L' n-butillitio è uno tra i più importanti composti litio-organici che ha formula CH3CH2CH2CH2Li utilizzato nella polimerizzazione anionica vinilica
Proprietà
Si presenta come un liquido incolore, instabile e commercializzato in soluzione di alcani, prevalentemente esani, a varie concentrazioni dove assume colorazione gialla.
Le soluzioni più diluite sono relativamente stabili ma quelle concentrate danno luogo alla decomposizione termica per dare 1-butene e idruro di litio secondo la reazione:
CH3CH2CH2CH2Li → CH3CH2CH=CH2 + LiH
L'idruro di litio prodotto è un materiale piroforico.
L'n-butillitio è una base forte, un energico nucleofilo e un buon riducente a causa della natura altamente polare del legame carbonio-litio. Come altri composti litio-organici l'n-butillitio tende ad aggregarsi. In solventi idrocarburici a – 40°C esiste principalmente come ottamero. Tuttavia, aumentando la temperatura, diventa predominante un aggregato esamero. A seguito di aggiunta di tetraidrofurano o etere etilico la specie più comune è il tetramero con quattro molecole di solvente coordinate. Aumentando la concentrazione di etere il tetramero si disaggrega parzialmente e si forma un dimero tetrasolvatato.
Sintesi
Può essere preparato, con resa elevata, a partire da 1-clorobutano o 1-bromobutano e litio metallico in etere etilico anidro o solventi idrocarburici:
CH3CH2CH2CH2Cl + 2 Li → CH3CH2CH2CH2Li + LiCl
Reazioni
L'n-butillitio reagisce con:
- acqua dà luogo alla formazione di n-butano e idrossido di litio:
CH3CH2CH2CH2Li + H2O → CH3CH2CH2CH3 + LiOH
- l'etino in presenza di tetraidrofurano per dare acetiluro di litio e n-butano:
CH3CH2CH2CH2Li + HC≡CH + CH3CH2CH2CH2Li → HC≡CLi + CH3CH2CH2CH3
- bromuri o ioduri alchilici per dare bromobutano (iodobutano) e un composto litio-organico:
CH3CH2CH2CH2Li + RBr → CH3CH2CH2CH2Br + RLi
- biossido di carbonio per dare pentanoato di litio:
CH3CH2CH2CH2Li + CO2 → CH3CH2CH2CH2COOLi
Usi
L' n– butillitio è utilizzato per la sua capacità di generare altri composti litio-organici funzionalizzati mediante metallazione. Le reazioni di metallazione si basano sulla capacità dell'n-butillitio di deprotonare i protoni debolmente acidi presenti in aldeidi, chetoni, solfoni, nitrili e altri composti.
È utilizzato quale iniziatore nella polimerizzazione vinilica grazie alla scissione di una parte di molecole che porta alla formazione del carbanione CH3CH2CH2CH2– . Esso attacca il doppio legame di un alchene. Un esempio è l'attacco all'etene che porta alla formazione di un altro carbanione nella fase di iniziazione:
CH3CH2CH2CH2– + CH2=CH2 → CH3CH2CH2CH2CH2CH2–
La reazione prosegue nella fase di propagazione con formazione di catene sempre più lunghe.
La terminazione avviene quando si aggiunge una specie protica come H2O o NH3 nel sistema di reazione.
