TEMPO氧化醇反应的选择性基本机理

    能够高选择性地将醇氧化到醛或酮是极其重要的官能团反应，在化工领域有着广泛的应用，尤其是医药、香料、合成纤维、新材料等领域内。2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)是一种含有稳定氮氧自由基的小分子催化剂，具有高选择性以及加快醛酮转化的同时又可防止过氧化为羧酸。这里来简述一下TEMPO氧化醇反应的基本机理供广大客户朋友参考。

目前， 普遍认同 TEMPO 选择性催化氧化醇的反应活性中心是基于其结构中氧铵盐形态的氮氧自由基。自由基中未配对的电子在 N-O 键之间离域。因此，TEMPO 在与有机物发生强的吸热自由基夺氢反应时，氮氧自由基可以稳定存在。基本过程如下：

①反应初始,TEMPO失去一个电子成为TEMPO + 。

②反应过程中，TEMPO + 在反应过程中起氧化剂作用。

③反应结束后，TEMPO + 被还原为2,2,6,6－四甲基－N－羟基哌啶(TEMPOH)。

TEMPOH结构中的O-H键解离能为 292 kJ·mol，低于大部分有机化合物的C-H 键的解离能。因此，TEMPO 在催化伯醇及小分子仲醇的过程中具有接近定量的产物选择性和高效的催化作用， 是一种具有高选择性的均相催化剂。

而整个反应中对TEMPO催化性能影响有至关重要作用的就是pH值。碱性条件下，醇亲核进攻TEMPO+后形成的配体A是反应的关键。由于醇氧离子的位阻比较大，与TEMPO+形成配合物的难度大。由于这个原因，在碱性条件下，TEMPO才可以催化氧化伯醇这类位阻比较小的醇。

    酸性条件下， TEMPO 对醇的催化氧化速率比碱性条件下慢， pH ＜ 4 时， 位阻大的仲醇的反应速率高于伯醇的反应速率。Bailry WF等通过计算氮氧自由基与甲醇或异丙醇反应过程中的焓和自由能的变化，得到了酸性条件下氢化物从醇的R-碳到氮氧自由基中氧的双电子转移路径， 并提出了涉及中间体 B 的替代机理。

这就是TEMPO氧化醇到醛的基本选择性机理。