tert-Butil lítio ou t-BuLi

Ben Valsler

Esta semana, Katrina Krämer fala de um pesquisador que está esperando para domar um perigoso reagente com salgado solventes.

Katrina Krämer

Existem alguns produtos químicos que você realmente não quer mexer com – dioxygen difluoride, por exemplo, que reage violentamente em contacto com todos os tipos de compostos, mesmo em -180°C; azida de sódio ou de mercúrio, que não só detona sobre o menor provocação, mas também vaza tóxicos compostos de mercúrio quando explode. Felizmente, estas são curiosidades químicas, algo que os pesquisadores fizeram uma vez, mas são improváveis de fazer novamente (por uma boa razão). No entanto, outros compostos perigosos são tão úteis que os químicos não conseguem tirar as mãos deles. Um deles é o lítio terc-butílico, também chamado t-BuLi: um agrafo para químicos sintéticos que tem um lado pirofórico para ele.

como um químico organometálico de grupo principal, Eva Hevia da Universidade de Strathclyde não só trabalhou com T-BuLi, mas também com um monte de outros compostos de lítio alquilo.

Eva Hevia

Organolithium compostos são amplamente utilizados em todo o mundo e não apenas na academia – em maio industrial e comercial situações estes reagentes são essenciais. Eu acredito que são 90-95 por cento dos medicamentos que são fabricados por empresas farmacêuticas, eles exigem, pelo menos em um passo de sua síntese, o uso desses reagentes. Assim, as implicações para a sociedade, e também para a economia, são vastas.

Katrina Krämer

estes compostos permanecem populares em parte devido à grande polaridade através da ligação lítio-carbono, o que os torna extremamente reativos.

Eva Hevia

mas, é claro,a reactividade vem sempre com uma troca. O comércio aqui é que esses reagentes às vezes sofrem de baixa selectividade; às vezes eles limitam muito o tipo de substratos que podem ser compatíveis com. Então, para tentar superar essas limitações, em muitos casos você tem que usar esses reagentes sob temperaturas muito baixas, com solventes que são relativamente tóxicos e você tem sempre que usá-los na ausência de ar ou umidade, porque eles se decompõem muito rapidamente. E de fato, muitos deles são pirofóricos, então você tem que ter muito cuidado com a forma como você manipula esses reagentes. Isso pode ser particularmente desafiador quando estamos olhando para reações em maior escala em um cenário industrial.

Katrina Krämer

lítio é um dos elementos que realmente quer se livrar de um de seus elétrons, que empurra para o carbono vizinho. Mas o que realmente torna t-BuLi reativo, comparado com seu primo linear muito mais amigável n-butil lítio, é que o carbono terciário não gosta de lidar com o elétron excedente do lítio. Estar rodeado por três grupos de metilo que já são doadoras de elétrons levemente mais o elétron extra significa que o carbono central tem um monte de carga negativa localizada. Consequentemente, t-BuLi é altamente básico e arranca protões de tudo o que pode alcançar: de compostos orgânicos ligeiramente ácidos a solventes comuns como tetrahidrofurano ou éter dietílico, e, claro, água.

mesmo pequenas quantidades de água (como vapor de água no ar) e oxigênio são suficientes para produzir uma reação violenta. Após o contato com o ar, t-BuLi espontaneamente explode em chamas laranja brilhantes. Uma vez que t-BuLi também reage com a maioria dos solventes, as empresas químicas vendem-no como uma solução diluída em hexano não reativo ou pentano, ambos os quais também são inflamáveis. Isto significa que se houver um incêndio de organolítio, normalmente também há algum tipo de solvente inflamável na mistura.

o trágico caso do estudante da UCLA, Sheri Sangji, que morreu em 2009 de grandes queimaduras após um experimento envolvendo grandes quantidades de T-BuLi deu errado, deve lembrar a todos os químicos que este composto precisa ser tratado com respeito. Os investigadores que trabalham com T-BuLi devem respeitar medidas de segurança rigorosas: a utilização de pequenas quantidades e a realização de reacções sob exclusão do ar e da humidade, enquanto vestem roupas não inflamáveis e têm um colega de laboratório preocupado e um chuveiro de emergência nas proximidades são os requisitos mínimos de manuseamento seguro de t-BuLi.

embora as lithias de alquilo sejam reagentes potentes, elas também são propensas a reações laterais, formando subprodutos inúteis. Isto, além das preocupações de segurança, é por isso que os químicos geralmente realizam reações a -78°C e mantêm uma atmosfera de gás inerte dentro dos recipientes de reação para manter fora o ar e a umidade.

Eva Hevia

E suponho que o desafio final neste tipo de química é como podemos usá – los em uma atmosfera normal, sem a presença de argônio ou gás nitrogênio – sob o ar-e como podemos tornar esses reagentes compatíveis com solventes que são ambientalmente benignos. E o que descobrimos é que se usarmos solventes eutéticos profundos como meio alternativo – e um solvente eutético profundo é um novo tipo de solvente, relacionado com líquidos iônicos, que são ambientalmente benignos, constituídos por componentes biodegradáveis e biorenováveis – se usarmos este tipo de solventes podemos ativar solventes organolíticos de tal forma que as reações aconteçam extremamente rapidamente à temperatura ambiente. Porque eles são muito rápidos, você não precisa usar uma atmosfera inerte, e você pode tornar essas reações compatíveis com água ou umidade.

Katrina Krämer

solventes eutéticos profundos são misturas de diferentes sais que são líquidos à temperatura ambiente. Enquanto a maioria dos compostos iônicos tem um ponto de fusão muito alto (cloreto de sódio, por exemplo, relógios em um pouco acima de 800 graus), misturar os sais certos nas quantidades certas faz uma eutética – uma mistura que se derrete a uma temperatura muito mais baixa do que seus componentes individuais. Estes solventes bastante incomuns são não-tóxicos e bastante baratos – um dos compostos que a equipe de Hevia USA é o cloreto de colina, um aditivo para a alimentação de Galinhas.

In deep eutectic solvents, organolithium reactions are much faster than in any other solvent. Isto sugere que os compostos de alquil lítio, já altamente reativos, estão se tornando mais reativos na mistura de solventes salgados, o que parece contraintuitivo. Como é que a equipa da Hevia não tinha necessidade de controlar a reacção arrefecendo-a ou conduzindo-a em atmosfera inerte?

Eva Hevia

quando trabalha nestes sistemas, o principal inimigo das suas reacções é a hidrólise ou decomposição do seu reagente organometálico. Então nós o ativamos de uma maneira que possamos superar este caminho de decomposição. Ao mesmo tempo, sintonizamos sua seletividade, então estamos encontrando no tipo de reações que estamos olhando que estamos obtendo melhores seletividade do que quando usamos solventes convencionais.

Katrina Krämer

porque eles são compostos de íons, solventes eutéticos profundos são muito bons em estabilizar moléculas carregadas ou altamente polares; mas exatamente como eles trabalham sua magia ainda não é clara. Hevia acha que os solventes salgados também poderiam domar outros reagentes organometálicos mais espirituosos.

Eva Hevia

alguns dos nossos trabalhos iniciais mostraram que podemos usar reagentes Grignard que também são muito fundamentais e muito importantes em síntese. E parte do trabalho que está sendo realizado atualmente em nossos grupos de pesquisa mostra que esses solventes também oferecem grande potencial para reagentes organo-zinco que novamente são amplamente utilizados em muitos processos de formação de ligação carbono-carbono, e eles também são muito reativos na presença de ar e umidade. Portanto, acho que há duas maneiras de olhar para este trabalho.: primeiro, nós estamos desenvolvendo novos métodos para usar estes reagentes sob ambientalmente benigna condições, mas, em segundo lugar – e isso é algo que eu realmente quero enfatizar – estamos ativando estes reagentes organometálicos, se este é organo-lithiium, de zinco ou de magnésio, para fazê-los funcionar ainda melhor do que quando usamos atmosfera inerte ou condições de solventes orgânicos voláteis.

Katrina Krämer

Embora os químicos ainda precisará lidar com t-BuLi e seus irmãos com cuidado, profundo eutética solventes podem ajudá-los a guia de t-BuLi da bala de canhão reatividade com mais de seta-como a precisão.

Ben Valsler

that was Katrina Krämer, speaking with Eva Hevia from the University of Strathclyde about terc-butyl lithium or t-BuLi. Na próxima semana, Brian Clegg está de volta com uma família de compostos com alguns usos concernentes.

Brian Clegg

eles são notavelmente construtivos-raramente diretamente de uso eles mesmos, mas cada um é um importante contribuinte de blocos de construção para outros compostos. Infelizmente, porém, alguns desses produtos finais podem ser utilizados em armas químicas.

Ben Valsler

Junte-se a Brian na próxima semana para saber mais. Até lá, avisa-nos se houver alguma coisa que queiras que enviemos por e – mail. [email protected] ou tweet @chemistryworld. Sou o Ben Valsler, obrigado por me ouvires.