五水硫酸铜,俗称蓝矾、胆矾或铜矾,是一种深蓝或浅蓝色的不规则块状结晶体,具有半透明的玻璃光泽。它是一种有毒物质,人和动物误食后会中毒,严重情况下甚至会致命。然而,由于其有毒性,它也是除草剂和农药中常见的成分。
铜是一种不活泼的金属,不能直接与稀硫酸反应制备硫酸铜,因此需要加入氧化剂。在浓硝酸和稀硫酸的混合液中,浓硝酸将铜氧化成Cu2+,Cu2+与SO42-结合形成硫酸铜。未反应的铜屑通过倾滗法除去。利用硝酸铜的溶解度在0~100℃范围内均大于硫酸铜溶解度的特性,溶液经蒸发浓缩后析出硫酸铜,经过滤与可溶性杂质硝酸铜分离,最终得到产品。
了解了原理,我们来看看具体的实验步骤吧~
1. 称量2.3g铜屑(或氧化铜粉2.9克),放入干燥的蒸发皿中,灼烧至表面呈现黑色的氧化铜为止,然后冷却备用。
2. 向盛有铜粉的蒸发皿中加入8.0mL 3mol·L-1硫酸,然后缓慢加入3.5mL浓硝酸(操作时应注意通风,因为反应过程中会产生大量有毒的二氧化氮气体)。待反应平稳后,盖上蒸发皿,放在水浴上加热,加热过程中补加4.0mL 3mol·L-1硫酸和1.0mL浓硝酸。
3. 待铜粉完全溶解后,利用倾析法将溶液转移到一个小烧杯中,留下不溶性杂质,然后将硫酸铜溶液转回洗净的蒸发皿中。
4. 在水浴中缓慢加热蒸发皿,使溶液蒸发浓缩至出现结晶膜。
5. 取下蒸发皿,让溶液冷却,从中析出蓝色的五水合硫酸铜晶体。
6. 最后进行称重,实验完成。
二苯基次膦酰氯是一种无色或浅黄色液体,常用于有机化学中的膦酰试剂。它可以用于合成多肽类化合物、复合型缓凝减水剂和阻燃剂。
在有机合成转化中,二苯基次膦酰氯对醇类化合物和水很敏感,容易发生醇解或水解反应,生成相应的磷酸或磷酸酯衍生物。此外,它还可以通过硼烷还原反应得到膦和硼烷络合物。
图1 二苯基次膦酰氯的应用转化
实验步骤:
将2毫摩尔(0.473克)的二苯基次膦酰氯和2毫摩尔(0.04克)的水在二氯甲烷中混合,搅拌该混合物4小时。反应结束后,蒸发溶剂,用冷水洗涤该混合物,然后干燥。用甲醇/二氯甲烷混合溶剂慢慢蒸发残留物,即可得到二苯基膦酸。
图2 二苯基次膦酰氯的应用转化
实验步骤:
将1.0mmol的二苯基次膦酰氯置于无水四氢呋喃中,然后加入1.5mmol的硼烷-四氢呋喃复合物。反应混合物回流2小时后,冷却至室温。加入3M盐酸溶液,用二氯甲烷萃取三次。干燥后,蒸发溶剂,通过柱色谱法分离纯化即可得到硼烷和膦的络合物。
二苯基次膦酰氯可溶于常见的有机溶剂,但不能与醇类溶剂或水接触,容易潮解。
为避免变质,二苯基次膦酰氯需要保存在干燥的反应容器中,避免与水或醇类化合物接触。
二苯基次膦酰氯属于含卤酰化试剂,对眼睛和皮肤有刺激作用,使用时需注意安全。
[1] Gholivand, Khodayar et al Journal of Molecular Structure, 1202, 127369; 2020
[2] Stankevic, Marek and Pietrusiewicz, K. Michal Synthesis, (8), 1279-1290; 2005