Соединения меди
Медь образует богатое разнообразие соединений, обычно со степенью окисления +1 и +2, которые часто называют медью и медью соответственно. [1] Соединения меди , будь то органические комплексы или металлорганические соединения , способствуют или катализируют многочисленные химические и биологические процессы. [2]
Бинарные соединения
[ редактировать ]Как и в случае с другими элементами, простейшими соединениями меди являются бинарные соединения, то есть соединения, содержащие только два элемента, основными примерами которых являются оксиды, сульфиды и галогениды . как оксиды меди , так и оксиды меди Известны . Среди многочисленных сульфидов меди важными примерами являются сульфид меди (I) и сульфид меди (II) . [ нужна ссылка ]
галогениды меди с фтором , хлором , бромом и йодом Известны , а также галогениды меди с фтором , хлором и бромом . Попытки получить йодид меди (II) дают только йодид меди (I) и йод. [1]
- 2 у.е. 2+ + 4 я − → 2 CuI + I 2
Координационная химия
[ редактировать ]
Комплексы Cu–O и Cu–N
[ редактировать ]
Медь образует координационные комплексы с лигандами . В водном растворе медь(II) существует в виде [Cu(H
2О )
6 ] 2+
. Этот комплекс демонстрирует самую быструю скорость водообмена (скорость присоединения и отсоединения водных лигандов) среди всех аквакомплексов переходных металлов . Добавление водного гидроксида натрия приводит к выпадению в осадок светло-голубого твердого гидроксида меди(II) . Упрощенное уравнение:
- С 2+ + 2 ОН − → Cu(OH) 2
Водный раствор аммиака дает такой же осадок. При добавлении избытка аммиака осадок растворяется с образованием тетраамминмеди(II) :
- Cu(H
2О )
4 (ОН)
2 + 4 NH 3 → [Cu(H
2О )
2 (Нью-Гэмпшир
3 )
4 ] 2+
+ 2 Н 2 О + 2 ОН −
Многие другие оксианионы образуют комплексы; к ним относятся ацетат меди (II) , нитрат меди (II) и карбонат меди (II) . Сульфат меди(II) образует синий кристаллический пентагидрат , самое известное соединение меди в лаборатории. Его используют в фунгициде под названием «Бордоская жидкость» . [3]
Полиолы , соединения, содержащие более одной спиртовой функциональной группы , обычно взаимодействуют с солями меди. Например, соли меди используются для проверки на редуцирующие сахара . В частности, при использовании реактива Бенедикта и раствора Фелинга о присутствии сахара сигнализирует изменение цвета от синего Cu (II) до красноватого оксида меди (I). [4] Реагент Швейцера и родственные ему комплексы с этилендиамином и другими аминами растворяют целлюлозу . [5] Аминокислоты , такие как цистин, образуют очень стабильные хелатные комплексы с медью (II). [6] [7] [8] Существует множество влажных химических тестов на ионы меди, один из которых включает ферроцианид калия , который дает коричневый осадок с солями меди (II). [ нужна ссылка ]
Комплексы Cu–X
[ редактировать ]Медь также образует комплексы с галогенидами . В Cs 2 CuCl 4 , CuCl 4 2− имеет искаженную (сплющенную) тетраэдрическую геометрию, тогда как в [Pt(NH 3 ) 4 ][CuCl 4 ] он принимает плоскую конфигурацию. Зеленый CuBr 3 − и фиолетовый CuBr 4 2− также известны. [9] Одновалентная медь образует люминесцентные кластеры Cu n X n (где X = Br, Cl, I), проявляющие разнообразные оптические свойства. [10] [11]
Медноорганическая химия
[ редактировать ]Соединения, содержащие связь углерод-медь, известны как медьорганические соединения. Они очень реакционноспособны по отношению к кислороду с образованием оксида меди(I) и имеют множество применений в химии . Их синтезируют путем обработки соединений меди (I) реактивами Гриньяра , терминальными алкинами или литийорганическими реагентами ; [12] в частности, последняя описанная реакция дает реактив Гилмана . Они могут подвергаться замещению с алкилгалогенидами образованием продуктов сочетания ; как таковые они важны в области органического синтеза . Ацетилид меди (I) очень чувствителен к ударам, но является промежуточным продуктом в таких реакциях, как реакция Кадио-Ходкевича. [13] и муфта Соногашира . [14] Сопряженное прибавление к енонам [15] и карбокуприрование алкинов [16] также может быть достигнуто с помощью медьорганических соединений. Медь(I) образует разнообразные слабые комплексы с алкенами и окисью углерода , особенно в присутствии аминных лигандов. [17]
Медь(III) и медь(IV)
[ редактировать ]Медь(III) чаще всего встречается в оксидах. Простой пример — купрат калия KCuO 2 , твердое вещество сине-черного цвета. [18] Наиболее изученными соединениями меди(III) являются купратные сверхпроводники . Оксид иттрия-бария-меди (YBa 2 Cu 3 O 7 ) состоит как из центров Cu(II), так и Cu(III). Как и оксид, фторид является высокоосновным анионом . [19] и известно, что он стабилизирует ионы металлов в высоких степенях окисления. Известны как фториды меди(III), так и даже меди(IV) K 3 CuF 6 и Cs 2 CuF 6 соответственно. [1]
Некоторые медные белки образуют оксокомплексы , которые также содержат медь(III). [20] В тетрапептидах комплексы меди(III) пурпурного цвета стабилизируются депротонированными амидными лигандами. [21]
Комплексы меди(III) встречаются также в качестве интермедиатов в реакциях медьорганических соединений. [22] Например, в реакции Хараша–Сосновского . [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Холлеман, А.Ф.; Виберг, Н. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 .
- ^ Траммелл, Рэйчел; Раджабимогадам, Хашаяр; Гарсиа-Бош, Исаак (30 января 2019 г.). «Функционализация органических молекул, стимулируемая медью: от биологически значимых модельных систем Cu/O2 к металлоорганическим превращениям» . Химические обзоры . 119 (4): 2954–3031. doi : 10.1021/acs.chemrev.8b00368 . ПМК 6571019 . ПМИД 30698952 .
- ^ Вили-Вч (2 апреля 2007 г.). «Несистематические (контактные) фунгициды» . Агрохимикаты Ульмана . Уайли. п. 623. ИСБН 978-3-527-31604-5 .
- ^ Ральф Л. Шрайнер, Кристин К. Ф. Германн, Теренс К. Моррилл, Дэвид Ю. Кертин, Рейнольд К. Фьюсон «Систематическая идентификация органических соединений», 8-е издание, Дж. Уайли, Хобокен. ISBN 0-471-21503-1
- ^ Заальвехтер, Кей; Бурхард, Вальтер; Клюферс, Питер; Кеттенбах, Г.; Майер, Питер; Клемм, Дитер; Дугармаа, Саран (2000). «Растворы целлюлозы в водосодержащих металлокомплексах». Макромолекулы . 33 (11): 4094–4107. Бибкод : 2000МаМол..33.4094S . CiteSeerX 10.1.1.951.5219 . дои : 10.1021/ma991893m .
- ^ Деодхар С., Хакаби Дж., Делахуссей М. и ДеКостер Массачусетс, август 2014 г. Биометаллические нанокомпозиты с высоким аспектным соотношением для клеточных взаимодействий. В серии конференций IOP: Материаловедение и инженерия (том 64, № 1, стр. 012014). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/64/1/012014/meta .
- ^ Келли, К.К., Вассерман, Дж.Р., Деодхар, С., Хакаби, Дж. и ДеКостер, Массачусетс, 2015. Создание масштабируемых металлических нанокомпозитов с высоким аспектным соотношением в биологической жидкой среде. Журнал визуализированных экспериментов, (101), стр.e52901. https://www.jove.com/t/52901/generation-scalable-metallic-high-aspect-ratio-nanocomposites .
- ^ Каран А., Дардер М., Кансакар У., Норкросс З. и ДеКостер Массачусетс, 2018. Интеграция медьсодержащего биогибрида (CuHARS) с целлюлозой для последующей деградации и биомедицинского контроля. Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения, 15(5), стр.844. https://www.mdpi.com/1660-4601/15/5/844
- ^ Р.А. Ховальд; Д. П. Китон (1966). «Спектры переноса заряда и структура галогенидных комплексов меди (II)». Спектрохимика Акта . 22 (7): 1211–1222. Бибкод : 1966AcSpe..22.1211H . дои : 10.1016/0371-1951(66)80024-3 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Авраам Менса; Хуан-Хуан Шао; Цзянь-Лин Ни; Гуан-Цзюнь Ли; Фан-Мин Ван; Ли-Чжуан Чен (2022). «Последние достижения в области люминесцентных галогенидных комплексов Cu (I): мини-обзор» . Границы в химии . 9 : 1127. Бибкод : 2022FrCh....9.1127W . дои : 10.3389/fchem.2021.816363 . ПМЦ 8822502 . ПМИД 35145957 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хироми Араки, Киёси Цугэ, Ёичи Сасаки, Сёдзи Ишизака и Нобору Китамура (2005). «Люминесценция от красного до синего: серия медь(I)-галогенидных комплексов, имеющих ромбические звенья {Cu2(μ-X)2} (X = Br и I) с N-гетероароматическим лигандами». Неорг. Хим . 44 (26): 9667–9675. дои : 10.1021/ic0510359 . ПМИД 16363835 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Современная медьорганическая химия» Норберт Краузе, редактор, Wiley-VCH, Вайнхайм, 2002. ISBN 978-3-527-29773-3 .
- ^ Берна, Хосе; Голдап, Стивен; Ли, Ай-Лан; Ли, Дэвид; Саймс, Марк; Теобальди, Жилберто; Зербетто, Франческо (26 мая 2008 г.). «Синтез ротаксанов с активной матрицей Кадио-Ходкевича и переключаемых молекулярных челноков со слабыми межкомпонентными взаимодействиями». Ангеванде Хеми . 120 (23): 4464–4468. Бибкод : 2008АнгЧ.120.4464Б . дои : 10.1002/ange.200800891 .
- ^ Рафаэль Чиншилла и Кармен Нахера (2007). «Реакция Соногаширы: быстро развивающаяся методология в синтетической органической химии». Химические обзоры . 107 (3): 874–922. дои : 10.1021/cr050992x . ПМИД 17305399 .
- ^ «Присоединение этилмедного комплекса к 1-октину: (E)-5-этил-1,4-ундекадиен» (PDF) . Органические синтезы . 64 : 1. 1986. doi : 10.15227/orgsyn.064.0001 . Архивировано из оригинала (PDF) 19 июня 2012 года.
- ^ Хараш, М.С.; Тони, ПО (1941). «Факторы, определяющие ход и механизмы реакций Гриньяра. II. Влияние соединений металлов на реакцию между изофороном и метилмагнийбромидом». Журнал Американского химического общества . 63 (9): 2308–2316. дои : 10.1021/ja01854a005 .
- ^ Имаи, Садако; Кобаяси, Такако, Фудзи, Хироши, Китадзима, Моро-ока, Ёсихико (1998). 63 Исследование карбонильных комплексов меди (I) с помощью ЯМР Cu с различными гидротрис(пиразолил)боратами: корреляция между химическими сдвигами 63Cu и валентными колебаниями CO». Неорганическая химия . 37 (12): 3066–3070. doi : 10.1021/ic970138r .
- ^ Г. Брауэр, изд. (1963). «Купрат калия (III)». Справочник по препаративной неорганической химии . Том. 1 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 1015.
- ^ Швезингер, Рейнхард; Линк, Рейнхард; Венцль, Питер; Коссек, Себастьян (2006). «Безводные фториды фосфазения как источники чрезвычайно реакционноспособных фторид-ионов в растворе». Химия: Европейский журнал . 12 (2): 438–45. дои : 10.1002/chem.200500838 . ПМИД 16196062 .
- ^ Льюис, Э.А.; Толман, ВБ (2004). «Реакционная способность дикислородно-медных систем». Химические обзоры . 104 (2): 1047–1076. дои : 10.1021/cr020633r . ПМИД 14871149 .
- ^ Макдональд, MR; Фредерикс, ФК; Маргерум, Д.В. (1997). «Характеристика комплексов медь (III) – тетрапептид с гистидином в качестве третьего остатка». Неорганическая химия . 36 (14): 3119–3124. дои : 10.1021/ic9608713 . ПМИД 11669966 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1187. ИСБН 978-0-08-037941-8 .