塩化銅(I)

塩化[銅]: 性質、反応、用途、取り扱いについて

塩化[銅] (CuCl) は、1価の[銅]]イオンと塩素イオンからなる無機化合物です。白色の固体で、水への溶解度は低いものの、空気中の酸素によって容易に酸化され、緑色の塩化[[銅] (CuCl2) を生成します。この性質から、保存には注意が必要です。

塩化[銅]の化学的性質

塩化[銅]は、ルイス酸として振る舞うソフトな酸に分類されます。そのため、トリフェニルホスフィンなどのソフトなルイス塩基と容易に[錯体]]を形成します。この錯体形成は、塩化銅]の[[化学反応における重要な性質の一つです。

化学式で表すと、以下のようになります。


CuCl + PPh3 → [CuCl(PPh3)]4


水に不溶性である塩化[銅]ですが、ハライドイオン、シアン化物イオン、チオ硫酸イオン、アンモニアなどの配位子と反応することで、水溶性の錯体を形成し溶解します。例えば、濃塩酸中では[CuCl2]-イオン対を形成して溶解します。

さらに、塩化[銅]は[一酸化炭素]]やアセチレンガスとも反応します。塩酸に溶解した塩化銅]溶液は[一酸化炭素を吸収し、ハロゲンで架橋した構造の二量体[CuCl(CO)]2を形成します。また、アセチレンガスとはCuCl(C2H2)を生成します。しかし、アンモニアに溶解した塩化銅]と[[アセチレンガスを反応させると、爆発性の銅アセチリドが生成するため、注意が必要です。

[アルケン]]との錯体生成も知られています。塩化銅]を[[二酸化硫黄で還元することで、アルケン存在下で安定な錯体が得られます。特に、1,5-シクロオクタジエンのようなキレート能を持つアルケンとの錯体は安定です。

有機金属化合物、例えばメチルリチウム(CH3Li)やグリニャール試薬とも反応し、有機合成において重要な役割を果たすギルマン試薬((CH3)2CuLi)などを生成します。

塩化[銅]の合成法

塩化[銅]は、[硫酸銅(II)]]などの2価の銅塩を還元することで合成されます。還元剤としては、二酸化硫黄、金属銅などが用いられます。二酸化硫黄を用いる場合は、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)やピロ亜硫酸ナトリウム]を酸と反応させることで、in situで[[二酸化硫黄を発生させます。

[塩酸]]中で反応を行い、[CuCl2]-錯体を生成した後、大量の水で希釈することで、塩化[[銅]が沈殿として得られます。反応式は以下の通りです。


NaHSO3(aq) + HCl(aq) → SO2(aq) + NaCl + H2O(l)
2CuSO4(aq) + SO2(aq) + 2H2O(l) + 4HCl(aq) → 2HCuCl2(aq) + 3H2SO4(aq)
HCuCl2(aq) + H2O(l) → CuCl(s) + H3O+(aq) + Cl-(aq)

塩化[銅]の用途

塩化[銅]は、様々な有機化学反応の触媒として広く用いられています。他のルイス酸と比較して、比較的安価で、塩化銀(I)や塩化パラジウム(II)よりも毒性が低く、塩化鉛(II)や塩化水銀(II)よりはるかに毒性が低いという利点があります。また、銅の酸化状態を制御しやすいという特徴も有します。

代表的な例として、ザンドマイヤー反応が挙げられます。この反応では、芳香族ジアゾニウム塩を塩化[銅]で処理することで、芳香族塩化物が得られます。この反応は高い収率で進行し、広く利用されています。

さらに、[1941年]]には、グリニャール試薬への塩化銅]の添加によるα,β-不飽和ケトンの1,4-付加反応が報告されました。この発見以降、有機[[銅化合物の研究が進展し、現在では有機合成化学において重要な役割を担っています。

塩化[銅]の取り扱いに関する注意

塩化[銅]は毒性を有するため、取り扱いには注意が必要です。手袋や保護メガネを着用し、アルキン類との接触は厳禁です。また、変異原性も報告されているため、適切な安全対策の下で使用しなければなりません。

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