氮氧自由基又被称为硝酰自由基,是一类N,N’-双取代氮氧化物,由于其氮氧键中存在离域的单电子,常被用于反应机理和合成研究。氮氧自由基参与的有机反应在20世纪初就有所报道。2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基（TEMPO）是一种非共轭的哌啶类氮氧自由基,具有稳定性好,绿色环保等优点,常被作为有机电合成的电催化介质。本文研究了一种由醛制备腈的电化学合成方法,使用催化量的TEMPO作为氧化剂,六甲基二硅胺烷（HMDS）作为氮源,乙腈作为溶剂。使用循环伏安法研究了TEMPO在反应过程中的电化学性能,结果表明TEMPO被氧化后形成的正离子在反应中被消耗。同时本文采用原位红外光谱技术监测了反应过程,结合合成的反应中间体,提出了可能的反应机理。醛首先在HMDS的作用下形成一种二甲胺中间体,TEMPO在电极表面被氧化为氮氧自由基正离子TEMPO⁺后,与中间体反应产生腈和醛。在这个过程中产生的醛,以及TEMPO⁺被还原后形成的TEMPOH,均可以继续参与循环,从而使反应得以持续进行。该方法绿色环保,反应条件温和,底物适用性范围广。外消旋仲醇的动力学拆分是获得手性仲醇的重要方法之一,手性氮氧自由基催化剂经常被用于仲醇的氧化动力学拆分。利用酯化反应,将吡咯丙酸与4-羟基-2,2,7-三甲基-10-异丙基-1-氮杂螺环[5,5]十一烷氮氧自由基（4-Hydroxy-SPIROXYL）连接,合成了4-（3-（吡咯-1-基）-丙酸基）-2,2,7-三甲基-10-异丙基-1-氮杂螺环[5,5]十一烷氮氧自由基（Py-SPRIOXYL）。以铂电极为基底电极,以Py-SPRIOXYL作为单体,采用电化学聚合方法在NaClO₄/CH₃CN体系中制备得到修饰电极,采用循环伏安法研究了修饰电极的性能。结果表明,Ppy-SPIROXYL在电极表面经形成氮氧自由基正离子,其对于R型的α-苯乙醇具有更强的电催化作用。