5.5: n-Butillityum Titrasyonu

1. Titrantın Hazırlanması

1. N2'nin altında bir karıştırma çubuğu ile donatılmış, alevle kurutulmuş yuvarlak tabanlı bir şişeye difenilasetik asit (250 mg, 1.18 mmol) ve susuz THF (5 mL) ekleyin.

2. n-BuLi'nin titrasyonu

1. Difenilasetik asidi tüketmek için gereken yaklaşık n-BuLi çözeltisi miktarını (heksan cinsinden) hesaplayın. Bir şırınga kullanarak, yavaşça damla damla birn-BuLi çözeltisi ekleyin. Reaksiyon karışımı her damlada geçici olarak sarıya dönecek ve renksiz bir çözeltiye geri dönecektir.
2. Reaksiyon karışımı koyu sarı bir renk kalmaya devam edene kadar n-BuLi çözeltisini damla damla eklemeye devam edin. Bu, reaksiyonun son noktası olacaktır.
3. Kullanılan n-BuLi'nin ortalama hacmini elde etmek için titrasyonu 3x tekrarlayın.

3. Molaritenin Hesaplanması

1. Titrasyonda kullanılan n-BuLi'nin molleri, reaksiyonda kullanılan difenilasetik asidin mollerine eşdeğerdir. Kullanılan difenilasetik asidin molleri bilindiğinden, n-BuLi konsantrasyonunun hesaplanması aşağıdaki denklemle verilir: mmol difenilasetik asit / mL n-BuLi = n-BuLi çözeltisinin molaritesi.

4. Benzaldehite n-BuLi ilavesi (Şekil 2)

1. N2'nin altında bir karıştırma çubuğu ile donatılmış, alevle kurutulmuş yuvarlak tabanlı bir şişeye susuz THF (30 mL) ve benzaldehit (3 mmol, 1 eşdeğer) ekleyin. Çözeltiyi -78 °C'ye soğutun.
2. N-BuLi (1.1 eşdeğer) ekleyin ve reaksiyonun oda sıcaklığına ısınmasına izin verin.
3. Reaksiyonu söndürmek için doymuş_NH4Cl (sulu, 10 mL) ekleyin ve sulu tabakayı dietil eter (2 x 25 mL) ile ekstrakte edin.
4. Birleştirilmiş organik katmanları su (2 x 15 mL) ve tuzlu suyla (1 x 20 mL) yıkayın.
5. Na_{2 S04}ile kurutun, süzün ve ürünü elde etmek için birleştirilmiş organik katmanları düşük basınç altında konsantre edin.

Şekil 2. Benzaldehite n-BuLi ilavesi.

N-BuLi olarak kısaltılan N-butillityum, sıklıkla güçlü bir baz veya bir nükleofil olarak kullanılan bir organolityum reaktifidir.

N-butillityum, heksan veya heptan gibi alkanlarda bir çözelti olarak ticari olarak temin edilebilir. Bu çözeltiler, uygun şekilde saklandığında stabildir, ancak yaşlanma ve su veya oksijene maruz kalma üzerine yine de bozulur.

Başka bir güçlü baz türü olan lityum di-izopropilaminidi hazırlamak için bir n-butillityum çözeltisi kullanırken, reaksiyonda kesin bir miktarın kullanılması esastır. Bu nedenle, her kullanımdan önce titrasyon deneyleri yapılmalıdır.

Bu video, bir n-butillityumun titrasyonu ve bunun bir kimyasal reaksiyonda kullanımı için bir prosedür olan n-butillityumun ilkelerini ve çeşitli uygulamaları gösterecektir.

Bir ucunda karbon-lityum bağı bulunan dört karbonlu bir zincir olan N-butillityum, güçlü bir Bränsted bazı olarak ve lityum-halojen değişim reaksiyonlarında kullanılır, ancak elastomerlerin üretiminde bir nükleofil veya bir polimerizasyon başlatıcı olarak da kullanılabilir.

Çoğu deney için, reaksiyon karışımına sadece hafif bir molar fazla n-butillityum eklenmelidir. Çok az reaktif eklemek eksik bir reaksiyona neden olur ve çok büyük bir fazlalık eklemek istenmeyen yan ürünlere neden olabilir. Eklenecek kesin n-butillityum çözeltisi miktarı, difenilasetik asit ile bir titrasyon deneyi yapılarak hesaplanır.

Artık n-butillityumun ilkelerini tartıştığımıza göre, bir n-butillityum çözeltisinin titrasyonu ve kimyasal bir reaksiyonda kullanımı için bir prosedüre bakalım.

Önce alevle kurutulmuş 20 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeyi oda sıcaklığına soğutun ve nitrojen atmosferi altında çubuğu karıştırın, ardından difenilasetik asit ve 5 mL susuz tetrahidrofuran ekleyin.

Bir iğne ile donatılmış 2 mL dereceli bir cam şırınga kullanarak, bir nitrojen atmosferi altında olan heksanlarda 2 mL 1.6 molar n-butillityum çözeltisi çizin. Daha sonra iğneyi difenilasetik asit içeren şişeye yerleştirin. Karıştırırken, n-butillityum çözeltisini şişenin içeriğine damla damla ekleyin, bu sararma ve ardından tekrar renksiz hale gelmelidir.

Son noktaya ulaşıldığını gösteren koyu sarı renk devam edene kadar n-butillityum çözeltisi eklemeye devam edin. Ne kadar n-butillityum eklendiğine dikkat edin ve gerçek molar konsantrasyonu hesaplamak için difenilasetik asidin milimol sayısı olan 1.18'i bu sayıya bölün.

Artık n-butillityum çözeltisinin gerçek konsantrasyonunu hesapladığımıza göre, onu bir deneyde kullanmaya hazırız. Alevle kurutulmuş 100 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeyi oda sıcaklığına soğutun ve bir nitrojen atmosferi altında çubuğu karıştırın, ardından 20 mL susuz tetrahidrofuran içinde benzaldehit ekleyin. İçeriği -78 santigrat derecede kuru buz/aseton banyosunda karıştırın.

Şişeye damla damla n-butillityum ekleyin.

Daha sonra ince tabaka kromatografisi kullanarak benzaldehit tüketimini izleyin. Reaksiyon tamamlandığında, şişeyi soğutulmuş banyodan çıkarın ve oda sıcaklığına ulaşmasına izin verin. Daha sonra, reaksiyonu söndürmek için 10 mL doymuş sulu amonyum klorür ekleyin. Daha sonra sulu tabakayı 25 mL dietil eter ile iki kez çıkarın. Organik katmanları birleştirin ve iki kez 15 mL su ile, ardından bir kez 15 mL doymuş sodyum klorür çözeltisi ile yıkayın.

Yaklaşık 1 g sodyum sülfat ekleyerek birleşik organik katmanlardan su izlerini çıkarın, ardından katıyı filtreleyin ve ilave dietil eter ile durulayın. Ürünü elde etmek için karışımı düşük basınç altında konsantre edin. Görünüşte renksiz bir sıvı olmalıdır.

Şimdi örnek bir laboratuvar prosedürü gördüğümüze göre, n-butillityumun bazı yararlı uygulamalarını görelim.

Elastomerler, kauçuk benzeri özelliklere sahip bir polimer türüdür ve dielektrik aktüatörler de dahil olmak üzere birçok ürün türü için kullanışlıdır. Katalitik bir miktarda n-butillityum, polibütadien üretiminde, örneğin, 1,4-bütadien'in iki vinil grubundan birine bir Michael ilavesi ve elde edilen anyonun, ikinci bir 1,4-bütadien molekülüne eklenmesi ve üç olası ilave ürün oluşturması yoluyla önemlidir.

Doğal ürünlerde ve farmasötik ilaçlarda vinil ve aromatik gruplar çok yaygındır. Vinil ve aril halojenürler, bir elektrofilde ayrılan bir grubun yerini alabilen ve yeni bir karbon-karbon bağı oluşturabilen vinil ve arillityumlar üretmek için bir lityum-halojen değişiminde n-butillityumun molar eşdeğeri ile reaksiyona girer.

N-butillityumun bir başka yaygın uygulaması, bir karbon nükleofili oluşturmak için güçlü bir Br?nsted bazıdır. Bir antihistaminik ilaç olan klarinex'in sentezinde, bir pikolin türevinden bir protonu çıkarmak için iki eşdeğer n-butillityum kullanılır, bu da yeni bir karbon-karbon bağı oluşturmak için ayrılan grubu bir benzil klorür içinde yer değiştiren bir karbon nükleofili oluşturur. Elde edilen türler daha sonra dört adımda clarinex'e dönüştürülür.

JoVE'nin n-Butillityum Titrasyonuna girişini ve Benzaldehite n-Butillityum İlavesini izlediniz. Artık n-butilyumun ilkelerini, bir deneyin nasıl gerçekleştirileceğini ve bazı uygulamalarını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!