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銅酸化物は、陰イオンに銅(Cu) 原子を含む化合物の一種です。大きく分けて 2 つのタイプに分類できます。
1.無機銅酸塩：これらの化合物の一般式はXYCu m O nです。非化学量論的なものもあります。これらの化合物の多くは超伝導特性で知られています。[要出典]無機銅酸塩の例としては、テトラクロロド銅酸塩(II) またはテトラクロロ銅酸塩(II) ( [ Cu Cl 4 ] 2− ) があります。これは、+2 の酸化状態の銅原子が 4 つの塩化物イオンに囲まれた陰イオン性配位錯体です。
2.有機銅酸塩：これらは有機銅化合物で、一部は一般式[CuR 2 ] −で表され、銅の酸化状態は+1で、R基の少なくとも1つは任意の有機基であることができます。銅が有機基に結合していることを特徴とするこれらの化合物は、その反応性から有機合成で頻繁に使用されます。[要出典]有機銅酸塩の例としては、ジメチル銅酸塩(I)アニオン[Cu( CH 3 ) 2 ] −が挙げられます。
最も研究されている銅酸化物の 1 つは、高温超伝導材料であるY Ba 2 Cu 3 O 7です。この酸化物銅酸化物は、比較的高温で抵抗なく電気を伝導する能力があるため、広範囲にわたる研究の対象となっています。[要出典]
最も研究されていない銅酸塩の1つは、求核性の高い物質である[Cu(CH 3 ) 2 ] −です。この有機銅酸塩は、 Cormas-Grisius求電子ベンゼン付加反応に関与することで最もよく知られており、McLafferty転位によって形成される求電子性の高いベンゼン環に対する補完的な求核剤として機能します。
「銅酸塩」という用語は、銅を意味するラテン語「cuprum」に由来しています。この用語は主に酸化物材料、陰イオン性配位錯体、陰イオン性有機銅化合物の文脈で使用され、化学における銅の多様な役割を反映しています。この用語は主に、酸化物材料、陰イオン性配位錯体、陰イオン性有機銅化合物の 3 つの文脈で使用されています。[引用が必要]
酸化物銅酸塩
最も単純な酸化物ベースの銅酸塩の1つは、カリウム銅酸塩(III)KCuO 2です。この種は、ポリアニオン[CuO−2] n。そのため、この物質は酸化物銅酸塩に分類されます。この暗青色の反磁性固体は、過酸化カリウムと酸化銅(II)を酸素雰囲気中で加熱することによって生成されます。[1]
- K 2 O 2 + 2 CuO → 2 KCuO 2
アルカリ金属の他の銅酸化物(III)が知られています。さらに、KCuO 2 (銅酸カリウム(III))、RbCuO 2 (銅酸ルビジウム(III))、CsCuO 2 (銅酸セシウム(III))の構造も決定されています。[2]
KCuO 2は1952年にVK WahlとW. Klemmによって初めて発見され、彼らはこの化合物を酸素雰囲気中で酸化銅(II)と超酸化カリウムを加熱することによって合成しました。 [3]
- 2KO2 + 2CuO→ 2KCuO2 + O2
過酸化カリウムと銅粉末を加熱して合成することもできる。[4]
- KO 2 + Cu → KCuO 2
KCuO 2 は空気とかなりゆっくりと反応します。760 K (487 °C; 908 °F) で分解が始まり、975 K (702 °C; 1,295 °F) で色が青から薄緑に変わります。融点は 1,025 K (752 °C; 1,385 °F) です。[3] [4]
RbCuO 2（青黒色）とCsCuO 2（黒色）は、それぞれ酸素雰囲気中で675 K（402 °C; 755 °F）と655 K（382 °C; 719 °F）で、酸化ルビジウムと酸化セシウムを銅（II）酸化物粉末と反応させることによって製造できます。どちらもKCuO 2とは異なり、空気と速く反応します。[4]
実際、KCuO 2は非化学量論的化合物であるため、より正確な式はKCuO xであり、xは2に非常に近い。これにより結晶構造に欠陥が形成され、この化合物が還元される傾向につながる。[4]
銅酸ナトリウム(III) NaCuO 2は、次亜塩素酸塩または次亜臭素酸塩を使用してアルカリ性および低温条件下で水酸化銅を酸化することによって生成できます。 [5]
- 2 NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 ↓
- Cu(OH) 2 + 2 NaOH + NaClO → 2 NaCuO 2 + NaCl + H 2 O
銅酸化物(III)は水中では安定せず、水を酸化することもある。[5]
- 4 銅−2+ 2 H 2 O → 4 CuO + O 2 ↑ + 4 OH −
銅(III)酸ナトリウムは赤褐色ですが、酸化銅(II)に分解するにつれて徐々に黒くなります。[5]分解を防ぐために、光の当たらない低温で調製する必要があります。[要出典]
錯体
銅は、シアン化物、水酸化物、ハロゲン化物、アルキル、アリールなどの負に帯電した配位子と 多くの陰イオン性配位錯体を形成します。
銅(I)
銅(I)を含む銅酸塩は、 d 10配置を反映して無色になる傾向がある。構造は、直線 2配位、三方平面、および四面体分子幾何形状にわたる。例としては、直線[Cu Cl 2 ] −および三方平面[CuCl 3 ] 2−が挙げられる。[6]シアン化物は類似の錯体を与えるが、三アニオン性テトラシアノ銅酸塩(I)、[Cu( CN ) 4 ] 3−も与える。[7]ジシアノ銅酸塩(I)、[Cu(CN) 2 ] − は、対カチオンに応じて分子モチーフまたはポリマーモチーフの両方で存在する。[8]
銅(II)
銅(II)を含む銅酸塩には、二量体のトリクロロ銅酸塩(II) [CuCl 3 ] −、平面四角形のテトラクロロ銅酸塩(II) [CuCl 4 ] 2−、およびペンタクロロ銅酸塩(II) [CuCl 5 ] 3− がある。[9] [10] 3配位クロロ銅酸塩(II)錯体はまれである。[11]
テトラクロロ銅(II)錯体は、オレンジ色の扁平四面体構造をとる傾向がある。 [12] [13] [14] [15]
テトラヒドロキシ銅(II)ナトリウム（Na2 [ Cu(OH) 4 ] ）はホモレプティック（すべての配位子が同じ）水酸化物錯体の一例である。[16]
- Cu(OH) 2 + 2 NaOH → Na 2 [Cu(OH) 4 ]
銅(III)と銅(IV)
ヘキサフルオロ銅(III) [CuF 6 ] 3−およびヘキサフルオロ銅(IV) [CuF 6 ] 2−は、銅(III) および銅(IV) 錯体の稀な例であり、強力な酸化剤です。
有機銅酸塩
銅酸塩は有機合成において重要な役割を果たしている。それらは常にCu(I)であるが、一部の化学反応ではCu(II)またはCu(III)中間体が使用されることもある。有機銅酸塩は、多くの場合、理想的な化学式[CuR 2 ] −および[CuR 3 ] 2−で表され、どちらも酸化状態+1の銅を含み、Rはアルキルまたはアリールである。これらの試薬は求核アルキル化試薬として使用される。[18]
参照
参考文献
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