硫酸铜 CuSO4
【英文名称】Copper(II) Sulfate
【分子式】CuSO4
【分子量】159.61
【CAS号】7758-98-7
【缩写和别名】无水硫酸铜
【物理性质】白色粉末,加热560℃分解为氧化铜,d 3.6 g/cm3。能吸收水分子变成一水合硫酸铜或五水合硫酸铜。溶解于水和甲醇,微溶于乙醇,不溶于丙酮和乙醚。
【制备和商品】 国内外试剂公司均有销售,商品有无水硫酸铜和五水合硫酸铜。将五水硫酸铜在干燥气氛中加热275℃保持两天,可制得无水硫酸铜。
【注意事项】五水硫酸铜可在空中储存,但无水硫酸铜应在干燥气氛中保存。
硫酸铜是常见的二价铜盐之一,Cu2+具有Lewis酸性,因此能促进许多酸催化的反应过程。Cu2+作为典型的过渡金属离子,通过多种价态参与许多氧化还原过程。Cu2+能与重氮化合物反应生成类卡宾化合物,进而催化卡宾的各种反应。
在硫酸铜和对甲基苯磺酸存在下,邻二醇在丙酮中回流5h得到缩醛。这一反应可以用来保护邻二醇的羟基,体现了硫酸铜的Lewis酸性质。
硫酸铜可以用于叠氮化合物的合成。例如:苄胺在硫酸铜催化下,用三氟甲磺酸酐和叠氮化钠处理,可以将苄位的氨基换为叠氮基。
硫酸铜还能用于叠氮化合物与炔类的偶极环加成反应。在这类反应中,常常会加入抗坏血酸钠盐作为还原剂,将二价铜还原为一价铜。
与其它二价铜盐一样,硫酸铜也能催化重氮化合物的反应。例如:2-重氮丙酸乙酯在硫酸铜存在下,生成的卡宾对苯乙烯基甲基醚的双键加成,构成三元环结构。由于硫酸根的弱配位性,铜类卡宾中间体的亲电性会相对较强。
如果让类卡宾中间体进攻水中的O-H键,则可以得到α-羟基酯类化合物,该反应具有很高的效率,可在30 min内完成。如果加入手性配体,则可以生成具有对映选择性的产物。
芳基重氮盐在硫酸铜存在下,可以与溴化钠发生溴代反应。其中重氮盐由芳香胺与亚硝酸反应原位制得。
硫酸铜中的二价铜离子具有一定氧化性,常用于某些氧化过程。高锰酸钾-五水硫酸铜体系就是一个很有用的氧化体系,它能将硫醇氧化成二硫化合物,将伯胺氧化成偶氮化合物,将伯醇氧化成醛,将仲醇氧化成酮等。四氢吡喃在高锰酸钾-五水硫酸铜体系中室温下反应6h,可以得到δ-戊内脂产物。
近些年来,硫酸铜在C-N交叉偶联反应中的潜力逐渐被发掘出来。例如:炔基溴在硫酸铜/1,10-菲咯啉体系催化下,可以与对甲基苯磺酰胺的氨基脱溴化氢偶联得到炔胺化合物。
Mitkin等还发现:在硫酸铜存在下,以苯乙酮为敏化剂,用光照射N-甲基-5,5-二苯基-5,6-二氢吡啶-2-酮能够使分子骨架发生重排,高产率地得到三元环并五元环的体系。
硫酸铜还可以用到某些还原反应当中。例如:Corey等用肼还原不饱和羧酸中的C=C双键时,加入硫酸铜可以提高反应的速度。