Unter Butyllithium versteht man in der Regel n-Butyllithium (n-BuLi), eine metallorganische Verbindung des Elements Lithium. Daneben gibt es noch die isomeren Formen sec-Butyllithium und tert-Butyllithium. Die Basizität nimmt in der Reihe n-Butyllithium < sec-Butyllithium < tert-Butyllithium zu. Dieser Artikel beschäftigt sich jedoch nur mit n-Butyllithium.

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Gewinnung und Darstellung

Die Synthese erfolgt analog zur Herstellung von Grignard-Verbindungen durch Reaktion von 1-Brombutan mit Lithium (Pulver) in Diethylether:

$\mathrm{2 \ Li + C_4H_9Br \longrightarrow LiC_4H_9 + LiBr}$

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Reines n-Butyllithium ist ein Feststoff und äußerst pyrophor. Daher ist es im Handel als leicht gelbe Lösung erhältlich, wobei Konzentrationen von 1,6 bis 10 mol/L in n-Hexan üblich sind. Ether-artige Lösungsmittel wie THF oder Diethylether sind als Lösemittel für n-BuLi ungeeignet, da sie langsam zersetzt würden.

Chemische Eigenschaften

Durch die große Elektronegativitätsdifferenz zwischen Kohlenstoff (2,55) und Lithium (0,98) ist die Bindung zwischen C und Li stark polarisiert. Aufgrund der Reaktionen von n-BuLi könnte man davon ausgehen, dass sich n-BuLi aus dem Butylanion und dem Lithiumkation zusammensetzt, also eine Ionenbindung besitzt. Diese Annahme ist jedoch falsch: n-BuLi ist nicht ionisch. Als Feststoff und sogar als Lösung existiert n-BuLi, wie die meisten Organolithiumverbindungen, als Molekülgruppen mit kovalenten Bindungen zwischen Lithium und Kohlenstoff. Im Falle von n-Buli sind diese tetramerisch (in Ether) oder hexamerisch (in Cyclohexan) angeordnet.

Reaktionen

Lithium-Halogen-Austausch: Das Halogen in einer Verbindung kann gegen Lithium ausgetauscht werden. Dieses ergibt Reagenzien mit nukleophilen Kohlenstoffzentren, welche für die Herstellung von zahlreichen Verbindungen verwendet werden können. Den Austausch nimmt man in der Regel in Ether bei −78°C vor:

$\mathrm{LiC_4H_9 + ArI \longrightarrow LiAr + C_4H_9I}$

Als starke Base (die konjugierte Säure ist Butan!) kann n-BuLi Amine und aktivierte C-H-Verbindungen deprotonieren:

$\mathrm{LiC_4H_9 + R{-}H \rightleftharpoons C_4H_{10} + R{-}Li}$

n-Buli kann für die Herstellung von bestimmten Aldehyden und Ketonen aus disubstituierten Amiden verwendet werden:

$\mathrm{LiC_4H_9 + RCONMe_2 \longrightarrow LiNMe_2 + RCOC_4H_9}$

Organolithiumverbindungen sind auch für die großtechnische Herstellung von Alkenen von Bedeutung. Wenn n-BuLi nämlich erhitzt wird, findet eine Elimination an der ß-Position statt, die zu Buten und Lithiumhydrid führt:

$\mathrm{LiC_4H_9 \longrightarrow LiH + CH_2{=}CHCH_2CH_3}$

Verwendung

n-BuLi hat in der modernen synthetischen organischen Chemie große Bedeutung als ultrastarke Base bzw. als Lithiierungsreagenz erlangt. So wird z. B die häufig verwendete Base Lithiumdiisopropylamid (LDA) in der Regel in situ durch Deprotonieren von Diisopropylamin mit n-BuLi in THF hergestellt.

Sicherheitshinweise

Wie bereits erwähnt, ist reines n-BuLi äußerst pyrophor. Aber auch die Lösungen, insbesondere wenn sie höher konzentriert sind, können sich spontan entzünden. Sie reagieren zudem heftig mit Wasser zu Lithiumhydroxid und Butan. Durch längeres Stehen kann sich daher in den Lösungen ein Niederschlag bilden, der durch Eindringen von Feuchtigkeit entsteht. Es kann sich aber auch um Lithiumhydrid handeln, da n-BuLi sehr langsam in Buten und LiH zerfällt.

Quellen

↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f BGIA GESTIS Stoffdatenbank: http://www.hvbg.de/d/bia/gestis/stoffdb/index.html. 28. Feb. 2007

Kategorien: Feuergefährlicher Stoff | Ätzender Stoff | Umweltgefährlicher Stoff | Metallorganische Verbindung | Lithiumverbindung

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