaktionsbedingungen verwendet werden.

1. Vorbereitung des Titriermittel

  1. Fügen Sie in eine Flamme getrocknet Rundboden-Kolben ausgestattet mit Stir Bar unter N2Diphenylacetic Säure (250 mg, 1.18 Mmol) und wasserfreies THF (5 mL).

2. Titration von n- BuLi

  1. Berechnen Sie die ungefähre Menge an n- BuLi-Lösung (Hexanes) benötigt, um die Diphenylacetic Säure zu verbrauchen. Mit einer Spritze langsam hinzufügeneine Lösung von n- BuLi tropfenweise. Das Reaktionsgemisch wird vorübergehend Vergilben und eine farblose Lösung mit jedem zurückfallen.
  2. Fügen Sie der Lösung von n- BuLi tropfenweise bis das Reaktionsgemisch eine dunkelgelbe Farbe bleiben weiterhin. Dies wird der Endpunkt der Reaktion sein.
  3. Wiederholen Sie die Titration 3 X zu einem durchschnittlichen Volumen von n- BuLi verwendet.

3. Berechnung des Molarity

  1. Die Maulwürfe von n- BuLi in der Titration verwendeten entsprechen die Maulwürfe der Diphenylacetic Säure in der Reaktion verwendet. Da die Maulwürfe von Diphenylacetic Säure ist bekannt, die Berechnung der Konzentration von n- BuLi ist durch folgende Gleichung gegeben: Mmol Diphenylacetic Säure/mL n- BuLi = Molarity n- BuLi-Lösung.

(4) Zugabe von n- BuLi, Benzaldehyd (Abbildung 2)

  1. Hinzufügen einer Flamme getrocknet Rundboden-Kolben ausgestattet mit Stir Bar unter N2, wasserfreies THF (30 mL) und Benzaldehyd (3 Mmol, 1 Äquiv). Abkühlen der Lösung auf −78 ° C.
  2. Hinzufügen von n- BuLi (1.1 Äquiv) und lassen Sie die warme Reaktion auf Raumtemperatur.
  3. Fügen Sie gesättigte NH4Cl (AQ, 10 mL), um die Reaktion zu stillen und die wässrige Schicht mit Diethylether (2 x 25 mL) zu extrahieren.
  4. Waschen Sie die kombinierten organischen Schichten mit Wasser (2 x 15 mL) und Sole (1 x 20 mL).
  5. Trocken mit Na2SO4, filtern, und konzentrieren sich die kombinierten organischen Schichten unter vermindertem Druck, das Produkt zu leisten.

Abbildung 2. Zugabe von n - BuLi, Benzaldehyd.

Figure 2

N- Butyllithium, abgekürzt n- BuLi, ist eine Organolithium-Reagenz, das häufig als eine starke Basis oder als ein Nucleophile verwendet wird.

N- Butyllithium ist im Handel erhältlich als Lösung in Alkanen wie Hexan oder Heptan. Diese Lösungen sind bei sachgemäßer Lagerung stabil, jedoch immer noch auf Alterung und Einwirkung von Wasser oder Sauerstoff beeinträchtigen.

Wenn eine n- Butyllithium Lösung mit Lithium di-Isopropylamide, eine andere Art von starken Basis vorbereiten ist es wichtig, dass eine genaue Menge an der Reaktion verwendet wird. Aus diesem Grund müssen vor jeder Benutzung Titration Experimente durchgeführt werden.

Dieses Video soll die Grundsätze der n- Butyllithium, ein Verfahren für die Titration einer n- Butyllithiumsolution und seine Verwendung in einer chemischen Reaktion und mehrere Anwendungen veranschaulichen.

N- Butyllithium, vier Kohlenstoffkette mit Lithium-Kohlenstoff-Bindung an einem Ende dient als eine starke Brønsted-Basis und in Lithium-Halogen-Austausch-Reaktionen, aber kann auch verwendet werden, als ein Nucleophile oder eine Polymerisation Initiator bei der Herstellung von Elastomeren .

Für die meisten Experimente muss nur eine leichte Molaren Überschuss an n- Butyllithium zum Reaktionsgemisch hinzugefügt werden. Hinzufügen zu wenig Reagenz eine unvollständige Reaktion führt, und hinzufügen zu groß ein Übermaß kann unerwünschte Nebenprodukte zu führen. Die genaue Höhe der n- Butyllithium Lösung hinzugefügt werden wird berechnet, indem die Durchführung einer Titration Experiments mit Diphenylacetic Säure.

Nun, da wir die Grundsätze der n- Butyllithium, besprochen haben schauen Sie sich bitte an eine Prozedur für die Titration einer n- Butyllithium Lösung und für den Einsatz in einer chemischen Reaktion.

Erstens lassen Sie eine Flamme getrocknet 20 mL Runde Talsohle Kolben und Stir Bar unter Stickstoffatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen, dann Diphenylacetic Säure und 5 mL wasserfreiem Tetrahydrofuran.

Mit einer abgestufte 2-mL-Glasspritze mit einer Nadel versehen, ziehen Sie 2 mL 1.6 molare Lösung von n- Butyllithium in Hexanes, die unter Stickstoffatmosphäre ist. Dann stechen Sie die Nadel in die Flasche mit Diphenylacetic Säure. Fügen Sie unter Rühren die n- Butyllithium Lösung tropfenweise den Inhalt des Kolbens hinzu, die Vergilben und dann zurück zu farblos.

N- Butyllithium Lösung hinzu, bis die dunkelgelbe Farbe bestehen bleibt, darauf hinweist, dass der Endpunkt erreicht ist, weiter. Hinweis: Wieviel n- Butyllithium wurde hinzugefügt und Teilen 1.18, die die Anzahl der Millimol der Diphenylacetic Säure, durch diese Zahl um die tatsächliche molare Konzentration zu berechnen ist.

Nun, da wir die tatsächliche Konzentration der n- Butyllithium Lösung berechnet haben, sind wir bereit, es in einem Experiment zu benutzen. Lassen Sie eine Flamme getrocknet 100 mL Runde Talsohle Kolben und Stir Bar unter Stickstoffatmosphäre auf Raumtemperatur abkühlen, dann fügen Sie Benzaldehyd in 20 mL wasserfreiem Tetrahydrofuran. Rühren Sie den Inhalt bei-78 Grad Celsius in einem Trockeneis/Aceton-Bad.

Fügen Sie n- Butyllithium tropfenweise in den Kolben.

Dann mit Dünnschichtchromatographie, Monitor Benzaldehyd Verbrauch. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, entfernen Sie die Flasche aus dem gekühlten Bad und lassen Sie es auf Zimmertemperatur kommen. Fügen Sie 10 mL gesättigte wässrige Ammoniumchlorid um die Reaktion. zu stillen Ziehen Sie dann die wässrige Schicht zweimal mit 25 mL Diethylether. Kombinieren Sie die organischen Schichten und zweimal mit 15 mL Wasser dann einmal mit 15 mL gesättigte Natriumchlorid-Lösung.

Spuren von Wasser aus der kombinierten organischen Schichten durch Zugabe von ca. 1 g Natriumsulfat, dann Filter aus der Solid entfernen und Spülen mit zusätzlichen Diethylether. Konzentrieren Sie die Mischung unter vermindertem Druck, das Produkt zu erhalten. Es ist eine farblose Flüssigkeit in Erscheinung.

Nun, da wir ein Laborverfahren Beispiel gesehen haben, sehen wir einige nützlichen Anwendungen von n- Butyllithium.

Elastomere sind eine Art von Polymer mit gummiähnliche Eigenschaften und eignen sich für viele Arten von Produkten, einschließlich dielektrische Stellantrieben. Eine katalytische Menge an n- Butyllithium ist wichtig bei der Herstellung von Polybutadien, zum Beispiel durch eine Michael Ergänzung eines 1,4-Butadien zwei Vinylgruppen und die daraus resultierende Anion hinzufügen zu einem zweiten Molekül von 1,4-Butadien, bilden drei möglichen Zusatz-Produkte.

Vinyl und aromatischen Gruppen in natürlichen Produkten und Arzneimitteln sind sehr häufig.

Vinyl und Aryl Halide reagieren mit einem molaren Äquivalent n- Butyllithium in einem Lithium-Halogen-Austausch, Vinyl- und Aryllithiums, die eine verlassen Gruppe in einem Elektrophil zu verdrängen und bilden eine neue Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung kann zu generieren.

Eine weitere häufige Anwendung von n- Butyllithium ist als eine starke Brønsted-Basis um ein Kohlenstoff nucleophil zu generieren. Bei der Synthese von Clarinex, ein Antihistaminikum Medikament dienen zwei äquivalente von n- Butyllithium zum Entfernen ein Proton von einer Picoline Ableitung, erzeugen ein Kohlenstoff nucleophil, die verdrängt die verlassen Gruppe in einer Benzyl-Chlorid um ein neues zu erstellen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung. Die daraus resultierenden Spezies wird dann in Clarinex in vier Schritten umgewandelt.

Sie sah nur Jupiters Einführung in n- Butyllithium Titration und Zugabe von n-Butyllithium, Benzaldehyd. Sie sollten jetzt verstehen die Prinzipien der n- Butyllithium, wie ein Experiment, und einige seiner Anwendungen auszuführen. Danke fürs Zuschauen!

This article is Free Access.

RECOMMEND JoVE