还在担心使用丁基锂会着火？此计，可护你周全

提到化学这个学科，很多非化学专业的人脑海中大抵会立刻映现两个词：有毒（toxic）、易爆炸（explosive）。谍战剧、推理小说看多了的人，甚至还会给学化学的人赋予一种传奇而朦胧的色彩：绝命毒师、爆破专家。

的确，这两个问题在接触化学时经常需要面对。相比之下，前者相对可控，做好安全防范即可避免事故；后者也绝非无力操控，但不确定因素较多。爆炸的前提是达到可燃烧的条件，即满足燃烧三要素：可燃物、助燃物（一般是空气、氧气）以及着火源（温度达到着火点）；除此之外，还需要在短时间、有限空间内迅速燃烧，瞬间释放巨大的能量，造成体系内温度与压力急剧升高。

无论是学术研究还是企业研发、生产，实验室安全一直是各个领域重点关注的问题。历史上层出不穷的安全事故时刻在为大家敲响警钟，有些甚至还会导致人员伤亡，带来惨痛的代价。与企业、大型工厂相比，学校实验室开设的反应规模小，能量相对低，理论上讲危险性应该更小，但由于人员更加密集，安全管理有时落实不到位，导致事故对人身造成的伤害往往更严重。

中国石油大学的刘义教授曾经对中国大陆2000~2018年间高校及研究所实验室发生的安全事故进行统计和分析，并在学术期刊‌上发表了一篇文章。对于不同类型的实验室及事故，化学实验室以碾压性的优势高居榜首。而在所有事故当中，火灾和爆炸占总数的82%。

2000~2018年高校及研究所实验室安全事故的实验室类型分布（图片来源：参考资料[1]）

2000~2018年高校及研究所实验室安全事故的事故类型统计（图片来源：参考资料[1]）

今天来聊聊化学品中可能诱发火灾和爆炸的常客——丁基锂。这类试剂可作为强Brønsted碱或亲核试剂，广泛应用于有机合成、小分子药物研发及生产、材料科学研究等诸多领域。基于不同的分子结构，丁基锂还可分为正丁基锂（n-BuLi）、仲丁基锂（sec-BuLi）、异丁基锂（iso-BuLi）和叔丁基锂（t-BuLi），其中正丁基锂与叔丁基锂使用相对频繁。

不同种类丁基锂的分子结构

丁基锂通常会制成一定浓度的戊烷、己烷或庚烷溶液密封保存，具有很强的腐蚀性，对水汽、氧气十分敏感，接触空气可发生自燃，遇水剧烈发生反应甚至迅速燃烧、爆炸，操作时需格外小心。

上述四种结构中，叔丁基锂的碱性最强，参与反应也最为剧烈，在有机化学研究中可谓骇人听闻。2008年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles, UCLA）化学与生物化学系的一名研究助理在取用叔丁基锂溶液时，不小心将充满叔丁基锂注射器的活塞抽离针筒，瞬间引发火灾，导致其全身40%的皮肤烧伤，最终因医治无效去世，年仅23岁。

使用叔丁基锂时操作不当引发的安全事故（图片来源：参考资料[2]）

实验可以重做，但生命不能重来。除了丁基锂，我们平日研究与工作中还有许多可能引发安全问题的危险化学品。若想规避这些风险，首先要学会识别危险化学品，做好充分的防护措施。目前已经商品化的化学品有几千万种，想要依靠人脑逐一记住哪些是危险化学品显然不切实际。为此，我们需学会查看化学品安全技术说明书（MSDS，欧洲国家通常使用SDS）。它是化学品生产或销售企业按法律要求向客户提供有关化学品特征的综合性法律文件，其中包含化学品的理化参数、燃爆性能、对健康的危害、安全使用贮存、泄漏处置、急救措施及有关的法律法规等十六项内容。

为了通俗、快速地提醒大家某一化学品可能存在的危害信息，并引起重视，全球化学品统一分类和标签制度（GHS）发布了九种象形图，如下图中第一个爆破的图形代表易爆炸、燃烧的火焰代表易燃烧、骷髅头骨代表有毒。这些象形图通常会在MSDS的第二部分（危险性概述）进行展示。

GHS发布的九种象形图

以正丁基锂（默克货号：302120，2.0 M in cyclohexane）为例，MSDS危险性概述的GHS标签要素中包含五种象形图。

除了做好安全防护，默克旗下的生命科学试剂品牌Sigma-Aldrich^®也在潜心开发更安全的化学试剂，为您的人身安全保驾护航。不会自燃的丁基锂便是在这样的理念下应运而生。

2018年，美国得克萨斯农工大学（Texas A&M University）的David E. Bergbreiter教授团队报道了一种新型的低聚物类溶剂——聚α-烯烃（PAO），该溶剂可用作传统有机锂试剂中戊烷、己烷或庚烷的替代溶剂，大大提升其操作安全性。PAO不易挥发、溶氧量低、闪电高，相应的丁基锂溶液与空气接触不会自燃，加入到水中亦是如此。

PAO可用作传统有机锂试剂中戊烷、己烷或庚烷的替代溶剂（图片来源：参考资料[3]）

传统的丁基锂试剂在存储过程中还会受到空气中水汽、氧气的影响而分解，导致其实际浓度日益偏低，组分也更加复杂。现如今，PAO也为以上问题提供了解决之道。不过，这类溶剂的粘度较高、流动性差，用于大规模的反应十分受限。

有鉴于此，默克研发团队与之合作，进一步对上述丁基锂试剂进行改良，将PAO用作己烷的混合溶剂，并不断优化两者的比例，粘度和反应活性都得到了明显的提升。目前，不会自燃的丁基锂已在默克官网（sigmaaldrich.cn）有售。

为了更好地回馈新老用户，我们还特别推出了Sure/Seal^TM包装产品促销活动，不会自燃的正丁基锂和叔丁基锂亦涵盖其中。您还可以扫描海报右下角的二维码获取参与活动产品的完整清单。活动期间，单笔订单购买Sure/Seal^TM包装合成试剂满3000元可获赠小米双肩包一个，满8000元可获赠小红盖毛绒玩具一个。

参考资料

[1] Mingqi Bai et al., Current status, challenges, and future directions of university laboratory safety in China. J. Loss Prevent Proc. 2022, 74, 104671.

[2] https://cen.acs.org/articles/87/web/2009/01/Researcher-Dies-Lab-Fire.html

[3] Thomas J. Malinski et al., Safer solvents for reactive organometallic reagents. Tetrahedron Lett. 2018, 59, 3926.