正丁基锂 (n-Butyllithium) 的基本属性、主要用途、合成路线、使用注意事项及运输与存储

一、基本属性

正丁基锂(n-Butyllithium，化学式 C4H9Li)是一种有机金属化合物，属于锂的有机化合物之一，通常为无色或微黄色的液体。它是重要的有机反应试剂，具有高度的反应性和强烈的碱性。

正丁基锂名称

中文名： 正丁基锂

英文名： butyllithium

中文别名： 1-丁基锂 | 丁基锂

CAS号： 109-72-8

正丁基锂物理化学性质

密度： 0.68 g/mL at 20 °C

沸点： 60-80 ºC

熔点： -95 °C

分子式： C4H9Li

分子量： 64.055

闪点： -21 ºC

精确质量： 64.086426

LogP： 1.75410

外观性状： 透明黄色溶液

储存条件

储存注意事项 储存于阴凉、干燥、通风良好的专用库房内，远离火种、热源。库温不超过30℃，相对湿度不超过80%。包装必须密封，切勿受潮。应与酸类、醇类等分开存放，切忌混储。不宜大量储存或久存。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

稳定性

1.正丁基锂溶液暴露于空气或湿气时易起火。对正丁基锂的操作应在与水蒸气和O2隔离后进行，并穿戴好护目镜、防腐手套等安全装备。一旦着火，应用干粉灭火器扑灭，千万不可使用含水或氯代烷烃的灭火器。正丁基锂参与的反应应在隔绝空气和湿气的氮气或氩气保护下，使用时一定要小心谨慎。

2.稳定性 稳定

3.禁配物 酸类、醇类、水、空气、卤素类和胺类

4.避免接触的条件 潮湿空气

5.聚合危害 不聚合

6.分解产物 氧化锂

水溶解性： 剧烈反应

二、主要用途

正丁基锂广泛应用于有机合成、聚合反应、金属有机化学等多个领域。它是一个非常强的核磁共振(NMR)试剂、金属化学试剂及有机合成中常用的试剂。

1. **有机合成**

正丁基锂最常见的应用是作为强碱性试剂和亲核试剂，在有机化学反应中广泛应用。它可以用于：

- **去质子化反应**：用于脱氢或去质子化反应，生成碳负离子(如烯烃负离子)，这些负离子常用于与亲电试剂反应。

- **格氏试剂的合成**：正丁基锂常用来合成格氏试剂(R-Mg-X)，例如通过与卤代烃反应，得到相应的格氏试剂。

- **加成反应**：与醛、酮等化合物发生亲核加成反应。

2. **聚合反应**

正丁基锂是链增长型聚合反应中非常重要的催化剂。它可以引发许多单体的聚合，尤其在聚合反应中用作活性链引发剂。正丁基锂的强碱性使其在控制聚合反应的链终止和分支结构方面非常有效。

3. **金属有机化学**

在金属有机化学领域，正丁基锂常用来合成金属有机化合物。它可以用来与金属卤化物反应生成金属有机化合物。例如，它可以用来合成有机锂化合物，其中锂作为金属中心。

4. **用于合成有机锂试剂**

由于正丁基锂的高反应性，它在合成其他有机锂试剂(如苯基锂、环己基锂等)时被广泛应用。这些有机锂试剂在有机合成中也具有重要的应用。

三、合成路线

正丁基锂的合成一般通过锂金属与正丁烷反应制得，通常是在溶剂(如四氯化碳或醚类溶剂)中进行反应。

**合成方法**：

1. **锂与正丁烷反应**

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。

2. **使用其他卤代烃**

另一种常见的合成方法是通过正丁烷与锂卤化物的反应。通常使用氯化锂(LiCl)或溴化锂(LiBr)作为锂源，在溶剂(如四氯化碳)中反应，得到正丁基锂。

3. **溶剂的选择**

常见的溶剂有醚类溶剂(如二乙醚、四氯化碳等)，这些溶剂可以有效溶解正丁基锂并促进反应的进行。

四、使用注意事项

正丁基锂是一种高度反应性的化学品，其使用时必须采取严格的安全措施：

1. **与水接触时反应剧烈**

正丁基锂与水接触时会剧烈反应，生成氢气并放出大量热量，可能引发火灾或爆炸。因此，必须避免正丁基锂与水、湿气或潮湿的空气接触。在使用时要保持干燥，并严格控制操作环境的湿度。

2. **有强烈的碱性和腐蚀性**

正丁基锂的强碱性和腐蚀性使其对皮肤、眼睛和呼吸道产生刺激或损伤。在操作时必须穿戴防护装备，包括防护手套、防护眼镜和实验服。

3. **避免与氧气接触**

正丁基锂易与空气中的氧气反应生成过氧化物，因此需要在惰性气体(如氮气或氩气)氛围中存储和操作。

4. **安全处置**

正丁基锂必须以正确的方式进行废弃物处理。不可直接丢弃到环境中，因为它与水反应后会生成氢气和氢氧化锂，这些产物对环境有害。

5. **小心操作**

使用时要特别注意反应的温度控制，避免过高温度导致反应失控。操作时需在通风良好的实验室中进行，避免产生有害气体。

五、运输与存储

1. **运输要求**

正丁基锂的运输必须遵循危险化学品运输的相关规定。运输时应使用耐腐蚀、密封的容器，防止泄漏。运输过程中需要避免阳光直射，避免与水源接触，并应配备适当的应急设备。

2. **存储要求**

正丁基锂应存储在干燥、阴凉和通风良好的地方，避免接触湿气或空气中的水分。存储容器应密封良好，并且应使用惰性气体(如氮气)保护，防止其与空气中的氧气反应。

3. **包装要求**

正丁基锂通常储存在金属瓶或玻璃瓶中，瓶内充满惰性气体以避免氧化。瓶口应进行密封处理，并标明危险性警示。

4. **存储温度**

存储温度通常应保持在低温环境中(常温或更低)，避免高温引发的反应。储存容器应能够耐高温，以保证物质的稳定性。

六、结语

正丁基锂作为一种重要的有机金属试剂，广泛应用于有机合成、金属有机化学和聚合反应中。由于其强碱性和高度反应性，使用和储存时需特别小心，遵循严格的安全规范。通过适当的合成方法，可以高效地制备正丁基锂，并在化学研究和工业生产中发挥重要作用。