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常用氧化剂——硫酸铜(CuSO4)
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探索常见氧化剂的奇妙伙伴——硫酸铜(CuSO4)
作为化学界的重要角色,硫酸铜(CuSO4),其分子式Cu2+S2O4,分子量159.61,CAS号7758-98-7,以其独特的性质在许多化学反应中大放异彩。
物理世界的硫酸铜
它以白色粉末的形式存在,加热至560℃,能分解成珍贵的氧化铜,具有3.6 g/cm3的密度。神奇的是,它能与水分子亲密互动,形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,而对丙酮和乙醚却敬而远之。
制备与应用
在实验室和工业界,无水硫酸铜和五水合硫酸铜都是常见的商品,前者可通过在干燥气氛中加热五水硫酸铜制得。无水硫酸铜需要特别注意在干燥条件下储存,以保持其活性。
催化之王
Cu2+的二价特性赋予硫酸铜强大的Lewis酸性,它在酸催化的反应中如虎添翼,如与重氮化合物的反应生成卡宾化合物,促进各种卡宾反应。在对甲基苯磺酸的陪伴下,硫酸铜协助邻二醇在丙酮中实现缩醛保护,彰显其酸性特质。
叠氮与炔类的世界
硫酸铜在叠氮化合物合成和偶极环加成反应中也大显身手。通过与抗坏血酸钠盐协同,硫酸铜可将Cu2+还原为Cu+,催化叠氮化合物与炔类的化学反应。
氧化剂的秘密武器
在高锰酸钾-五水硫酸铜体系中,硫酸铜的氧化性得以展现,它能够转化硫醇、伯胺、伯醇和仲醇,甚至在四氢吡喃的反应中,只需6小时,就能生成宝贵的δ-戊内脂产物。
绿色化学的新领域
近年来,硫酸铜在C-N交叉偶联反应中的潜力逐渐被挖掘。在硫酸铜与1,10-菲咯啉的催化下,炔基溴与对甲基苯磺酰胺进行脱溴化氢偶联,创造出新的炔胺化合物。
分子重组的魔术师
Mitkin等科学家发现,通过光敏化剂苯乙酮和光的作用,硫酸铜能促进N-甲基-5,5-二苯基-5,6-二氢吡啶-2-酮分子骨架的重排,产生丰富的三元环和五元环产物,效率极高。
还原反应的助手
在 Corey 等人的研究中,硫酸铜作为还原剂,能加速不饱和羧酸中C=C双键还原的速度,增强化学反应的效率。
总的来说,硫酸铜(CuSO4)不仅是氧化过程中的得力助手,也是众多化学反应中的关键催化剂,它的多功能性与广泛应用令人瞩目。
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