四氧化釕

四氧化釕（RuO₄），又稱氧化釕（VIII），是一種無機化合物，為黃色揮發性固體，有類似於臭氧的氣味^[1]，有劇毒。四氧化釕在接近室溫的溫度下熔化。^[2]由於雜質的存在，其樣品通常呈黑色。

四氧化釕
IUPAC名 Ruthenium(VIII) oxide
識別
CAS號	20427-56-9  Y
PubChem	119079
SMILES	O=[Ru](=O)(=O)=O
性質
化學式	RuO4
莫耳質量	165.07 g·mol⁻¹
外觀	無色液體
密度	3.29 g/cm3
熔點	25.4 °C
沸點	40.0 °C
溶解性（水）	2% w/v（20°C）
溶解性（其他溶劑）	易溶於 四氯化碳 氯仿
結構
分子構型	正四面體
偶極矩	0 D
危險性
MSDS	external MSDS sheet
NFPA 704	0 2 3
相關物質
相關化學品	RuO2 RuCl3
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

四氧化釕是一種反磁性的、正四面體構型的釕化合物。正如理論預測的那樣，它是對稱的非極性分子，但很不穩定。類似的四氧化鋨用途更廣，也更為人們所知。它在多數溶劑中都不穩定，四氯化碳是少數能形成穩定四氧化釕溶液的溶劑之一^[3]。

製備

四氧化釕可以通過高碘酸鈉氧化三氯化釕來製備。

8 Ru³⁺ + 5 IO₄⁻ + 12 H₂O → 8 RuO₄ + 5 I⁻ + 24 H⁺

因為四氧化釕在溫度稍微升高時就會隨時爆炸性分解，大多數實驗室不直接合成它，一般也不能通過化學品供應商獲得。下一節中的有機反應不直接使用四氧化釕也是這個原因。大多數實驗室改用它的陰離子形成的鹽——簡稱為TPAP的高釕酸四正丙基銨，化學式為[N(C₃H₇)₄]RuO₄，以保證安全。TPAP可以用溴酸鈉將RuCl₃氧化成RuO₄^-來製備，同時與陽離子——四丙基銨離子結合。

性質和用途

四氧化釕具有很強的氧化性，它不但能氧化濃鹽酸，甚至可以氧化稀鹽酸。

${\displaystyle {\rm {\ 2RuO_{4}+16HCl\rightarrow 2RuCl_{3}+8H_{2}O+5Cl_{2}\uparrow }}}$

它在鹼性環境中也能氧化水，生成氧氣。

${\displaystyle {\rm {\ 4RuO_{4}+4NaOH\rightarrow 4NaRuO_{4}+2H_{2}O+O_{2}\uparrow }}}$

${\displaystyle {\rm {\ 4NaRuO_{4}+4NaOH\rightarrow 4Na_{2}RuO_{4}+2H_{2}O+O_{2}\uparrow }}}$

四氧化釕如果加熱到370K以上，就會爆炸性分解成二氧化釕，室溫下與乙醇混合也很危險^[4]。

四氧化釕幾乎能氧化所有的有機化合物。例如，它會將金剛烷氧化成1-金剛烷醇。在有機合成中，這被用於氧化末端炔烴成1,2-二酮，將低級醇氧化為羧酸。現在的使用方法是使用催化量的四氧化釕，或者向乙腈、水和四氯化碳的溶劑中添加高碘酸鈉（作用是氧化三氯化釕）使它循環再生^[5]，大大減少了四氧化釕的使用量。

因為它是一種強烈的氧化劑，所以反應條件溫和，一般在室溫即可。雖然它的氧化性很強，但是它並不影響不被氧化的手性中心。一個例子是將下面的鄰二醇氧化為羧酸^[6]

氧化活潑的1,2-環氧化合物中的醇羥基，環氧環不受影響^[7]：

在溫和的條件下，氧化反應可以停留在醛這一步。

四氧化釕很容易將二級醇氧化成酮。雖然其他便宜的試劑也可以做到這一點，比如：瓊斯試劑或者以二甲基亞碸為基礎的氧化劑。但是在同時需要強氧化劑和溫和的反應條件時，四氧化釕是很理想的。

四氧化釕容易打開碳碳雙鍵，將其氧化成羰基化合物，某種意義上與烯烴臭氧化-分解反應類似。與四氧化釕相似的氧化劑——四氧化鋨不能打開雙鍵，而是氧化獲得鄰二醇一類化合物。

實際操作中，需要被氧化的反應物一般溶解在類似於四氯化碳的溶劑中。溶劑中也會添加乙腈，作為催化過程的協助配體。然後將乙醚添加進沉澱里使得釕催化劑再生。