Summary
organolityum reaktif güvenli ve uygun kullanımı tarif edilmektedir.
Abstract
Organolityum reaktifleri sentetik kimyagerin araç kutusunda güçlü araçlardır. Ancak, en reaktif maddelerin bir aşırı piroforik doğa Uygun tekniği, tam bir eğitim ve uygun kişisel koruyucu donanımları garanti eder. Organolityum reaktifleri, inert gaz hattı üzerinde veya torpido gözü tarif edilmektedir içinde tert-butillityum güvenli ve etkin kullanımı için tam bir, adım-adım protokolü kullanarak araştırmacıların eğitimi yardımcı olmak için. Model tepki olarak, ters reaksiyonu ile, lityum tert-butil amid hazırlanması tert-butil lityum bir eşdeğer sunulmuştur sahip amin-bütil.
Introduction
Organolityum reaktifleri (RLi) da orta derecede asit hemen hemen herhangi bir bileşiği deprotone Eşlenik bazlar oluşturmak için hidrokarbon, polar olmayan, güçlü bir bağa yararlanma güçlü bazlardır. Onlar lityum amidlerin (örneğin, LDA) ve Grignard reaktifleri gibi daha agresif alternatifleri hizmet vermektedir. Onların inanılmaz güçlü bazlık organik ve inorganik sentezlerde büyük fayda bunları yapar ve onların geniş uygulanabilirliği iyice birkaç son değerlendirme 1-3 tarif edilmiştir. Organolityum reaktifleri, kolayca, alkoller, aminler, benzilik ve alifatik hem hidrokarbonlar gibi son derece zayıf asitler deprotone olabilir. Reaksiyon bir kararlı, sağlam, alkil, CH bağının oluşumu ile tahrik edilir.
Li + R + - HX → Lix + RH (1)
Organolityum reaktifleri çevreleyen genel kavramlar 4-7 gözden ama biz edilmişUygun proton gücüne sahip bir eşlenik baz seçmek için farklı pKa birkaç farklı hidrokarbonların bir değerleri istismar burada bu reaktiflerin programı vurgulayın. Örneğin, alifatik hidrokarbonların asitlik beri ikame artan seviyeleri metillityum en hafif iken (yani 1 °> 2 °> 3 °), tert-butillityum, en agresif alkillityum reaktif ile azalır. Fenillityum bağlı deprotone fenil anyon görevini yerel olmaktan fenil halkasının yeteneği metillityum önemli ölçüde daha uzundur. Bu nedenle, en yaygın olarak kullanılan organolityum reaktifleri artan bazlık sırasına göre şunlardır: Phli <MeLi <BuLi <s-BuLi <T BuLi. Kesin pK iken protonlanmış alkan bir değerler nedeniyle değerleri Tablo verilmektedir asitlik onların eksikliği, yaklaşık pK ölçmek zordur 07-10 Ocak, birUzun yaygın sentetik kimyada organolityum reaktifleri ile deprotone diğer yaygın protik reaktiflerle. Tablo 1, bir bakışta, içerir, bazlar, polipropilen deprotone etmek için kullanılabilir olan tahmin etmek için bir görsel bir araç.
Asit-baz kimyası ötesinde, alkillityum tepkin maddeleri kataliz 13-15 karbon bazlı ligandları 11,12, transmetallate reaktifleri sağlar, veya 16 homolizi fotolitik M-Me bağı ile organometalik reaktivite sağlamak için bir araç olarak, inorganik ve organometalik kimyada yararlanan edilmiştir, 17. Alkillityum reaktifleri termodinamik çok güçlü bazlar da, bunların tepkime reaksiyon koşulları 18 optimizasyonunu gerektiren bazı reaksiyonlarda yavaş olabilir. BuLi ve potasyum tert gelen "Schlosser bazından" üretimi görüldüğü gibi genel olarak kinetik davranışları, potasyum gibi bir zayıf Lewis asidi ile, Lewis asidik lityum iyon değiştirilmesi ile geliştirilebilir 19 butoksid.
sentezinde organolityum reaktifleri yardımcı inkar edilemez olsa da, bu reaktiflerin kullanımı, uygun önlemler gerektirir. Reaktifler hava ya da su ile ve şiddetli bir ekzoterm ile şiddetle reaksiyona piroforik bulunmaktadır. Sık sık nedeni ayrışma yüksek sıcaklıklara tutuşturmak uçucu organik üretir. Böylece, yangınlar dikkatli standart operasyon prosedürleri takip edilmezse, özellikle lityumlama sırasında oluşabilir. Çoğu rezil bir araştırma görevlisi olarak çalışan Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) bir süre önce-mezun lisans alumna durumdur. Çözelti tam bir şırınga dağıldı ve giysilerini 20 ateşlendiğinde en reaktif organolityum belirteci ile lityumlama, reaksiyon sırasında trajik bir kaza sonucu, tert-butil lityum, öğrenci önemli yanık aldı. yapılan hatalar arasında uygunsuz boyutlu şırınga a kullanımı vardınd iğne, uygun kişisel koruyucu ekipman (KKE) eksikliği ve mevcut güvenlik duşu 20 kullanmak için bir başarısızlık. Ortak karbanyon reaktif hassas doğası böyle ötektik solvent karışımları 22-24 gibi yüksek polarite solventler 21 daha güvenli alternatifler, geliştirilmesinde ilham ve Grignard reaktifleri, hatta su 25-27 için gelmiştir. Bununla birlikte, organolityum reaktif çok yönlülüğü öngörülebilir gelecekte devam programı bunları yapar.
Bu protokol ve görüntülenmiştir deneyin amacı organolityum reaktifleri için bir ihtiyaç olan herhangi bir iyi eğitimli kimya öğrenciye erişilebilir lityumlamadan için kapsamlı ve dikkatli bir yaklaşım, göstermektir. Kapsamlı, görsel demonstrati aracılığıyla bu açık erişim protokolü, diğer laboratuarlar bir eğitim kaynağı olarak bu yayını kullanabileceğini, başarılı ve güvenli bir litasyon ulaşmak için ne yapacağını (ve ne değildir) göstermek olacağı umut ve olduğunuüzerinde, gelecek kazalar önlenebilir. Burada, en reaktif tert-bütil lityum kullanılması ile litiyasyondan için güvenli bir protokol daha az reaktif organolityum reaktifleri herhangi biri ile kullanım için adapte edilebilir, tarif edilmektedir.
Protocol
Not: tR BuLi çözeltiler (pentan içinde 1.7 M) ve susuz tert-butilamin arıtılmadan, satın alınması ve hemen kullanıldı. Bizim tecrübelerimize göre, bu protokol taze satın alınan reaktifler ile en iyi şekilde çalışır. Organolityum reaktifi Standardizasyon dibromoetan 28 difenilasetik asit 29 ile titrasyon aracılığı ile kullanılabilir, ya da ticari organolityum reaktif konsantrasyonları değişebilir ve tepkime kalitesi zamanla düşer çünkü K, 30 -pivaloylanilines. Pentan bir çözücü arıtma sistemi kullanılarak saflaştırıldı. Çözücüler gazı alındı ve kullanımdan önce 24 saat boyunca aktive edilmiş moleküler elekler üzerinde depolanmıştır.
Hood Space 1. Hazırlık
NOT: Şekil 1'e bakınız.
- tüm dağınıklığı bir başlık temizleyin.
- organolityum reaktifi hacmine yaklaşık olarak eşit tolüen hacmi küçük beher kullanılmak üzere (buraya, küçük ölçekli protokolü 10 mi veBir uygun boyutlu izleme camı ile büyük ölçekli protokolü) ve kapak 50 mi.
- organolityum reaktifi, yaklaşık 5 kat miktarı kullanılacak bir hacim izopropanolün bir beher hazırlayın (burada küçük ölçekli 50 mi ve büyük ölçekli 250 mi) ve bir uygun boyutlu izleme camı ile kaplayın.
- organolityum reaktifi yaklaşık 10 kat hacim kullanılacak hacim çizgisine kadar doldurulmuş kuru buz topakları içeren bir beher hazırlayın (burada, küçük ölçekli 100 ml ve büyük ölçekli 500 ml).
- Daha fazla ilerlemeden önce, aşındırıcı birikimi için lityumlaştırıcı ajan mühür / kap kontrol edin. mühür ele geçirilirse, yavaş yavaş bir beher içinde kuru buz hacmini 8-10x ekleyerek reaktif bertaraf edin.
Bir Hood küçük ölçekli lityumlanması için 2. Prosedür
NOT: Şekil 1'e bakınız.
- Bir karıştırıcı çubuğu ve düzgün t BuNH 2 ile 25 mL'lik bir Schlenk şişesine şarj(1.8 mi, 17.1 mmol) ve bir lastik septum ile uygun.
- (; BuNH 2 uçucu ve vakum altında tutulan eğer buharlaşır t ~ 1 sn) Schlenk şişesi musluğunu açıp kısaca vakum savurma hattını çevirerek BuNH 2 ton temiz Degas. Hemen inert gaz için savurma musluğunu açarak inert gaz ile dolgu. iki kez daha tekrarlayın. balon izole etmek için bir şişe musluğunu kapatın.
- cam "T" adaptör üç tüp takılarak bir soy gaz örtüsü hazırlayın. bir soy gaz kaynağı, bir Luer kilit iğnesi adaptörüne bir yağ kabarcık düzeni, ikinci ve üçüncü bir boru takın.
- 5 dakika boyunca atıl gaz ile paket düzeneği temizleyin.
- saniyede bir kaç kabarcıklar yağ kabarcık geçmesi, böylece akış hızını yavaşlatır.
- Reaksiyon şişesinin septuma soy gaz örtüsü iğne yerleştirin ve manyetik bir karıştırıcı ile bir kuru buz / aseton banyosu içinde balon bırakın. inci kadar yavaşça karıştırınE şişeye soğudu.
- Bir halka stand (25 mi, pentan içinde 1.7 M) t BuLi mandallar ve dış kapağı çıkarın. Varsa, herhangi bir Parafilm çıkarın ve herhangi bir gres silin.
- 20 ml'lik bir cam şırınga ve bir uygun boyutlu pistonu seçin. piston kolayca slayt gerektiğini ve kıpırdamaya veya çıngırak mümkün olmamalıdır. Bir başparmak mühür şırınga ucu üzerine yerleştirilir, piston kolayca çekilmemelidir.
- uzun (12 inç) ile 20 ml'lik bir cam şırınga, esnek bir şırınga iğnesi monte edin. Her zaman en az iki reaktif hacmi çizilecek bir hacme sahip bir şırınga seçin ve her zaman şırınga güvenli iğne takmak için emin olmak için emin olun.
- Reaksiyon şişesi soy gaz örtüsü iğne adaptörünü çıkarın ve ortam inert gaz basıncı altında reaktif şişesi koymak için şişe septum piercing, tert-butillityum şişe taşıyın.
- Seçenek olarak ise, bir septum-giriş transfer adapté kullanımıinert gaz battaniye gibi reaktif satıcıdan r. reaktif şişesine septum-giriş transfer adaptörünü ve yan ve üst kapaklar açın. yan koluna bir Schlenk hortumunu ve soy gaz ile temizleyin. tasfiye ederken, bir septum ile üst kapağını kapatın. pozitif basınç altında tutmak için septum-giriş transfer adaptörü açık savurma hat musluğunu bırakın.
NOT: Ticari bir satıcı yerine örtüsünün bir basınçlı soy gaz kaynağı kullanımını önermektedir. Bu şırınga içine "itti" yerine şırınga çekerek çizilecek ayıracı izin verir. geri basınç ayarı doğru değilse, aşırı basınç piston hava ayıracı açığa dışarı itti neden olabilir. Bundan başka, arka basınç şırınga içinde hacmi sabit tutulur, böylece istenen birim ulaşıldığında başparmak ile pistonu eşit ve karşı basınç uygulamak için deneyci gerektirir. Bu iğne, SE çekildiğinde fışkırtma reaktif neden olabilirptum. Böylece, yazarlar bir ortam basıncı soy gaz örtüsü kullanımını tercih ediyor.
- Seçenek olarak ise, bir septum-giriş transfer adapté kullanımıinert gaz battaniye gibi reaktif satıcıdan r. reaktif şişesine septum-giriş transfer adaptörünü ve yan ve üst kapaklar açın. yan koluna bir Schlenk hortumunu ve soy gaz ile temizleyin. tasfiye ederken, bir septum ile üst kapağını kapatın. pozitif basınç altında tutmak için septum-giriş transfer adaptörü açık savurma hat musluğunu bırakın.
- atıl gaz ile şırınga temizleyin. Schlenk hortum üzerinden atıl gaz hafif bir akışı vardır, böylece gazın, soy bir boş bir Schlenk hortumu açın. gevşek hortum ucuna şırınganın iğne yerleştirilir ve soy gaz ile şırınganın iç temizlemek için birkaç kez pistonuna çizin.
- şırınga pistonu tamamen depresif ile, şişe septum delmek ve bir reaktif iğne batırmak.
- Yavaşça bir şırınga içine çekilir edilmiştir reajanı fazlası (~ 11 mL) kadar piston geri çekilir (Reaktif şişe invert asla). hiçbir headspace yoktur ve şırınga reaktif 10.0 ml oluncaya kadar Medyumu sonra şırınga yukarı bakacak şekilde iğne esneterek tarafından şırınga headspace gaz ve aşırı reaktifi sınırdışı. Bu noktada, şırınga sağ tarafı yukarı çevirerek, şırınga iğne fleksiyonuna rahatlayın.
- Şişe septum hala şırınga iğnesi ile geri reaktif şişesi septuma inert gaz battaniye iğne adaptörü taşımak ve bunu delmek.
- ücretsiz el kullanılarak şişe septum şırınga iğnesini çıkarın (iğne kapalı pop olabilir, iğne çıkarmak için şırınga çekin asla). Bazı alevler septumdan iğnesinin çıkarılması üzerine gözlenebilir. Uzun şırınga iğnesi ile reaksiyon şişesinin lastik septum delmek ve BuNH 2 t karıştırılır yukarıda askıya.
- BuNH 2 t karıştırıldı amacıyla, t BuLi çözeltisi damla damla eklemek için pistonu yavaşça bastırın.
- Reaksiyon şişesi septum inert gaz battaniye iğne bırakarak, septum uzun şırınga iğnesi çıkarın.
- Tolüen kaptan saat camı çıkarın ve arta kalan madde sulandırmak için şırıngaya BuLi kullanılan t hacmi (~ 10 mi) yaklaşık olarak eşit tolüen hacmi çizmek l t BuLi.
- , Izopropanol kaptan izle camını çıkarın izopropanol içine uzun iğne yerleştirin ve izopropanol içine şırınga inceltilmiş çözümü boşaltın.
- Şırınga temiz sonra kalan ayıracı, çıkarmak için izopropanol şırıngayı birkaç kez daha durulayın.
- Delinme siteleri sızıntıları önlemek ve yağlanmış septum üzerinde Parafilm bir parça yerleştirmek için bazı yağ t BuLi reaktif şişesi septum Seal. Dış kapağı değiştirin.
- Buz banyosundan balon çıkarılır ve oda sıcaklığına gelinceye kadar ortam, atıl gaz atmosferi altında karıştırılır.
- inert gaz battaniye iğneyi çıkarın.
- -30 ° C sıcaklıkta gece boyunca balon saklayın. Bu süre sonunda, bir katı [LINH tBu] beyaz toz 8 gözlemlenecektir.
- Çözeltinin filtre inert bir atmosfer altında, soğuk pentan ile bir katı durulama ve vakum altında kurutulur.
- BuNH 2 T Bir karıştırıcı çubuğu ve susuz (9 mL, 85.5 mmol), 100 ml'lik bir Schlenk şişesine şarj ve en az 50 ml tutan bir ekleme hunisi ile uygun. Bir keck kelepçe kullanarak balona ilave hunisi klibi. Bir lastik septum ile olan ekleme hunisi üst kapağı. İlave huni, en musluğunu kapatın.
- (; BuNH 2 uçucu ve vakum altında tutulan eğer buharlaşır t ~ 1 sn) Schlenk şişesi musluğunu açıp kısaca vakum savurma hattını çevirerek BuNH 2 ton temiz Degas. Hemen inert gaz için savurma musluğunu açarak inert gaz ile dolgu. iki kez daha tekrarlayın. şişesi ve ilave hunisi izole etmek için şişeyi musluğunu kapatın.
- cam "T" adaptör üç tüp takılarak bir soy gaz örtüsü hazırlayın. bir inert gaz kaynağı, bir yağ kabarcık bir ikinci ve bir tüp eklemeLuer-lock iğne adaptörü üçüncü.
- 5 dakika boyunca atıl gaz ile paket düzeneği temizleyin.
- saniyede birkaç kabarcıklar yağ kabarcığı geçmesi, böylece akış hızını yavaşlatır.
- Bir halka standı t BuLi şişe Kelepçe ve dış kapağı çıkarın. Herhangi bir Parafilm çıkarın ve gres silin.
- İlave huninin septuma inert gaz battaniye aktarın. soğutmak için bir kuru buz banyosuna balon indirin.
- Başka bir atıl gaz hattını kullanarak, t BuLi şişesine atıl gaz hafif bir akış uygulanır.
- T BuLi şişe içine bir kanül bir ucunu ve çözüm yukarıda askıya.
- uç yan kol dengeleme basıncının altında olacak şekilde ekleme hunisine yerleştirilmiş, diğer ucu yerleştirin.
- Sıvı içine t BuLi yukarıdaki kanülün ucunu indirin ve inert gaz hattı üzerinden ek hızını kontrol. 50 mi hattına ilave hunisi doldurun.
- Ne zaman ilave complete, lityumlaştırıcı reaktif çözeltisinden kanül ucu çıkarın ve t BuLi ayıracı üzerinde asılı bırakın.
- ilave bir huniden kanülün ucunu çıkarın.
- T BuLi şişe kanül ucunu çıkarın. Ardından, t BuLi şişeden inert gaz hattını çıkarın.
- BuNH 2 t karıştırma t BuLi damla damla eklemek için ilave bir huni üzerinde musluğunu açın.
- Delinme siteleri sızıntıları önlemek ve yağlanmış septum üzerinde Parafilm bir parça yerleştirmek için bazı yağ t BuLi reaktif şişesi septum Seal. Dış kapağı değiştirin.
- aşağıdaki adımları izleyerek savurma şişesi ilave hunisi kaldırın:
- Schlenk şişesi vanasını ve Schlenk hat vanasını açarak atıl gaz pozitif basıncı altında bir Schlenk şişesi yerleştirin. keck kelepçe ve savurma şişesi ilave hunisi çıkarın. TO şişenin üzerinden bir inert gaz akımı ile korunacaktır şişede fakat ilave hunisi, duman ya da havaya maruz alevi kısa bir süre olabilir.
- Schlenk'e iç boyun yağı silin hekzan ile ıslatılmış kağıt havlu kullanarak ve şişenin buzlu cam kuru görünene kadar tekrar şişeye. Bir lastik septum ile şişeye tıpa yerleştirilmiştir.
- Schlenk şişesi septum içine inert gaz battaniye iğne yerleştirin.
- Buz banyosundan balon çıkarılır ve oda sıcaklığına gelinceye kadar ortam, atıl gaz atmosferi altında karıştırılır.
- inert gaz battaniye iğneyi çıkarın.
- -30 ° C sıcaklıkta gece boyunca balon saklayın. Bu süre sonunda, bir katı [LINH tBu] beyaz toz 8 gözlemlenecektir.
- Çözeltinin filtre inert bir atmosfer altında, soğuk pentan ile bir katı durulama ve vakum altında kurutulur.
Bir torpido gözü de lityumlanması 4. Prosedürü
- tüm reaktifleri getirin, birBir karıştırıcı çubuğu, bir durdurucu ve yağlanmış Kurutucu ön odaya ile izolasyon kutusu içine (veya başka bir sızdırmaz kap atık kullanılmak üzere) reaksiyon şişesine.
- Bir karıştırma çubuğu olan bir şişe, ve düzgün t BuNH 2 (1.8 mi, 17.1 mmol) karışımının gazı alınır. Uçucu-tert-butil amin buharlaşmasını önlemek için, bir cam stoper ve septum ile şişesi örtün.
- Bir halka stand (25 mi, pentan içinde 1.7 M) t BuLi mandallar ve dış kapağı çıkarın. İsteğe bağlı: sıkıca yerinde kenetlenmiş şişe bir şişe açacağı kullanarak septum kapağını çıkarın. şişe kapağı kaldırıldıktan sonra, boş kadar torpido gözünün şişeyi çıkarmayın. Çıkarıldı, dikkatlice kuru buz veya izopropanol gibi uygun bir söndürme maddesi ile bir başlık kalan t-BuLi söndürme.
- İlave işleminden sonra şırınga yıkamak için 10 ml toluen ~ küçük bir şişe hazırlanır.
- bir iğne ile 20 ml şırınga takın. Her zaman seçmek için emin olmakşırınga güvenli iğne takmak emin olun her zaman reaktif en az iki katı hacim çizilecek bir hacme sahip şırınga ve.
- T BuLi reaktifi içine iğne takın ve yavaşça şırınga içine çekilmiştir ayıracı fazlası (~ 11 ml) kadar geri pistonu çizmek. Ardından, iğne yukarı işaret şırınga ters çevirin.
- iğne yakınında bir kağıt havlu tutun ve hafifçe reaktif bir Mikrodamlacık iğne ucundan çıkana kadar headspace gaz çıkarmak için pistonu bastırın. Reaktif şişeye iğne yerleştirilmesi ve reaktif 10.0 ml kadar Medyumu şırınga aşırı reaktif çıkarın şırınga kalır. Herhangi bir reaktif çözüm dökülürse, bir kağıt havlu veya Kimwipe ile silin ve atık desikatöre içine atık yerleştirin.
- Reaksiyon şişesi bir tıpa ya da septum çıkarın ve yavaş yavaş kanştınldı t BuNH 2 t-BuLi ilave edin. reaksiyonun yanaEgzoterm kaynama sebep olabilir soğuk banyo olmadan yapılır, çok çabuk reaktifi eklemekten kaçının özen gösterin. Reaksiyon şişesi Stopper.
- artık ayıraç sulandırmak için enjektöre toluen flakonundan toluen çizmek ve şırınga, iğne ve desikatöre içine herhangi bir kağıt havlu atık yerleştirin. desiccator Seal.
- T BuLi reaktif şişesi-Re kapağı ve saklamak, tercihen bir torpido gözü dondurucuda uzun ömürlü geliştirmek.
- kullanılan cam, toluen ile şırınga ve torpido gözünün herhangi bir kağıt havlu içeren mühürlü desiccator çıkarın ve hemen bir başlık içine yerleştirin.
- Desikatörde açın ve reaksiyon ajanı söndürüldü izopropanol behere t-BuLi seyreltik ihtiva eden şırınga boşaltın. izopropanol ile enjektörü birkaç kez daha durulayın.
- Beyaz hangi zaman katı toz sonra [Linh t Bu] 8 gözetin, gecede -30 ° C'de reaksiyon şişesi Mağazad.
- Çözeltinin filtre inert bir atmosfer altında, soğuk pentan ile bir katı durulama ve vakum altında kurutulur.
Reaksiyon veya Yangın Durumunda iptal Nasıl 5.
NOT: Şekil 1'e bakınız.
- herhangi bir noktada, reaksiyon iptal edilmesi gerekiyorsa, yavaş yavaş, kuru buz içine şırınga Kullanılmayan organolityum reaktifi boşaltın. reaktif boşaltılması gibi alevler meydana gelebilir, fakat kuru buz onları gidermek gerekir.
- herhangi bir noktada toluen veya izopropanol alev alevi yumuşatıldı olacak, böylece, sadece beher üzerine saat camı yerleştirin.
- Bir yangın bu yöntemle söndürülür edilemez nerede durum hiç oluşursa, derhal yangın söndürücü kullanın.
- Düşük bir ihtimal de saç veya giysi yakalar yangın, hemen emniyet duş kullanmak söyledi.
Representative Results
Bu reaksiyon tipik ürün verimi 670 mg (8.5 mmol, ~% 50) 'dir. Kristallerin ek saplan filtratın konsantre edilmesi ve solüsyonun dondurulması ile de elde edilebilir. Ancak, saflık genellikle ek bitkileri tarafından ele geçirilirse. Bu protokol hazırlanmış ve uygulanan araştırmacı tarafından dikkatle takip edildiğinde, genellikle olaysız devam eder. Bizim tecrübelerimize göre, nadir durumlarda reaksiyon durduruldu ya da bir yangın, saat camı kapakları, kuru buz ve izopropanol söndürme bardak kullanılabilirliği ve kaput operasyon lokalizasyonu yeterli olumsallığını sağlamak oluşur gerektiğinde.
Saf olmayan ya da suda-kontamine reaktiflerin kullanımı sıklıkla arzu edilen ürünü elde etmek için başarısızlığa neden olarak, NMR ile ürünün teyidi (Şekil 4) ya da X-ışını kırınımı, gereklidir. 1H NMR spektrumu, beklendiği gibi, iki tepe gösterdi, gösterir, 1 arasındaki bir oranda: 9(sırasıyla tek amid proton ve dokuz tert-butil protonları temsil eden). Pentan ya da heksan yetiştirilen bir kristalin dizin ürün 31 bildirdi kristal yapı ile tutarlıdır. NMR (400 MHz, benzen-d6) -1.53 (s, 1H, NH), 1.37 (s, 9H, t Bu) ö. Birim hücre: p, 2 / n, a = 12.05 (2), b = 12.62 (2), C = 18.24 (3), bir, β = 105.52 (5) °, V = 2672 (14), 3.
Şekil 1:.. Aparat Şeması torpido gözü dışarıda reaksiyon için bir başlık iç görünümü gösterilmiştir , bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2:.. İğne ile Şırınga Luer-lock ucu gösterilmektedir kullanarak bağlı bir iğne ile 10 ml şırınga bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3:.. Septum-mühürlü Şişe kapakları reaktif bir iğne ile delinmiş olabilir bir lastik septum ile kapalı bir metal şişe kapağı ile satıcı tarafından satılan bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4: 400 MHz Linh 1H NMR Spektrumu., sırasıyla, 9: C 6 D 6 t Bu ürünün NMR spektrumu 1 ayrılmaz bir oranı ile, amid ve tert-butil protonlar için beklenen iki sinyalleri gösterir. Kalıntı protiosolvent sinyali * ile işaretlenmiştir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
| Asit | pKa | baz | |||
| i-bütan 7 | > 51 | t BuLi | |||
| , n-bütan (O 2 C) 7 | ~ 50 | s-BuLi | |||
| n-butan (1 O C) 7 | ~ 50 | BuLi | |||
| metan 7 | 48 | MeLi | benzen 7 | 43 | Phli |
| toluen 7 | 40 | Tolli | |||
| R2 NH 8 | 36 | RNHLi | |||
| ArNH 2 9 | 31 | ArNHLi | |||
| ROH 9 | 15 | Roli | |||
| ArOH 8,9 | 10 | ArOLi |
Tablo 1: Hidrokarbonlar ve bunlara karşılık gelen Lithiated konjüge bazlarının pKa değerleri.
Discussion
Bu lityumlama deneme için, tert-butil lityum amid (LINH t Bu), bir yan ürün olarak izobutan oluşturan ters (BuLi t) -bütil amin (t BuNH 2) kullanılarak tert-bütil lityum litiyasyondan ile sentezlenir. Açıklanan protokol, önceden bildirilen bir protokol 31 bir modifikasyonudur ve aşağıdaki reaksiyona göre ilerler:
t BuNH 2 + t BuLi → t Büh + 1/8 [Linh t Bu] 8. (2)
Linh t Ayşe sentezi için orijinal rapor, organolityum belirteci olarak daha az reaktif n-butil lityum kullanımı istihdam bu protokolden farklılık gösterir. Mümkün Genel olarak, bir zaman daha az reaktif organolityum reaktifi seçmelisiniz. Ancak, for Bu yazının amacı, yazarlar izleyiciler en zorlu reaktif doğru kullanımı gözlemlemek böylece daha reaktif-tert-butil lityum çözeltisinin güvenli kullanımını göstermek için seçmişlerdir. Bu protokol, kolaylıkla daha reaktif organolityum reaktiflerinin kullanımı ile uygulanabilir.
kritik Adımlar
Nedeniyle organolityum reaktiflerinin yüksek piroforik doğası nedeniyle, tüm işlemler bir savurma ya da inert gaz hattı, veya bir atıl atmosfer izolasyon kutusu kullanımını gerektiren, eylemsiz bir atmosfer koşulları altında gerçekleştirilmelidir. Bir eldiven kutusu içinde işlemi çok daha basit bir yaklaşım olsa da, bir inert gaz hattında lityumlama gerçekleştirme farklıdır, kendi risk ile bağlantılıdır. Bu yöntemlerden herhangi biriyle bu nedenle protokole büyük özen ve bağlılık gerektirir. inert gaz (savurma) on line biri ve bir torpido gözünün içinde bir: lityumlamadan için iki protokol burada açıklanmıştır. Bir atıl gaz hattında bir litasyon gerçekleştirmek bir famiHava-ücretsiz cam ve protokollerin çalışması ile liarity ölçülemez. Farklı laboratuarlar biraz farklı uygulamaları kabul edebilir olduğundan Ancak, her yöntem için bir adım-adım protokolü iyice açıklanmıştır. Kimyasal satıcı hava duyarlı reaktif 32 doğru kullanımı için kendi önerilen cam aparatı ve protokol sunmaktadır. Protokol bölümü satıcının benzer bir prosedür ana hatlarıyla, ancak alkillityum protokolleri için özel, güvenlik en üst düzeye çıkarmak ve kolaylaştırmak için modifiye edilmiş olan. Ayrıntılı prosedür Protokol bölümünde mevcuttur, ancak burada bazı önemli noktalar güvenliğini ve başarısını en üst düzeye çıkarmak için vurgulanır.
NOT: Tek başına laboratuvarda çalışma yapmayın.
KKE
Son derece önemli bir husus lityumlamadan için uygun bir uydurma laboratuvar önlüğü, koruyucu gözlük, tercihen yanmayan m yapılmış uzun pantolon (dahil uygun kişisel koruyucu ekipman (KKE), kullanımıaterial), ayakkabı kapalı parmaklı ve saç kravat (varsa). En iyi uygulamalar hiçbir yangın çoğu durumda ortaya sağlamak mümkün olmakla birlikte, lityum-butil ters derece piroforik ve kazalar meydana gelebilir. Onlar ne zaman onlar uygun KKD'nin korumalı olup olmadığını, araştırmacı güvenliği daha iyi güvence altına alınmıştır. T o UCLA Alumna en önemli hatalar o hiçbir laboratuvar ceket ile bir litasyon gerçekleştirdiği ve o yanıcı maddelerden 20 yapılmış giysiler giymişti.
Havalandırma
eldiven kutusu dışındaki lityumlama her bir başlık yapılmalıdır. Net bir kaput mevcut değilse diğer yanıcı kimyasalların serbest berrak, derli toplu bir kukuleta boşluk sağlanana kadar, bir litasyon yapmazlar. Kanat mümkün olduğunca sık olduğu kadar ve düşürülmelidir. UCLA alumna ek bir hata, dökülen ve alev aldı kaput (hekzan), diğer parlayıcılar var idi elbiselerini ateşleyerek20.
Atıl gaz
Bir lityasyon • inert gaz kullanımını gerektirir. İyi akış kontrolü ile herhangi bir inert gaz kaynağı çalışacak olsa bir savurma hattı (inert gaz ve vakum arasındaki çifte manifoldu değiştirilebilir), idealdir.
Şırınga
Cam şırıngalar nedeniyle kimyasal tepkisizliği ve pürüzsüz piston hareketine plastik şırıngalar tercih edilir. Uzun (1-2 ft) 32, esnek iğne her zaman teslim şırınga sıkıca bağlanmış olması gerekir. UCLA Alumna hatalarından başka dökülmeleri ve yangına neden olabilir şırınga içine reaktifi çizmek için reaktif şişesini tersini gerektirdiği olabilecek bir çok kısa (1,5 inç) 20 iğne kullanımı, oldu. Şişe ters olması gerekmez, böylece Bu durumda, bir uzun iğne her kullanılmalıdır. o reaktif teslimat sırasında kapalı pop kalmaması iğne sıkıca takılı olmalıdır. Luer-lock tarzı şırınga (Şekil 2) en iyisidir. push-on & # kullanıyorsanız34;.. Iğne son derece iyi devam etmeden önce takıldığından emin olun bir şırınga her zaman en azından seçilmelidir iki organolityum belirteci 32 istenilen miktarda hacim Bu gerçeği nedeniyle, "şırınga iğne sistemi-ucu kayma bir ayıraç çizerken baş boşluk daima şırınga bazı hacim kaplar. UCLA alumna hatalarından başka şırınga kapasitesine ulaştığında, büyük olasılıkla onu korumasız kol 20 üzerine t BuLi sıçramasına, açık attı. çok küçük bir şırınga kullanılması oldu .
Quenching Ajanlar
Küçük bir bardak içeren toluen (organolityum reaktif hacmi teslim edilmesi için yaklaşık olarak eşit hacim) ulaşılabilecek kaputu yer olmalıdır - ama hemen yanında - reaksiyon kabına. uygun yangın durumunda, bu kabı kapatmak için boyut verilmiş bir saat camı, aynı zamanda beher üzerine yerleştirilmelidir. Bu çanak kalanın seyreltmek için kullanılırReaktif ilave edildikten sonra şırınga kirletici l reaktifi (Şekil 1).
izopropanol içeren ikinci bir bardak (organolityum reaktif hacmi yaklaşık beş kat hacim teslim edilecek) da ulaşılabilecek kaputu yer olmalıdır - ama hemen yanında - reaksiyon kabına. uygun yangın durumunda, bu kabı kapatmak için boyutlandırılmış ikinci bir saat camı, aynı zamanda beher üzerine yerleştirilmelidir. Bu tekne, ilave (Şekil 1) sonra, şırınga kalan tortu söndürmek için kullanılır.
Üçüncü olarak, (organolityum reaktifi, yaklaşık on kat hacimli teslim edilecek), kuru buz ihtiva eden bir kap reaksiyon kabının ulaşma yer almalıdır. Şırınga, iğne gevşek geliyor, ya da başka bir şey yanlış gidiyor olması durumunda, bu kuru buz şırınga kalan organolityum ayıraç (Şekil 1) gidermek için kullanılabilir.
finally bir yangın söndürücü yakın acil durumlarda yer almalıdır ve güvenlik duş yeri ve uygun çalışma unutulmamalıdır.
Reaktif Şişesi
Torpido gözünün dışında, septum mühürlü şişe kapakları (Şekil 3) ile sadece organolityum reaktif şişeleri kullanın. küçük şişe satın 1 beri tavsiye edilir) organolityum reaktif zamanla bozulduğundan ve uzun süreli depolama havaya ayıracı açığa 2) septa zamanla düşürebilir, tavsiye edilmez, ve 3) pyrophorics küçük hacimleri daha az tehlikeli büyük miktarlarda. Organolityum reaktif şişesi bankta kurmak ve bir halka Kullanmadan önce standı (Şekil 1) kenetli olmalıdır.
Reaksiyon kabı
Reaksiyon kabı fınnla veya alev kurutuldu ve su izlerinin camın yanlarına biri sağlamak için bir atıl atmosfer altında, oda sıcaklığına kadar soğutulmalıdır. reaktifi içeren kaba olan veyaeklenecektir ganolithium çözeltisi, bir karıştırma levhası üzerinde sabitlenmiş ve havayı çıkarmak için gazı alınmış olmalıdır. Bu atıl gaz ile, kabı veya bir Schlenk hattına birkaç tahliye karşı inert bir gaz dolum döngüleri gerçekleştirerek ya yapılabilir. Seçenek olarak ise, bir şişe, reaktifler ile şarj edilmiş ve bir atıl atmosfer izolasyon kutusu çözücü ve eldiven kutusundan çıkarılmadan önce kapalı olabilir. gazı alınmış Kap bir bölme ile donatılmış ve bir soy gaz örtüsü ile korunmaktadır (bakınız Protokol ve Şekil 1). Sentetik protokolü izin veriyorsa, şişe ayrıca bir organolityum reajanı ilave edildiğinde neden olur ekzoterm kontrol etmek için kuru buz / aseton soğuk banyo içine batırılmış olmalıdır.
Bir Atıl-atmosfer torpido gözündeki lityumlanması ilgili notlar
Hava-serbest gloveboxes kullanılması hava duyarlı reaktiflerin çok basit işlenmesini kolaylaştırır, ancak kendi riskleri ile birlikte gelir. organolityum reaktifleri inci hava korumalı olduğundane Torpido gözü, kayıtsız ve dikkatsiz olmak daha kolaydır. reaktifleri işlerken basit olsa da, torpido gözünün içinde bir dökülme bir ikilem yaratır: Dökülen reaktif kağıt havlu ile sildi olmalı, ancak daha sonra piroforik reaktif ve yanıcı bez kutusundan çıkarılması gerekir ve havaya geri yerleştirilir, hangi noktada onlar hemen tutuşur. Bu tehlikeleri önlemek için, reaktifler ve reaksiyon şişeleri daima torpido gözünün içinde güvenli sabitleme yapılmalıdır ve açık şişe ve şişeler taşınmış veya elle ele asla. Kalan reaktif içeren herhangi bir malzeme, kapalı bir kurutucuda (veya benzer kap) 'de eldiven kutusundan çıkartılmış ve açılmış ve havaya maruz kalmadan önce bir başlık taşınmalıdır.
Acil Ekipman Konumu ve İşletme bilin
saat camı ile boğarak tarafından söndürüldü edilemez bir yangın durumunda, bir hızla ve decisiv tepki verebilir, böylece laboratuvar yangın söndürme konumunu ve çalışmasını bilmekely. Ayrıca laboratuvarın güvenliği duş yeri ve işleyişini bilir. bir giysidir alev istenmeyen bir durumda, derhal emniyet duşu kullanın. başkasının giysileri yakalamak yangın hemen emniyet duş onları yönlendirmek. laboratuvar güvenlik duş ve yangın söndürücü hem yoksa, Bir lityumlama reaksiyonu çalışmayın. Ne o, ne de onunla çalışan doktora sonrası ne emniyet duş ya da alevleri söndürmek için bir söndürücü kullanıldığında kaçırılan UCLA alumna hayatını kurtarmak için son bir fırsat olabilir. Aksine, onu doktora sonrası iş arkadaşınız da tutuştu bir laboratuvar önlüğü ile alevleri pat çalıştı. Onu doktora sonrası çalışma arkadaşı alevler 20, lavabo dolu su beher, dökerek söndürmeye çalıştı ederken Sonuçta, o yere oturdu.
Organolityum reaktifleri zayıf asidik hidrojenlerin YA deprotonlaştırma için mükemmelalkil gruplarının bir kaynağı olarak görev yapan ve daha fazla standart Grignard reaktifleri daha agresif ve reaktif olan. Bu tekniğin kısıtlamaları protokol durumunda, bu değişiklik kimyasal dönüşüm 19 yardımcı hangi kinetik durgun reaksiyonları içerebilir. Ayrıca, organolityum yüksek tepkime istenilen kimya engelleyebilir. Örneğin, karbanyon genellikle mükemmel nükleofiller bulunmaktadır. (Örneğin, bir karboksilik asit gibi), bir elektrofilik substratın deprotonasyon teşebbüs nükleofilik saldırı yerine deprotonasyonu için yol açması muhtemeldir. Bu (veya herhangi) bir tür reaktifler seçerken Böylece, kimyasal bilgi ve sezgi gereklidir. Lityasyon reaksiyonları öngörülebilir gelecekte sentetik organik ve inorganik kimya rol oynamaya devam edecektir ve böylece güvenli kullanımına ilişkin bir anlayış esastır. Lityasyon reaksiyonları, her gün güvenle gerçekleştirilir ve bu reaksiyon kimyasını performans korkmak için hiçbir neden yoktur. Bununla birlikte, yenidenajanlar saygı ve özenle bir ölçü hak ediyor. Gerekli çoklu kasa başarısız yaralanma olasılığını önlemek amacıyla takip edilmesi esastır. Bu protokol, güvenli bir lityumlama reaksiyonu için bir adım-adım prosedürü gösterilmiştir ve dünyanın herhangi bir araştırmacı eğitim olarak kullanabilirsiniz böylece ücretsiz, açık erişim makale olarak yayınladı. Bu nedenle, yazarlar bu rapor gruplarının geniş bir dizi lityumlama protokolü erişilebilir hale gelecek trajediler önleyebilir umuyoruz.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Schlenk Flask, 25 ml | Chemglass | AF-0520-02 | 25 ml Flask, Reaction, 14/20 outer joint, 2 mm glass stpk, Air-free, Schlenk |
| Rubber Septum | Chemglass | CG-3024-01 | Septum stopper, suba-seal, For 14/20-14/35 outer joints and 12.5 mm ID tubing |
| Stir Bar | Fisher Scientific | 14-512-130 | Various sized stir bars |
| tert-butyllithium | Sigma-Aldrich | 186198-4X25ML | 1.7 M t-butyllithium in pentane, 4 x 25 ml |
| tert-butylamine | Sigma-Aldrich | 391433-100ML | tert-butylamine, purified by redistillation, >99.5% |
| hexanes | Fisher Scientific | H292-4 | 4 L, certified ACS, hexanes, >98.5% |
| isopropanol | Fisher Scientific | A416-4 | 4 L, 2-propanol, certified ACS plus, >99.5% |
| Dry ice | Airgas | ||
| Pure Solv Solvent Purification System | Inert Technology | MD-5 | Alumina collumns through which fresh, degassed solvents are passed to remove water. |
| Aldrich Sure/Seal septum-inlet transfer adapter | Sigma-Aldrich | Z407186 | Adapter for removal of air-sensitive reagents under nitrogen blanket |
| Keck Standard Taper Clips | Chemglass | CG-145-03 | clamp for securing glassware connections |
| Addition Funnel | Kontes | K634000-0060 | Funnel for dropwise addition of reagent to flask |
References
- Reich, H. J. What's Going on with These Lithium Reagents? J Org Chem. 77 (13), 5471-5491 (2012).
- Reich, H. J. Role of Organolithium Aggregates and Mixed Aggregates in Organolithium Mechanisms. Chem Rev. 113 (9), 7130-7178 (2013).
- Capriati, V., Perna, F. M., Salomone, A. 34;The Great Beauty" of organolithium chemistry: a land still worth exploring. Dalton Trans. 43 (38), 14204-14210 (2014).
- Degennaro, L., Giovine, A., Carroccia, L., Luisi, R. Lithium Compounds in Organic Synthesis. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 513-538 (2014).
- Carey, F. A., Sundberg, R. J. Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms. , Springer US. 579-628 (2007).
- Smith, M. B. Organic Synthesis, 3rd Ed. , Elsevier. (2011).
- Smith, M. B., March, J. Ch. 5. March's Advanced ORganic Chemistry. , John Wiley & Sons. (2007).
- Renaud, P., Fox, M. A. Electrochemical behavior of lithium dialkylamides: the effect of aggregation. J Am Chem Soc. 110 (17), 5702-5705 (1988).
- Bordwell, F. G., Cheng, J., Ji, G. Z., Satish, A. V., Zhang, X. Bond dissociation energies in DMSO related to the gas phase values. J Am Chem Soc. 113 (26), 9790-9795 (1991).
- Jencks, W. P., Regenstein, J. Handbook of Biochemistry and Molecular Biology. Lundblad, R. L., Macdonald, F. M. 4, CRC Press. (2010).
- Yelamos, C., Heeg, M. J., Winter, C. H. Imido complexes of titanium bearing eta(2)-pyrazolato ancillary ligand sets. Organometallics. 18 (7), 1168-1176 (1999).
- Campora, J., et al. Synthesis of dialkyl, diaryl and metallacyclic complexes of Ni and Pd containing pyridine, alpha-diimines and other nitrogen ligands crystal structures of the complexes cis-NiR(2)py(2) (R = benzyl, mesityl). J Organomet Chem. 683 (1), 220-239 (2003).
- Guijarro, D., Pastor, I. M., Yus, M. Non-Deprotonating Methodologies for Organolithium Reagents Starting from Non-Halogenated Materials. Part 2: Transmetallation and Addition to Multiple Bonds. Curr Org Chem. 15 (14), 2362-2389 (2011).
- Ortiz, R., Yus, M. Tandem intramolecular carbolithiation-transmetallation: from lithium to copper or boron chemistry. Tetrahedron. 61 (7), 1699-1707 (2005).
- Coldham, I., Hufton, R. Synthesis of 3-alkylpyrrolidines by anionic cyclization. Tetrahedron. 52 (38), 12541-12552 (1996).
- Leiva, C., et al. Synthesis and X-ray structure of the rhenium methyl complex trans-Cp*Re(CO)(2)(Me)I and a study of the products of photolysis of the rhenium alkyl methyl and dimethyl complexes Cp*Re(CO)(2)(Me)R (R = Ph, p-tolyl, Me) under CO. Organometallics. 18 (2), 339-347 (1999).
- Goldberg, K. I., Bergman, R. G. Synthesis of dialkyl- and alkyl(acyl)rhenium complexes by alkylation of anionic rhenium complexes at the metal center. Mechanism of a double carbonylation reaction that proceeds via the formation of free methyl radicals in solution. J Am Chem Soc. 111 (4), 1285-1299 (1989).
- Rathman, T., Bailey, W. F.
- Schlosser, M.
- Kemsley, J. N.
- Garcìa-Álvarez, J., Hevia, E., Capriati, V. Reactivity of Polar Organometallic Compounds in Unconventional Reaction Media: Challenges and Opportunities. Eur J Org Chem. 2015 (31), 6779-6799 (2015).
- Mallardo, V., et al. Regioselective desymmetrization of diaryltetrahydrofurans via directed ortho-lithiation: an unexpected help from green chemistry. Chem Comm. 50 (63), 8655-8658 (2014).
- Vidal, C., Garcìa-Álvarez, J., Hernán-Gòmez, A., Kennedy, A. R., Hevia, E. Introducing Deep Eutectic Solvents to Polar Organometallic Chemistry: Chemoselective Addition of Organolithium and Grignard Reagents to Ketones in Air. Angew Chem Int Ed. 53 (23), 5969-5973 (2014).
- Sassone, F. C., Perna, F. M., Salomone, A., Florio, S., Capriati, V. Unexpected lateral-lithiation-induced alkylative ring opening of tetrahydrofurans in deep eutectic solvents: synthesis of functionalised primary alcohols. Chem Comm. 51 (46), 9459-9462 (2015).
- Cicco, L., et al. Water opens the door to organolithiums and Grignard reagents: exploring and comparing the reactivity of highly polar organometallic compounds in unconventional reaction media towards the synthesis of tetrahydrofurans. Chem Sci. 7 (2), 1192-1199 (2016).
- Li, C. J., Zhang, W. C. Unexpected Barbier−Grignard Allylation of Aldehydes with Magnesium in Water. J Am Chem Soc. 120 (35), 9102-9103 (1998).
- Li, C. J., Meng, Y. Grignard-Type Carbonyl Phenylation in Water and under an Air Atmosphere. J Am Chem Soc. 122 (39), 9538-9539 (2000).
- Gilman, H., Cartledge, F. K.
- Kofron, W. G., Baclawski, L. M. A convenient method for estimation of alkyllithium concentrations. J Org Chem. 41 (10), 1879-1880 (1976).
- Suffert, J. Simple direct titration of organolithium reagents using N-pivaloyl-o-toluidine and/or N-pivaloyl-o-benzylaniline. J Org Chem. 54 (2), 509-510 (1989).
- Barnett, N. D. R., et al. Novel octameric structure of the lithium primary amide [{ButN(H)Li}8] and its implication for the directed synthesis of heterometallic imide cages. Chem Comm. 32 (20), 2321-2322 (1996).
- Sigma-Aldrich. Technical Bulletin AL-134: Handling Air-Sensitive Reagents. , http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/Bulletin/al_techbull_al134.pdf (2012).
