organolityum reaktif güvenli ve uygun kullanımı tarif edilmektedir.
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.
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 </em> 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.
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.
The authors have nothing to disclose.
Support of this research by the National Science Foundation through grants 1254545 and 1437814 is gratefully acknowledged.
Schlenk Flask, 25 mL | Chemglass | AF-0520-02 | 25mL Flask, Reaction, 14/20 outer joint, 2mm glass stpk, Airfree, Schlenk |
Rubber Septum | Chemglass | CG-3024-01 | Septum stopper, suba-seal, For 14/20-14/35 outer joints and 12.5mm ID tubing |
Stir Bar | Fisher Scientific | 14-512-130 | Various sized stir bars |
tert-butyllithium | Sigma-Aldrich | 186198-4X25ML | 1.7M t-butyllithium in pentane, 4 x 25mL |
tert-butylamine | Sigma-Aldrich | 391433-100ML | tert-butylamine, purified by redistillation, >99.5% |
hexanes | Fisher Scientific | H292-4 | 4L, certified ACS, hexanes, >98.5% |
isopropanol | Fisher Scientific | A416-4 | 4L, 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 |