背景及概述[1][2]
2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，缩写为TEMPO，是一种哌啶类的氮氧自由基。该产品为橘红色易升华结晶或液体，易溶于水、乙醇和苯等溶剂。其具有捕获自由基和猝灭单线态氧的功能，且是一种非常有效的氧化催化剂，能将伯醇氧化为醛、仲醇氧化为酮。具有产率高、选择性好、稳定性良好、可循环使用等优点，在化学、生物学、食品工业、农业等领域都有较为广泛的应用。TEMPO的用途包括高效阻聚剂、接触反应氧化剂、控制活性聚合等，在糖化学和核苷化学上主要用于将醇直接氧化成酸；铜/TEMPO用于1位醇生成醛的接触反应。
制备方法[1]
目前关于2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的制备方法主要分为两步：步，采用黄鸣龙反应，将2,2,6,6-四甲基哌啶酮(TAA)与水合肼缩合为腙，再经高温脱氮得到2,2,6,6- 四甲基哌啶(TEMP)；第二步，将2,2,6,6-四甲基哌啶采用合适的氧化体系氧化成TEMPO。整 个反应过程中比较关键的是第二步反应，目前报道的反应体系有很多种，但是现有的这些 反应体系均存在一些不足之处，磷钨磷—过氧化氢体系产率太低(Takeshi Endo,Keiichi Takuma,Toshikazu Takata,et al.[J].Macromolecules,1993,26:3227-3235)，钨酸钠—过氧化氢—甲烷体系，反应时间长(24h)(张自义.[J].兰州大学学报(自然科学版)，1980， 2:112-114)，还有用钨酸钠—过氧化氢—乙二胺四乙酸二钠盐体系氧化，成本较高 (Rozantsev E G,Ssholle V D.[J].Synthesis,1997,4:190-198.)。
针对上述反应体系存在的不足之处，卞惠芳(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基的 合成，天津化工，2006，第20卷第6期，20-22)报道了一种经济实用的反应体系：二价金属 盐—过氧化氢体系，通过摸索反应条件，产率能达到80.17％，但是该反应中用到的催化剂 不能重复利用，而且甲醇用量比较大，产生的三废多，无法工业化规模应用。
近年来国家对环保问题非常重视，多次启动中央环境保护督察组进驻到全国各地督查企业的环保问题， 特别是化工类生产企业，是环保督查的重点对象，现有技术中公开的(例如卞惠芳等研究人员)2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基合成方法，后期三废处理的成本太高，而且资源的浪费比较严重，因此肯定不适合工业化生产。但是2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基是一种重要的化工原料，市场需求量比较大，长期靠进口满足市场需求是非常不利于我国经济发展的。 因此研发一种环保、高效、经济的2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物制备方法意义重大。
CN201810594728.X提供一种高效制备2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物的方法，以氢氧化镁粉末和硅藻土复合物作为催化剂，氧化2,2,6,6-四甲基哌啶制备得到。更进一步地，所述的催化剂由氢氧化镁粉末与硅藻土按照质量比1：(3～9)混合得到。包括以下步骤：
(1)取适量2.2.6.6-四甲基哌啶，加入催化剂和甲醇混合均匀，2.2.6.6-四甲基哌 啶与催化剂、甲醇的质量：质量：体积比为(8～10):2:3；
(2)将混合物加热至50～70℃(优选50-60℃)，滴加入双氧水反应，双氧水的滴加 量为2.2.6.6-四甲基哌啶的6～7倍；
(3)将反应结束后的溶液过滤，滤液用乙酸丙酯萃取，乙酸丙酯相进行蒸馏脱除乙 酸丙酯，然后冷却降温，离心得到2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物的制备方法，以氢氧化镁粉末和硅 藻土的复合物作为催化剂，氧化2,2,6,6-四甲基哌啶得到，催化剂经分离之后可以反复使用，节约了资源，减少了三废的排放，同时也提高了产品的纯度和品质；
(2)本发明提供的2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物的制备方法，反应条件温和容易控 制，复合催化剂的制备成本低，反应效果好，在较低温度下即可反应，且反应产率能高达 95％；
(3)本发明提供的制备2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物的方法，使用改进之后的催化 剂，反应条件更容易控制，在低温条件下也能反应完全，反应产率高，得到的产物纯度高，成本低；本方法制备得到的2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物用于有机合成中将各种醇氧化成醛 (特别是将2-吡啶甲醇氧化成2-吡啶甲醛)时，能长时间保持颜色稳定，效果非常好；
(4)本发明提供的2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物的制备方法，萃取溶剂和反应溶剂 均可以反复使用，萃取溶剂可以选用乙酸丙酯或乙酸乙酯，乙酸乙酯的效果更好，最后得到的产品纯度更高，能达到99.4％以上；
(5)本发明提供的催化剂制备方法简单，只需将氢氧化镁粉末与硅藻土粉末共研 磨混合，然后用于反应体系即可达到非常好的催化效果，在单次反应中，催化剂几乎不损失，可以继续用于后续的反应中；催化剂在制备时，无需复杂的预处理过程，操作非常简单，适于工业应用，而且催化剂经过这样改性之后，对反应产率也有所提高，可能是因为氢氧化 镁粉末分散负载在硅藻土粉末上，与反应原料接触更充分，所以反应更完全。
应用[3]
CN201810067437.5公开了一种丙酮酸钠的制备方法，包括以下步骤：乳酸乙酯在催化剂的存在下，进行氧化反应，然后经水解、中和得到丙酮酸钠；其中，所述催化剂为2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-N-氧基化合物、9-氮杂双环[3.3.1]壬-3-烯-N-氧基化合物、4,2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物其中的一种或多种。本发明提供的丙酮酸钠的制备方法，相比于现有常用的溴素来说，提高了氧化的反应速率，并且在氧化反应时，反应更平稳、安全；另外还减少了副产物—黄色油状物，后处理也简单一些。
主要参考资料
[1] CN201810594728.X 一种高效制备2.2.6.6-四甲基哌啶氧化物的方法
[2] 丁彬，叶应庆，尹强，崔俊杰，王克，罗健辉，江波.2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物自由基选择性氧化反应用于羟丙基化半乳甘露聚糖C-6位取代度的表征研究[J].化学学报，2009，67(12):1383-1388.
[3] CN201810067437.5一种丙酮酸钠的制备方法