OsO₄ / NMO （四氧化锇-N-甲基吗啉-N-氧化物）

【英文名称】 Osmium Tetroxide-N-Methylmorpholine N-Oxide

【分子式】 OsO₄ / C₅H₁₁NO₂

【分子量】 254.20 (OsO₄), 117.15 (NMO)

【CAS号】 20816-12-0(OsO₄), 7529-22-8 (NMO)

【缩写和別名】 OsO₄ / NMO

【物理性质】四氧化锇为浅黄色固体：mp 39.5~41 ℃，d 4.900 g/cm³。NMO：一般以一合水的形式存在，mp 73-76 ℃。二种试剂均溶于水和大多数有机溶剂，均可在多种有机溶剂中使用。

【制备和商品】 国内外试剂公司均有销售。

【注意事项】四氧化锇属于剧毒化学品，而且具有较大的挥发性。N-甲基吗啉-N-氧化物也具有较大的腐蚀性。须在阴凉处储存，在通风橱中操作和使用。

OsO₄ / NMO是一个组合试剂，在有机合成中主要被用于烯烃的顺式二羟基化反应。在手性配体的存在下，可以与烯烃发生具有高度立体选择性的顺式二羟基化反应。

OsO₄ 本身是一个亲电试剂，能够与烯烃发生反应生成五元环的锇酸酯，然后经还原水解得到1,2-二羟基化合物。由于剧毒和价格昂贵，OsO₄ 参与的计量反应缺乏应用价值。从20世纪初人们就开始探索使用 KCIO₃、H₂O₂ 或者 t-BuO₂H 等作为 OsO₄ 的共氧化剂，实现了催化量使用 OsO₄ 的目的。但是，一般存在有产物容易被过度氧化和使用不方便的缺点。选用 NMO 作为共氧化剂，与 OsO₄ 组成的组合试剂可以克服这些缺点。催化量 OsO₄ 与烯烃反应后被还原成低价态的锇酸，然后被 NMO 氧化成 OsO₄ 后再次参与和烯烃反应，构成了一个催化循环体系。

在 OsO₄ / NMO 和烯烃的反应中，OsO₄ 的用量在一般在5%以下，丙酮-水混合物是该反应的优选溶剂。该反应具有生成顺式1,2-二羟基化合物的特点，不同取代类型的烯烃均可得到较高的反应产率。OsO₄ / NMO 与手性烯烃的反应，一般会得到高度立体选择性的顺式1,2-二羟基产物，该反应条件非常温和，一般不会对烯烃以外的官能团产生影响，硅醚保护基、缩醛和酯基均可在反应中保持不变。

由于α,β-不饱和羧酸酯中烯键受到酯基拉电子的影响而表现出缺电子性质，所以当它与其它烯键共存在同一个底物中时，与 OsO₄-NMO 的反应具有高度的区域选择性。选择适当的不饱和羧酸酯，使用该反应还可以直接制备内酯化合物。在顺式1,2-二羟基化反应后，将生成的1,2-二羟基化合物用 NalO₄ 处理发生 C-C 键的断裂反应是该试剂的另一个特色反应。

虽然在手性配体的存在下，OsO₄ / NMO 与外消旋非环状烯烃可以发生对映选择性顺式二羟基化反应。但是，一般难以达到令人满意的程度。反应机理研究显示：该反应过程存在两个循环，一个是高对映选择性循环，另一个是一个低对映选择性循环。在后一个循环中，第二个烯烃参与生成锇酸酯2的反应时，中间体1中的手性配体被迫与锇金属发生解离，这可能是降低产物对映选择性的主要原因。通过降低反应体系中烯烃的浓度来减少锇酸酯2的生成，或者通过加入甲基磺酰胺促进中间体1的快速分解均可显著改善该反应的对映选择性。但是，目前 OsO₄-K₃Fe(CN)₆ 组合试剂更适合用于外消旋非环状烯烃的对映选择性二羟基化反应。

摘自：《现代有机合成试剂——氧化反应试剂》，胡跃飞主编。