tert-Butyllithium

Strukturformel
Struktur von tert-Butyllithium
Allgemeines
Name	tert-Butyllithium
Andere Namen	t-Butyllithium t-BuLi
Summenformel	C4H9Li
Kurzbeschreibung	farbloser, pyrophorer Feststoff<ref>Eintrag zu Butyllithium. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 209-831-5 ECHA-InfoCard 100.008.939 PubChem 638178 ChemSpider 10254347 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	64,05 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	140 °C (Zersetzung)<ref name="ullmann">Ulrich Wietelmann, Richard Bauer: Lithium and Lithium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2005, doi:10.1002/14356007.a15_393.</ref>
Löslichkeit	löslich in Pentan<ref name="ullmann"/>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="Alfa">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Alfa AesarVorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar).</ref> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol H- und P-Sätze H: 250​‐​252​‐​260​‐​314​‐​336​‐​304​‐​411 EUH: 014 P: 223​‐​301+310​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​405​‐​422​‐​501<ref name="Alfa" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

tert-Butyllithium (t-BuLi) ist eine tertiäre metallorganische Verbindung des Elements Lithium (Organolithium-Verbindung). Daneben gibt es noch die isomeren Formen n-Butyllithium und sec-Butyllithium. Die Basizität nimmt in der Reihe n-Butyllithium < sec-Butyllithium < tert-Butyllithium zu. t-BuLi ist somit die stärkste Base in dieser Reihe.

Darstellung

Die Synthese kann durch Reaktion von t-Butylchlorid mit Lithium in Form einer Lithium-Natrium-Legierung erfolgen.<ref name=":0">William F. Bailey, Nanette Wachter-Jurcsak: t -Butyllithium. In: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK 2009, ISBN 978-0-471-93623-7, doi:10.1002/047084289x.rb396.pub2. </ref>

<math>\mathrm{2 \ Li + C_4H_9Cl \longrightarrow LiC_4H_9 + LiCl}</math>

Eigenschaften

Im Handel ist es ausschließlich als Lösung in Alkanen (zumeist in Pentan oder Heptan) erhältlich, wobei eine Konzentration von 1,7 mol/l üblich ist. Ether wie THF oder Diethylether sind als Lösemittel zur Lagerung ungeeignet, da sie rasch zersetzt werden.<ref>Elschenbroich, C. (2006). Organometallics. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-29390-2.</ref>

Reaktionen

Die Lithium-Kohlenstoff-Bindung im tert-Butyllithiummolekül ist stark polarisiert. Das Kohlenstoffatom trägt dabei eine negative und das Lithiumatom eine positive Partialladung. tert-Butyllithium verhält sich daher chemisch ähnlich wie ein entsprechendes Carbanion. Durch Formulierung einer mesomeren Grenzstruktur lässt sich dieses Verhalten veranschaulichen:<ref>K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore: Organische Chemie. 3. Auflage. Wiley-VCH, 2005, ISBN 978-3-527-29819-8.</ref>

Datei:Tert-Butyllithium, Mesomerie.svg

Ähnlich wie n-Butyllithium kann auch t-BuLi für den Lithium-Halogenaustausch und zum Deprotonieren von Aminen und aktivierten C-H-Verbindungen verwendet werden. t-BuLi kann zudem die Alpha-Position der Ether angreifen. In Diethylether beträgt die Halbwertszeit von t-BuLi bei 0 °C etwa 60 Minuten. Im Falle von Tetrahydrofuran sind es gar nur 40 min bei −20 °C.<ref>tanetty, P; Koller, H.; Mihovilovic, M. (1992). "Directed ortho Lithiation of Phenylcarbamic acid 1,1-Dimethylethyl Ester (N-BOC-aniline). Revision and Improvements". Journal of Organic Chemistry. 57 (25): 6833–6837. doi:10.1021/jo00051a030</ref> Bei Raumtemperatur wird THF innerhalb von Minuten zersetzt:

Datei:Zersetzung THF tert-Butyllithium1.svg

Datei:Zersetzung THF tert-Butyllithium2.svg

Diese Methode wird zum Beispiel benutzt, wenn deprotonierter Acetaldehyd benötigt wird.<ref name=":0" />

Um Nebenreaktionen mit dem Lösungsmittel zu vermeiden, können Reaktionen mit t-BuLi bei niedrigen Temperaturen unter Verwendung von Lösungsmittelgemischen wie der Trapp-Mischung aus THF, Diethylether und Pentan durchgeführt werden, welche dann noch flüssig sind.<ref name=":0" />

Verwendung

t-BuLi hat in der modernen synthetischen organischen Chemie Bedeutung als ultrastarke Base beziehungsweise als Lithiierungsreagenz erlangt. So reagiert es selbst mit sehr schwachen Säuren. Daneben eignet es sich sowohl für heteroatom-dirigierte Lithiierungen als auch für Halogen-Lithium-Austauschreaktionen.<ref name=":0" />

Sicherheitshinweise

t-BuLi kann in Lithiumhydrid und Isobuten zerfallen, insbesondere über 140 °C. Es ist auch in Lösung äußerst pyrophor und verbrennt an der Luft mit einer typisch violetten Flamme. Außerdem reagiert es heftig mit Wasser und anderen protischen Lösungsmitteln.<ref name=":0" />

Die Lösungsmittel, in denen tert-Butyllithium aufbewahrt wird, sind selbst hoch entzündlich. Arbeiten mit Lösungen von t-BuLi führen immer wieder zu schweren Laborunfällen. 2008 starb eine Mitarbeiterin der University of California, Los Angeles an schweren Verbrennungen. Der Kolben der verwendeten Plastikspritze hatte sich gelöst, woraufhin sich die an Luft und Kleidung verteilte Chemikalie entzündete.<ref>Kate Allen: A young lab worker, a professor and a deadly accident. In: Toronto Star. 30. März 2014, abgerufen am 14. Januar 2023 (englisch). </ref><ref>Kim Christensen: Deadly UCLA lab fire leaves haunting questions. In: Los Angeles Times. 1. März 2009, abgerufen am 14. Januar 2023 (englisch). </ref>

Quellen

<references/>