n-butillitio

N-butillitio
Nome IUPAC
1-litiobutano
Nomi alternativi
butil litio n-BuLi
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C4H9Li
Massa molecolare (u)	64,05
Aspetto	solido cristallino incolore e instabile
Numero CAS	109-72-8
Numero EINECS	203-698-7
PubChem	61028 e 53627823
SMILES	CCCC[Li] e [Li+].CCC[CH2-]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	0,68 (in solvente esano)
Costante di dissociazione basica a 298,15 K	>1021
Solubilità in acqua	reagisce violentemente, solubile in solventi organici apolari
Temperatura di fusione	−76 °C (197,15 K)
Temperatura di ebollizione	60-80 °C (333,15 - 353,15 con decomposizione K)
Tensione di vapore (Pa) a 293,15 K	17,3 kPa (in solvente esano)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	−21 °C (252,15 K)
Temperatura di autoignizione	240 °C (513,15 K)
Simboli di rischio chimico
Frasi H	225 - 250 - 260 - 304 - 314 - 336 - 361f - 373 - 411 - EUH014
Consigli P	210 - 222 - 223 - 231+232 - 370+378 - 422 [1][2]
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Il composto chimico n-butillitio (o n-butil litio) rappresenta il più importante reagente dei composti organometallici del litio. Viene ampiamente utilizzato come iniziatore della polimerizzazione di elastomeri quali il polibutadiene o il copolimero stirene-butadiene (SBR). La sua caratteristica basicità molto forte viene sfruttata in sintesi organica. La produzione mondiale annua di butil litio e altri organolitio è stimata in 1 800 tonnellate. A causa della sua instabilità all'aria, il butil litio viene normalmente commercializzato in soluzione organica, solitamente in esano, a diversa concentrazione oppure allo stato solido in atmosfera inerte protettiva.

A causa del carattere piroforico del butil litio e delle sue soluzioni, la determinazione delle proprietà chimico-fisiche richiede grande cura nella protezione dall'aria. Reagisce violentemente con l'acqua formando idrossido di litio fortemente corrosivo:

${\displaystyle {\ce {C4H9Li + H2O -> C4H10 + LiOH}}}$

n-BuLi reagisce anche con CO₂ per dare pentanoato di litio:

${\displaystyle {\ce {C4H9Li + CO2 -> C4H9CO2Li}}}$

A causa della forte differenza di elettronegatività fra gli atomi di carbonio e litio il legame C-Li è fortemente polarizzato, sebbene non sia ionico. La separazione di carica è stata stimata essere del 55-95 %. Nella descrizione pratica di alcune sintesi organiche spesso si usa indicare il composto come n-Bu^-Li⁺.

Allo stato solido e in soluzione il butil litio, come molti organolitio, esiste come cluster formato da legami covalenti Li-Li e Li-C. La forma principale è quella tetramera Li₄ che descrive un tetraedro con ai vertici atomi di litio legati al gruppo n-butilico. Il legame formatosi, a 4 centri/2 elettroni, rende la configurazione elettronica del litio più stabile. Tali strutture, allo stato solido, rendono conto della solubilità in solventi apolari di questi composti.

La stessa proprietà del litio di coordinare catene idrocarburiche multiple, usando i suoi orbitali non occupati, consente al butil litio di coordinare altri donatori σ in soluzione.

La classica reazione di sintesi sfrutta n-butil bromuro (o n-butil cloruro) e litio metallico:^[3]

2 Li + C₄H₉Br → C₄H₉Li + LiBr

La reazione è catalizzata dalla presenza di una impurezza di sodio (1%) presente nel litio. I solventi utilizzati per effettuare questa sintesi sono principalmente benzene, cicloesano, esano ed etere dietilico. Quando si utilizza BuBr il prodotto consiste in una soluzione omogenea contenente un cluster misto di BuLi e LiBr. Con LiCl si ottiene invece un precipitato di LiCl.

BuLi dà reazioni di doppio scambio con alogenuri alchilici, tipicamente con i bromuri, producendo nuovi organolitio:

C₄H₉Li + RBr → C₄H₉Br + RLi

Queste reazioni sono solitamente condotte in etere dietilico a -78 °C.

Una categoria simile di reazioni comprende la transmetallazione, dove due organometalli scambiano i loro componenti metallici. Molti esempi di tali reazioni implicano scambio del litio con lo stagno:

C₄H₉Li + (CH₃)₃Sn(C₆H₅) → C₄H₉Sn(CH₃)₃ + C₆H₅Li

Una delle proprietà del butil litio più sfruttate è la sua basicità: può deprotonare ogni idrocarburo la cui base coniugata è in qualche modo stabilizzata per delocalizzazione elettronica. Esempi includono alchil(o fenil)-acetileni, metil-fosfine e ferrocene. La stabilità termodinamica e la volatilità del butano spostano l'equilibrio verso i prodotti. La cinetica della basicità di BuLi dipende dal solvente utilizzato. Genericamente, la reazione acido-base viene così indicata:

C₄H₉Li + RH ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ C₄H₁₀ + R-Li

I ligandi che complessano Li⁺, come la tetrametilenediammina (TMEDA) e 1,4-diazobiciclo[2.2.2]ottano (DABCO), polarizzano il legame C-Li e accelerano la litiazione. Alcuni additivi favoriscono l'isolamento del derivato del litio, un noto esempio è rappresentato dal dilitioferrocene:

Fe(C₅H₅)₂ + 2 C₄H₉Li + 2 TMEDA → C₄H₁₀ + Fe(C₅H₄Li)₂(TMEDA)₂

Gli organolitio, incluso n-BuLi, possono essere utilizzati nella sintesi di aldeidi e chetoni. Un esempio è rappresentato dalla reazione con una ammide bisostituita:

RLi + R'CON(CH₃)₂ → (CH₃)₂NLi + R'C(=O)R

Gli organolitio sono utilizzati anche nella sintesi degli alcheni. Quando riscaldati, i composti litiorganici subiscono eliminazione del β-idrogeno producendo un alchene e idruro di litio:

C₄H₉Li + Δ → LiH + CH₃CH₂CH=CH₂

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su N-butillitio

• butillìtio, su sapere.it, De Agostini.
• (EN) butyllithium, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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