硝酸铜是铜(II)的硝酸盐,它的无水物和水合物都是蓝色晶体,但性质有很大不同。硝酸铜常用于在学校中演示原电池反应,该物质与乙酸酐的混合物(Menke condition)以发现的荷兰化学家命名,是有机合成中有用的硝化剂,用于芳香化合物的硝化,在无机合成基础化学研究领域中有较好的应用。

图1 硝酸铜的性状图
结构性质
亮蓝色的无水硝酸铜(Cu(NO3)2)是一种易挥发的固体,在真空中升华。气态时,硝酸铜单体为平面正方结构,每个Cu原子与四个氧原子相连,冷凝时则发生聚合。
制备方法
含水的硝酸铜在加热时会发生水解生成碱式盐,若继续加热则会进一步分解为氧化铜,因此无法通过直接加热水合物的方式制取无水硝酸铜。工业上制备无水硝酸铜可采用金属铜与N2O4反应的方法;此外,硝酸铜也可通过铜与硝酸银溶液发生置换反应来制得。金属铜、氧化铜、氢氧化铜(II)与碱式碳酸铜(II)均易溶于硝酸,形成含三分子结晶水的硝酸铜。已经制备出仅在低温时稳定的六水合物与九水合物。三水合物直到熔点湿度114.5℃时仍是稳定的,继续加热并不能制出无水硝酸铜,因为在全部结晶水除去之前即已分解。溶解三水合物于热发烟硫酸中,待溶液冷却即可得到无水硝酸铜。精制法用热的发烟硝酸对市售的三水合硝酸铜进行再结晶,则得到无水硝酸铜。用3%左右的稀硝酸对市售的三水合硝酸铜进行再结晶时,在冰冷却下则析出六水合物,而在30℃以上则析出三水合物。
化学应用
硝酸铜可用作硝化试剂、氧化剂、催化剂或促进剂,以及路易斯酸。通过环化、碳氢键活化、双官能团化、硝化、重排以及手性配体参与的不对称合成等多种反应类型,将硝酸铜高效转化为官能化或复杂化合物受到了广泛关注。对硝酸铜的进一步修饰,例如固载化硝酸铜或硝酸铜配合物,拓展了其在有机合成中的应用。在精细化工生产领域中硝酸铜主要用作分析试剂及氧化剂,也可用作搪瓷着色剂等。[1]
参考文献
[1] Gao M, Ye R, Shen W, et al. Copper nitrate: a privileged reagent for organic synthesis[J]. Organic & Biomolecular Chemistry, 2018, 16: 2602-2618.