Titulação de n-butil-lítio

Fonte: Vy M. Dong e Diane Le, Departamento de Química da Universidade da Califórnia, Irvine, CA

Este experimento demonstrará uma técnica simples para titular e obter uma concentração precisa do reagente organolito, n-butyllithium (n-BuLi). Os reagentes organolito são extremamente sensíveis ao ar e à umidade e devem ser tomados cuidados adequados para manter a qualidade do reagente para que ele possa ser usado com sucesso em uma reação. Os experimentos de titulação n-BuLidevem ser realizados regularmente para obter concentrações precisas antes do uso em uma reação química. Posteriormente, demonstraremos a adição do titulado n-BuLiao benzaldeído.

Reagentes organolithium são compostos que contêm uma ligação C-Li e são bases muito fortes. Como os organolitos são extremamente sensíveis ao ar e à umidade, deve-se tomar cuidado para lidar com esses reagentes. São sensíveis a ácidos, corrosivos e muitas vezes pirofóricos. n-BuLi, um alquilísio, é tipicamente armazenado a baixas temperaturas (menos de 0 °C) e armazenado como uma solução em hidrocarbonetos como hexanos. N-BuLi pode ser usado como base ou nucleófilo dependendo das condições de reação. Além disso, pode ser usado em reações de troca de halogênio-lítio para gerar reagentes de lítio aryl ou vinil, que podem reagir imediatamente com um eletrófilo. Além disso, n-BuLi é comumente usado como iniciador na polimerização de dienes usados em elastômeros.

Titura é uma técnica analítica quantitativa comum usada para determinar uma concentração desconhecida de um analito adicionando uma concentração conhecida de um titante até que a reação chegue à conclusão, que é indicada por uma mudança de cor. Neste experimento, demonstraremos a titulação de n-BuLie calcularemos sua concentração com ácido difenílacetico como o titante, que é um sólido estável e pode ser facilmente pesado. Após a reação do n-BuLi com ácido difenílacetico, a solução transforma uma cor amarela profunda no ponto final da titulação, e por isso não é necessário um indicador(Figura 1). Medindo o volume preciso de n-BuLi usado para consumir o ácido difenílacetic, podemos calcular a molaridade da reação. Este experimento deve ser repetido três vezes para obter uma medição média.

Figura 1. Reação de n-BuLi com ácido difenílacetico.

1. Preparação de Titrant

1. Para um frasco de fundo redondo seco à chama equipado com uma barra de mexida sob n_2,adicione ácido difenílacetic (250 mg, 1,18 mmol) e THF anidro (5 mL).

2. Titulação de n-BuLi

1. Calcule a quantidade aproximada da solução n-BuLi(em hexanos) necessária para consumir o ácido difenílacetic. Usando uma seringa, adicione lentamenteuma solução de n-BuLidropwise. A mistura de reação ficará temporariamente amarela e voltará para uma solução incolor a cada gota.
2. Continue adicionando a solução de n-BuLi dropwise até que a mistura de reação continue a ser uma cor amarela profunda. Este será o ponto final da reação.
3. Repita a titulação 3x para obter um volume médio do n-BuLi utilizado.

3. Cálculo da Molaridade

1. As verrugas de n-BuLiusadas na titulação são equivalentes às verrugas do ácido difenílacetico usado na reação. Uma vez que as verrugas do ácido difenílacetic utilizado são conhecidas, o cálculo da concentração de n-BuLi é dado pela seguinte equação: ácido difenílacetic mmol/mL n-BuLi = molaridade da solução n-BuLi.

4. Adição de n-BuLi ao Benzaldeído(Figura 2)

1. Para um frasco de fundo redondo seco à chama equipado com uma barra de mexida sob n_2,adicione THF anidro (30 mL) e benzaldeído (3 mmol, 1 equiv.). Esfrie a solução para −78 °C.
2. Adicione n-BuLi (1.1 equiv.) e deixe a reação aquecida à temperatura ambiente.
3. Adicione nh₄cl saturado (aq., 10 mL) para saciar a reação e extrair a camada aquosa com éter dietil (2 x 25 mL).
4. Lave as camadas orgânicas combinadas com água (2 x 15 mL) e salmoura (1 x 20 mL).
5. Seque com Na₂SO₄, filtre e concentre as camadas orgânicas combinadas sob pressão reduzida para pagar o produto.

Figura 2. Adição de n -BuLi ao benzaldeído.

Resultados representativos para a titulação de n-BuLi para Procedimentos 1-3

Mesa 1. Resultados representativos para procedimentos 1-3.

Neste experimento, demonstramos como determinar a concentração de uma solução n-BuLi usando ácido difenílacetico. Também realizamos uma reação adicionando n-BuLi ao benzaldeído.

Concentrações precisas de n-BuLisão importantes para sua aplicação bem sucedida em uma série de reações. n-BuLi é comumente usado em reações de troca de lítio-halogênio para preparar reagentes de aritílio ou vinillithium, que podem ser posteriormente usados em reações de formação de vínculoS C-C. Além disso, pode ser usado como base ou nucleófilo, dependendo das condições de reação.