4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl

4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl (4-Hydroxy-TEMPO) ist ein stabilisiertes Radikal, das als Oxidationsmittel eingesetzt werden kann. Die Reaktivität der Verbindung ähnelt der des 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyloxyl (TEMPO). Die zusätzliche Hydroxygruppe erlaubt eine Verknüpfung an andere Verbindungen.

Strukturformel
Allgemeines
Name	4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl
Andere Namen	4-Hydroxy-TEMPO 4-OH-TEMPO TEMPOL 1-λ1-Oxidanyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-ol (IUPAC) HYDROXY TETRAMETHYLPIPERIDINE OXIDE (INCI)
Summenformel	C9H18NO2
Kurzbeschreibung	rot-orange Kristalle
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 2226-96-2 EG-Nummer 218-760-9 ECHA-InfoCard 100.017.056 PubChem 137994 ChemSpider 121639 DrugBank DB12449 Wikidata Q4637150
Eigenschaften
Molare Masse	172,24 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,187 g·cm^−3
Schmelzpunkt	67–71 °C
Dampfdruck	0,030 Pa (20 °C) 0,127 Pa (30 °C) 0,228 Pa (35 °C) 0,429 Pa (40 °C) 0,813 Pa (45 °C)
Löslichkeit	löslich in DMSO, Ethanol, Wasser
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​318​‐​373 P: 280​‐​305+351+338​‐​310
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Gewinnung und Darstellung

Die Synthese geht vom Phoron aus, welches leicht über eine doppelte Aldol-Kondensation aus Aceton gewonnen werden kann. Im ersten Schritt erfolgt in Gegenwart von Ammoniak eine Cyclisierung zum 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-4-on. Dieses wird anschließend mittels Natriumborhydrid zum 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-4-ol reduziert. Die Zielverbindung ergibt sich im letzten Schritt durch die Oxidation mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Natriumwolframat.

Synthese

Eigenschaften

4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinyloxyl bildet orange Kristalle, die bei 70 °C schmelzen. Die Verbindung kristallisiert in einem monoklinen Kristallgitter mit der Raumgruppe Cm. Der Stoff ist thermisch instabil. Oberhalb des Schmelzpunktes wird eine Zersetzung beobachtet.

Verwendung

Die Verbindung wird als Inhibitor bei radikalischen Polymerisationsreaktionen angewendet. Sie wirkt dabei als Radikalfänger und Regler für einen kontrollierten Polymerisationsverlauf. So kann es als Reaktionsstopper bei durchgehenden Polymerisationsreaktionen eingesetzt werden. In der organischen Synthese wirkt es als katalytisches Oxidationsmittel bei der selektiven Oxidation von primären Alkoholen zu Aldehyden in Gegenwart von Natriumhypochlorit oder 1,4-Benzochinon. Mit aktivierten Kohlenwasserstoffen, wie Cyclohexen reagiert die Substanz unter H-Abstraktion zu den entsprechenden radikalischen Intermediaten, die mit weiterem 4-Hydroxy-TEMPO zur N-Alkoxyaminverbindung rekombinieren.

Durch die OH-Funktionalität ist ein Einbau in Polymerketten möglich, wodurch polymerbasierende TEMPO-Materialien erhalten werden. Diese können zur Oxidation von Alkoholen zu den entsprechenden Aldehyden und Ketonen verwendet werden. Eine medizinische Anwendung als blutdrucksenkender Wirkstoff wurde am Tiermodell untersucht.

Eine Anwendung von TEMPOL gegen den SARS-CoV-2-Virus, dem Auslöser von COVID-19, wird untersucht.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu HYDROXY TETRAMETHYLPIPERIDINE OXIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 3. Juni 2020.
2. Eintrag zu 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxyl in e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 1999–2013, John Wiley and Sons, Inc., abgerufen am 10. Februar 2016.
3. Eintrag zu 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2020. (JavaScript erforderlich)
4. Evonik Industries AG: GPS Safety Summary 4-HT, März 2014.
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