sec-Butyllithium
sec-Butyllithium (s-BuLi) ist eine sekundäre metallorganische Verbindung des Elements Lithium (Organolithium-Verbindung). Daneben gibt es noch die isomeren Formen n-Butyllithium und tert-Butyllithium. Die Basizität nimmt in der Reihe n-Butyllithium < sec-Butyllithium < tert-Butyllithium zu. s-BuLi ist somit die zweitstärkste Base in dieser Reihe. sec-Butyllithium ist kommerziell üblicherweise als Lösung in Cyclohexan erhältlich. Während der Lagerung kann sich ein feiner Lithiumhydrid-Niederschlag bilden; Dies führt auch zu Konzentrationserniedrigung der Lösungen.
Gewinnung und Darstellung
Die Synthese kann durch Reaktion von 2-Chlorbutan mit elementarem Lithium erfolgen.<ref>H. Gilman, F. W. Moore, O. Baine: Secondary and Tertiary Alkyllithium Compounds and Some Interconversion Reactions with Them. In: J. Am. Chem. Soc. 63, 1941, S. 2479–2482, doi:10.1021/ja01854a046.</ref>
Herstellung von sec.-Butyllithium
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
sec-Butyllithium ist eine farblose, viskose Flüssigkeit.<ref name="Ullmann" /> Für den Reinstoff wurde massenspektrometrisch eine Tetramerstruktur nachgewiesen.<ref name="Plavsic">D. Plavsic, D. Srzic, L. Klasinc: Mass spectrometric investigations of alkyllithium compounds in the gas phase. In: J. Phys. Chem. 90, 1986, S. 2075–2080, doi:10.1021/j100401a020.</ref> In unpolaren Lösungsmitteln wie Benzol, Cyclohexan oder Cyclopentan liegt die Verbindung als Tetramer vor.<ref name="Ullmann">U. Wietelmann, R. J. Bauer: Lithium and Lithium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2005, Vorlage:DOI</ref><ref>S. Bywater, D. J. Worsfold: Alkyllithium anionic polymerization initiators in hydrocarbon solvents. In: J. Organomet. Chem. 10, 1967, S. 1–6.</ref><ref name="Fraenkel">G. Fraenkel, M. Henrichs, M. Hewitt, B. M. Su: Structure and dynamic behavior of a chiral alkyllithium compound: 13C and 6Li NMR of sec-butyllithium. In: J. Am. Chem. Soc. 106, 1984, S. 255–256.</ref> Bei Temperaturen von −41 °C konnte in Cyclopentan mittels 6Li-NMR-Spektroskopie ein Hexamer detektiert werden.<ref name="Fraenkel" /> In Lösungsmitteln mit Donoreigenschaften wie Tetrahydrofuran existiert ein Gleichgewicht zwischen dimeren und monomeren Strukturen.<ref name="Bauer">W. Bauer, W. R. Winchester, P. von Schleyer: Monomeric organolithium compounds in tetrahydrofuran: tert-butyllithium, sec-butyllithium, supermesityllithium, mesityllithium, and phenyllithium. Carbon-lithium coupling constants and the nature of carbon-lithium bonding. In: Organometallics. 6, 1987, S. 2371–2379, doi:10.1021/om00154a017.</ref>
Chemische Eigenschaften
s-BuLi kann für den Lithium-Halogenaustausch an halogenierten Aromaten oder zum Deprotonieren, beispielsweise von Aminen oder Alkoholen, verwendet werden. Mit Kupfer(I)-iodid werden Lithiumdi-sec-butylcuprate gebildet. Im Vergleich zu n-BuLi reagiert s-BuLi bei Raumtemperatur schneller mit Diethylether und THF. Die Verbindung zerfällt bei Raumtemperatur langsam bzw. bei erhöhter Temperatur schneller in Lithiumhydrid und einem Butengemisch aus 1-Buten, cis-2-Buten und trans-2-Buten.<ref name="Glaze">W. H. Glaze, J. Lin, E. G. Felton: The Thermal Decomposition of sec.-Butyllithium. In: J. Org. Chem. 30, 1965, S. 1258–1259, doi:10.1021/jo01015a514.</ref><ref name="Glaze2">W. H. Glaze, J. Lin, E. G. Felton: The Pyrolysis of Unsolvated Alkyllithium Compounds. In: J. Org. Chem. 31, 1966, S. 2643–2645, doi:10.1021/jo01346a044.</ref>
Zersetzung von sec.-Butyllithium
Reines s-Butyllithium ist pyrophor<ref name="roempp" /> und verbrennt an der Luft mit einer typisch roten Flamme.
Verwendung
Die Kohlenstoff-Lithium-Bindung ist stark polarisiert, was dazu führt, dass der Kohlenstoff sehr nucleophil und basisch ist. s-Buli ist basischer als n-Buli und zusätzlich sterisch mehr gehindert. Diese beiden Eigenschaften kann man sich in diversen Synthesen zu Nutze machen. Es wird z. B. eingesetzt, wenn nur eine schwache C-H-Acidität vorliegt und n-BuLi keine zufriedenstellende Resultate liefert. Zudem wird s-Butyllithium als Katalysator für technische Polymerisationen von Isopren, Butadien und Styrol verwendet.<ref name="roempp" />
Sicherheitshinweise
s-BuLi ist an der Luft selbstentzündlich (pyrophor) und reagiert zudem heftig mit Wasser. Auch Lösungen in organischen Lösungsmitteln sind, außer bei niedriger Konzentration, pyrophor und können durch Reaktion mit Wasser in Brand geraten.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Einzelnachweise
<references />
Literatur
- Heinz G. O. Becker u. a.: Organikum. 21. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2001, ISBN 3-527-29985-8.
- Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 5. Auflage. Teubner, Wiesbaden 2005, ISBN 3-519-53501-7.