四氧化钌

✍ dations ◷ 2025-06-29 06:16:02 #钌化合物,氧化物,电子显微术染色剂

四氧化钌(RuO4)是一种反磁性的、正四面体构型的钌化合物。正如理论预测的那样,它是对称的非极性分子,但很不稳定。类似的四氧化锇用途更广,也更为人们所知。它在多数溶剂中都不稳定,较好的溶剂是四氯化碳。

四氧化钌可以通过高碘酸钠氧化三氯化钌来制备。

因为四氧化钌在温度稍微升高时就会随时爆炸性分解,大多数实验室不直接合成它,一般也不能通过化学品供应商获得。下一节中的有机反应不直接使用四氧化钌也是这个原因。大多数实验室改用它的阴离子形成的盐——简称为TPAP的高钌酸四正丙基铵,化学式为RuO4,以保证安全。TPAP可以用溴酸钠将RuCl3氧化成RuO4-来制备,同时与阳离子——四丙基铵离子结合。

四氧化钌具有很强的氧化性,它不但能氧化浓盐酸,甚至可以氧化稀盐酸。

它在碱性环境中也能氧化水,生成氧气。

四氧化钌如果加热到370K以上,就会爆炸性分解成二氧化钌,室温下与乙醇混合也很危险。

四氧化钌几乎能氧化所有的有机化合物。例如,它会将金刚烷氧化成1-金刚烷醇。在有机合成中,这被用于氧化末端炔烃成1,2-二酮,将低级醇氧化为羧酸。现在的使用方法是使用催化量的四氧化钌,或者向乙腈、水和四氯化碳的溶剂中添加高碘酸钠(作用是氧化三氯化钌)使它循环再生,大大减少了四氧化钌的使用量。

因为它是一种强烈的氧化剂,所以反应条件温和,一般在室温即可。虽然它的氧化性很强,但是它并不影响不被氧化的手性中心。一个例子是将下面的邻二醇氧化为羧酸

氧化活泼的1,2-环氧化合物中的醇羟基,环氧环不受影响:

在温和的条件下,氧化反应可以停留在醛这一步。

四氧化钌很容易将二级醇氧化成酮。虽然其他便宜的试剂也可以做到这一点,比如:琼斯试剂或者以二甲基亚砜为基础的氧化剂。但是在同时需要强氧化剂和温和的反应条件时,四氧化钌是很理想的。

四氧化钌容易打开碳碳双键,将其氧化成羰基化合物,某种意义上与烯烃臭氧化-分解反应类似。与四氧化钌相似的氧化剂——四氧化锇不能打开双键,而是氧化获得邻二醇一类化合物。

实际操作中,需要被氧化的反应物一般溶解在类似于四氯化碳的溶剂中。溶剂中也会添加乙腈,作为催化过程的协助配体。然后将乙醚添加进沉淀里使得钌催化剂再生。

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