TEMPO

TEMPO (2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル)の概要

TEMPOは有機化合物の一種で、ニトロキシルラジカル(R2N-O•)として知られる安定したフリーラジカルの代表例です。正式名称は2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルで、通常は「テンポ」と呼ばれています。この化合物は1960年にLebelevとKazarnowskiiにより初めて合成され、以来有機合成の現場で幅広く利用されています。

TEMPOの主な特性

TEMPOは、主に有機合成において触媒や再酸化剤として利用されます。特に、1級アルコールをアルデヒドに酸化させるための優れた触媒として役立ち、次亜塩素酸ナトリウムと組み合わせて用いることが一般的です。具体的には、以下の反応式に示すように、1級アルコールと次亜塩素酸ナトリウムがTEMPOの存在下で反応し、アルデヒドを生成します。

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R'CH2OH + NaClO + TEMPO (触媒) ⟶ R'CHO
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この反応において、TEMPOは再酸化剤として次亜塩素酸で酸化され、N-オキソアンモニウムカチオン(R2N+=O)を生成します。このカチオンが活性種となり、アルコールを酸化し、再びTEMPOに戻るサイクルを形成します。この過程において、次亜塩素酸ナトリウムは化学反応のサポートをする重要な役割を果たします。

TEMPOを用いた具体的な反応例

TEMPOの特性を生かした具体的な反応例には、(S)-(−)-2-メチル-1-ブタノールを(S)-(+)-2-メチル-1-ブタナールに酸化させる反応が挙げられます。この反応は、TEMPOの特異的な酸化能力を示す好例です。TEMPOは、1級アルコールに対しては非常に選択的に反応し、2級アルコールが存在する場合でも基本的には反応しない傾向がありますが、特定の条件下では反応を促進することも可能です。

さらに、次亜塩素酸ナトリウムと亜塩素酸ナトリウムを共存させることで、1級アルコールをカルボン酸に変える方法も存在します。

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R'CH2OH + NaClO + NaClO2 + TEMPO (触媒) ⟶ R'CO2H
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このように、TEMPOは非常に幅広い用途を持ち、様々な化学反応において新しい化合物を合成する際に利用されています。

研究と応用

近年では、東京大学の磯貝明教授がTEMPOを利用してセルロースからセルロースナノファイバーを製造することに成功しました。これは、TEMPOの触媒特性が新しい材料の開発に寄与することを示す良い事例です。これにより、TEMPOは有機合成の分野だけでなく、材料科学においてもその重要性を増しています。TEMPOを用いた新しい反応や応用には、今後ますます注目が集まることでしょう。


このように、TEMPOは有機化学において極めてユニークな役割を果たしており、今後の化学研究や応用においてもその重要性が期待されています。

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