正丁基锂

正丁基锂是有机合成中最常用的有机锂试剂之一，主要用作有机强碱和锂化试剂，室温下为无色或微黄色透明稳定液体，易燃。溶于戊烷、己烷、环己烷等烃类以及乙醚和其它醚类溶剂。市售者一般是己烷溶液。化学性质与Grignard试剂相似，但更活泼。不仅能发生Grignard试剂所进行的反应，而且能发生Grignard试剂所不能进行的某些反应。但由于较贵，故多用于Grignard试剂不能进行的反应。
以正丁基锂(BuLi)为引发剂，四氢呋喃(THF)为结构调节剂，四氯化锡(SnCl4)为偶联剂合成集成橡胶SIBR，集成橡胶SIBR是一种用于胎面的新型橡胶，其显著特点是分子链由多种结构的链段构成，不同结构的链段提供给橡胶不同的性能，柔性强的链段使橡胶具有优异的低温性能，同时还可降低滚动摩擦阻力，提高轮胎的耐磨性；而刚性的链段则增大橡胶的湿抓着力，提高轮胎在湿滑路面行使的安全性，这使得SIBR成为迄今为止性能最为全面的二烯烃类橡胶。由于SIBR具有优异的综合性能，它被认为是本世纪的热点橡胶，有着美好的发展前景。

乙醚溶液的制法
在无水无氧氮气保护下，在装有搅拌器、低温温度计、导气管、干燥管和滴液漏斗的500毫升干燥的三颈烧瓶中，加入200毫升无水乙醚和剪碎的8.6克(1.25摩尔)锂丝，在搅拌下滴加30滴由68.5克(0.50摩尔)正溴丁烷和100毫升无水乙醚配成的溶液。在干冰-丙酮浴中冷却到-10℃，见溶液变浑浊且锂丝上呈现金属光泽的亮斑时，表示反应开始。将余下的正溴丁烷溶液在30分钟内加完。后慢慢温热至0-10℃，并继续搅拌1-2小时。在氮气保护下通过塞有玻璃丝的玻璃管过滤，将正丁基锂的乙醚溶液转移到事先冲氮的容器中贮存,产率80-90%。
正已烷溶液的制法
氮气保护下在装有滴液漏斗，温度计和冷凝管的三口烧瓶中加入120毫升正己烷溶液，4.8克(0.7摩尔)锂丝，滴加29.6克(0.32mmol)氯代正丁烷，缓慢升温，保持平稳沸腾，约需1小时滴加完毕，继续回流反应1.5小时，冷却，静置过夜，氮气保护下过滤，滤液冲氮保存。
注意事项
正丁基锂对空气和水敏感，请将产品储存于密闭、干燥、低温（2-8℃）环境中。
长期存放可能会产生少量浑浊，属于正常现象，不影响产品使用。
使用注射器抽取溶液时，应在瓶口用注射针连接氮气球，以平衡正丁基锂吸出时的压力变化。
正丁基锂的反应体系需保持氮气环境，以阻挡空气和水进入，所用溶剂应为无水或超干溶剂。慢慢倒入加有少量干冰的四氢呋喃中，慢慢加入过量一倍摩尔乙醇，然后加水稀释，最后加稀HCl至溶液变清，倒入落地通风柜内相应的废液桶。淬灭处理需要考虑的问题：
1）选择合适的淬灭试剂，要充分考虑到产物的稳定性以及后处理的难易程度；
2）如果淬灭过程会大量放热，须在冷却下进行淬灭；
3）不要过分依赖文献，而不对反应进行监控。只有当TLC或其他分析手段显示反应结束，才能对反应进行淬灭；
4）可能的话，后处理应在淬灭后尽快进行。在氩气保护下，在5000ml的三口瓶中加入3L正己烷（或60-90℃石油醚），将140g(20mol)金属锂片用正己烷(或60-90℃石油醚)洗涤干净，戴上一次性手套，将金属锂片快速撕成小片，加入到5000ml的三口瓶中，装上机械搅拌，冰盐浴冷却至0度左右(注意温度别太低，否则引发比较慢），往其中滴加925g(10mol)氯丁烷，控温在15度以下（注意反应引发后为紫灰色，开始时应该滴加较慢，反应放热比较厉害，特别注意别冲料），加完后，冰盐浴控温15度以下继续搅拌2小时，然后撤去冰盐浴，室温搅拌1小时，然后改为回流装置，逐渐升温回流4-5小时，冷却至室温，静置沉降过夜，上清液为丁基锂溶液，用氩气压至储存瓶中，残渣加入2L溶剂搅拌，沉降过夜，上清液合并到丁基锂溶液中备用。
残渣处理：将上面残渣带瓶放在一个装有沙土的盆中，置于安全的地方，暴露在空气中1-2个月（不会自燃），待体系中固体变为白色时，立刻到出来，在空地上远远的往上面泼水即可。如果当地气候比较潮湿时，开始几天应在两边的瓶口上加上干燥管。如果急用反应瓶，在转移出正丁基锂溶液后，可以在氩气保护下，冰盐浴冷却，缓慢的滴加叔丁醇处理。丁基锂在用前必须标定，双滴定法比较繁琐，一般不用，可用单滴定法滴定。具体方法如下：
1）滴定试剂：1mol/L 的仲丁醇/二甲苯溶液（仲丁醇和二甲苯均须用活化过的5A分子筛干燥）
2）指示剂：2,2'-联二吡啶
3）溶剂：二甲苯（须用活化过的5A分子筛干燥）
4）操作方法：在氩气保护下，往带一个翻口塞的100ml的三口瓶中加入磁子，20ml二甲苯，很少量指示剂，然后用一个带精确刻度2ml注射器准确量取2ml丁基锂快速转移到瓶中（注射器中的空气需要用氩气置换，且抽取丁基锂时需排除针筒中的氩气，并在丁基锂溶液中来回抽排几次，以免针筒中微量的水和空气影响滴定的准确度），体系变为紫红色，然后将同一个针筒（用同一个针筒的目的是为了减小滴定误差）洗干净，吹干，用滴定剂洗涤两至三次，准确量取滴定剂滴定之体系突变为黄色，此为滴定终点。
5）重复滴定一次，两次误差在2%以内，则可认为结果准确。
6）滴定结果：滴定剂量(ml)/2即为丁基锂的摩尔浓度
注意事项：
1）正丁基锂遇空气极易自燃，量取时，针头尖端在空气中会冒火星。
2）整个过程中须用氩气保护，特别需要注意安全。
3）丁基锂着火时，须用沙土灭火。平时须在伸手可及的地方备有灭火的沙土。
4）制备和使用丁基锂时，最好不要一个人单独操作，以免有意外情况时，一个人无法处理。针筒充氮气,注入正丁基锂瓶中,然后吸取正丁基锂,注入到预先充氮气的的反应体系中(当然这个体系包括一个恒压滴液漏斗),然后,旋塞滴加正丁基锂.
少量直接用注射器吸入以后，用注射器慢慢的滴加，当然要保证容器充氮。注意记得准备一个装有少量干燥的四氢呋喃或石油醚三角瓶，洗涤用过的注射器。正丁基锂是一种多用途的阴离子聚合引发剂，近年来屡有报道由丁基锂引起的爆炸和火灾。那么在用到丁基锂的实验中怎样操作才能尽量避免发生这些悲剧呢？
（1）丁基锂遇空气极易自燃，量取时，针头尖端在空气中会冒火星；
（2）整个过程中须用惰性气体保护，特别需要注意安全；
（3）丁基锂着火时，须用沙土灭火。平时须在伸手可及的地方备有灭火的沙土；
（4）制备和使用丁基锂时，最好不要一个人单独操作，以免有意外情况时一个人无法处理；
（5）正丁基锂是亲核性特别强的试剂，能引发剂阴离子聚合，应避免使用塑料或橡胶的容器，避光隔水低温保存；
（6）使用丁基锂的反应体系以及溶剂等应当严格的无水无氧；
（7）丁基锂不要沾到或滴落到易燃物质上（如杜瓦品中的丙酮冷浴中）；
（8）取丁基锂的过程中会出现针头堵死的情况（空气湿度大时针头前方结固体或反口塞的橡皮屑被塞进了针头孔），必需头脑冷静，及时告诉陪同你一起操作的人妥善处理；
（9）一旦有丁基锂滴落到台面或地上，不要紧张，立即用石棉布或沙子覆盖。千万不要滴落到衣服或溶剂中；
（10）用量较大时推荐直接使用干燥洁净的不锈钢导管，通过可控制流速的合适的惰性气体的微小正压将丁基锂缓慢地滴加到反应体系中，随时中断的措施是适时的将不锈钢导管从丁基锂液面以下抽到液面以上；
（11）丁基锂的加入速度要严格控制，如天气湿度稍大的话，被冷冻的瓶子暴露在干冰-丙酮浴液面以上的部分其外壁会结很厚的冰霜，基本无法清楚观察反应瓶里反应的快慢情况。正丁基锂，化学式 C4H9Li。分子量64.06。无色液体。也有呈粉状者。在空气中易自燃。沸点80-90℃（0.013Pa），比重0.765(25℃)。遇水分解。溶于戊烷、己烷、苯等多数有机溶剂。在乙醚溶液中呈 五聚体，发生缓慢反应，生成乙氧基锂、丁烷和乙烯。约在100℃时缓慢分解，150 ℃时迅速分解，主要产物为丁烯、丁烷和 氢化锂。由金属锂与溴代丁烷或氯代丁烷在己烷或乙醚中经低温反应制得。为重要的有机合成试剂，亦用作异戊二烯、丁二 烯、苯乙烯等的聚合催化剂和火箭燃料组分等。正丁基锂溶液主要用于医药中间体，有机反应催化剂中阴离子聚合引发剂，同时还应用于农药、合成橡胶、香精合成、液晶材料等行业和领域。丁基锂在有机合成上用途非常广泛，增长碳链，是一种比较基础的实验室用产品。 1、金属化反应：R-H + n-Butyl-Li → R-Li + Butane，生成的物质烷基锂可与多种物质发生反应。 2、直接进行金属化反应：连接取代基的芳香化合物与正丁基锂反应，金属锂可连接到该芳香族化合物中。 3、亲核加成和取代反应 4、卤素-金属置换在氮气下，使纯乙醚与剪碎的锂丝冷至-10℃，开动搅拌，滴加溴丁烷的乙醚溶液。滴加完毕，缓缓温热到0-10℃，反应1-2h，过滤即得正丁基锂乙醚溶液（商品），产率80%-90%。遇水自燃物质与苯乙烯聚合可能爆炸浓度大于20%者在空气中自燃; 与水, 二氧化碳接触自燃; 遇热, 明火易燃库房通风低温干燥; 防水, 防二氧化碳干粉