N-Butyllithium

n-Butyllithium
Image illustrative de l'article N-Butyllithium
Image illustrative de l'article N-Butyllithium
Modèle 3D d'un hexamère de n-butyllithium (haut) et formule plane du n-butyllithium (bas).
Identification
Nom UICPA Butyllithium,
Tétra-μ3-butyl-tétralithium
Synonymes

BuLi

No CAS 109-72-8
No EINECS 203-698-7
PubChem 61028
ChEBI 51469
SMILES
InChI
Apparence solide cristallin incolore, instable et obtenu habituellement en solution légèrement jaune
Propriétés chimiques
Formule brute C4 H9 Li   [Isomères]
Masse molaire [1] 64,055 ± 0,006  g/ mol
C 75 %, H 14,16 %, Li 10,84 %,
Propriétés physiques
fusion −95 °C (solution à 15 % dans l' hexane) [2]
ébullition 69 °C (solution à 15 % dans l'hexane) [2]
Solubilité violente décomposition dans l'eau,
soluble dans l' éther, le THF, le cyclohexane. Réagit violemment avec les solvants protiques et les solvants chlorés.
Masse volumique 0,68 g·cm-3 (solution à 15 % dans l'hexane, 20 °C) [2]
d'auto-inflammation 240 °C (solution à 15 % dans l'hexane) [2]
Point d’éclair −22 °C (solution à 2,5 mol·L-1 dans l'hexane) [2]
Limites d’explosivité dans l’air LIE=1,2 % vol. ; LSE=7,8 % vol. (solution à 15 % dans l'hexane) [2]
Pression de vapeur saturante 16,3 kPa (solution à 15 % dans l'hexane, 20 °C) [2]
Précautions
SGH [2]
SGH02 : Inflammable SGH05 : Corrosif SGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique SGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H225, H250, H304, H314, H336, H361, H373, H411, P210, P222, P231, P261, P273, P422,
SIMDUT [3]
B6 : Matière réactive inflammable
B6,
Directive 67/548/EEC [2], [4]
Corrosif
C
Facilement inflammable
F
Dangereux pour l’environnement
N


Transport [2]
X333
    3394   
Composés apparentés
Isomère(s) t-BuLi, s-BuLi

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
Bouteilles de n-butyllithium dans l' heptane.

Le n-butyllithium, abrégé n-BuLi, est un composé chimique de formule LiCH2–CH2–CH2–CH3, isomère du sec-butyllithium et du tert-butyllithium. C'est le plus utilisé des réactifs organolithiens [5]. Il est largement utilisé comme amorceur de polymérisation dans la production d' élastomères tels que le polybutadiène (BR) ou le styrène-butadiène-styrène (SBS), et comme base forte ( superbase) en synthèse organique, tant à l'échelle industrielle qu'à celle du laboratoire.

Le n-butyllithium est disponible dans le commerce en solution (à 15 %, 20 %, 23 %, 24 %, 25 %, 2 M, 2,5 M, 10 Metc.) dans des hydrocarbures ( pentane, hexane, cyclohexane, heptane, toluène) mais pas dans les éthers tels que l' éther diéthylique et le tétrahydrofurane (THF), car il réagit avec ces derniers à température ambiante. La production et la consommation mondiales annuelles de n-butyllithium sont d'environ 900 tonnes [5].

Bien qu'il s'agisse d'un solide incolore, le n-butyllithium se présente généralement sous la forme d'une solution, jaune pâle dans les alcanes. De telles solutions sont stables indéfiniment si elles sont correctement stockées [6] mais, en pratique, elles se dégradent progressivement ; un fin précipité blanc d' hydroxyde de lithium LiOH se dépose, et la couleur vire à l'orange.

Structure et liaison

Article principal : Organolithien.

Le n-BuLi est sous forme de cluster à l'état solide et en solution dans la plupart des solvants. Cette tendance à s'agréger est commune aux composés organolithiens. Ces agrégats sont maintenus compacts par les liaisons covalentes délocalisées entre le lithium et le carbone terminal des chaînes butyle [7]. Dans le cas du n-BuLi, les clusters sont des tétramères (dans l'éther diéthylique) ou des hexamères (dans l'hexane). Les clusters tétramères ont une structure de cubane distordu avec les atomes de lithium et des groupes méthylène CH2 disposés alternativement sur les sommets. Une description équivalente est de voir le tétramère comme un tétraèdre Li4 interpénétré par un autre tétraèdre [CH2]4. Les liaisons à l'intérieur du cluster sont du même type que celles décrites pour le diborane ( liaisons à trois centres et deux électrons), mais sont plus complexes puisqu'elles impliquent huit atomes. Reflétant son caractère déficitaire en électron, le n-butyllithium est très réactif vis-à-vis des bases de Lewis.

Du fait de la grande différence d' électronégativité entre le carbone (2,55) et le lithium (0,98), la liaison LiC est fortement polarisée. La séparation des charges est estimée entre 55 et 95 %. Ainsi, même si pour des raisons pratiques, n-BuLi est souvent considéré comme un réactif qui agit via l' anion butyle, n-Bu, avec le cation Li+, ce modèle est incorrect, n-BuLi n'est pas ionique.

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