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羧酸是自然界中广泛存在的化合物，在实验室、日常生活和工业中应用广泛。醛氧化是制备羧酸最直接的策略之一。传统方法使用化学计量的氧化剂（如金属氧化剂、过氧化物和高价碘化合物），但会产生大量废物。相比之下，分子氧（O₂）是一种清洁、原子经济性的氧化剂，水是唯一副产物，具有环境友好和成本低的优势。尽管铜作为地球丰富金属已广泛用于催化有氧氧化反应，但大多数研究聚焦于醇氧化生成醛，而醛氧化为羧酸的报道较少。例如，Sekar课题组（2008年）报道了CuCl催化的醛氧化，但需使用等当量的爆炸性氧化剂TBHP；Li课题组（2016年）和Wu课题组（近期）的方法需高温或仅限于芳香醛。
近期，麻生明院士团队开发了一种高效、实用的醛类有氧氧化为羧酸的方法，使用O₂或空气作为氧化剂。反应在室温下进行，使用催化量的Cu(NO₃)₂·3H₂O和TEMPO，耐受许多常见官能团，如炔基、氨基、芳基等。复杂分子和含多个醛基的化合物适用于此反应，具有优异的选择性。克级反应已轻松进行。【Org. Chem. Front., 2025,12, 4980-4985】
标准条件：使用10 mol% Cu(NO₃)₂·3H₂O和10 mol% TEMPO，在DCE溶剂中，室温下，O₂气球作为氧化剂，反应顺利进行，收率达86%。
铜盐筛选：其他铜盐（如CuCl₂、Cu(OAc)₂、CuBr、CuOAc）均无效。无铜盐时，仅使用硝酸锂、钠或钾也无法反应，表明铜在氧化过程中起关键作用。结合LiNO₃与其他铜盐也无效。
TEMPO：使用更廉价的4-OH-TEMPO替代TEMPO时反应失败。
溶剂改为甲苯或乙腈时反应不进行。无TEMPO时反应缓慢（收率38%），无铜盐时反应完全失败。因此，最佳条件为Cu(NO₃)₂·3H₂O和TEMPO各10 mol%，在DCE中，O₂氛围，室温。
在优化条件下，测试了多种醛类底物。直链脂肪醛（如1a）和环烷醛（如1c）均顺利氧化为羧酸（2a-2c），收率良好。例如，1a氧化为2a的收率为86%，使用空气气球替代纯O₂时，1a的收率略低。
克级反应：以1b为例，50 mmol规模使用纯O₂袋反应24小时，收率82%；在空气氛围下延长反应时间也可获得类似结果。
含官能团的脂肪醛：卤素（2d）、酯基（2e）、醚基（2f）、芳基（2g, 2h）等均耐受，无苄位C–H氧化副产物（2e和2h）。
含炔键（1i, 1j）或酮基（1k, 1o）的醛：氧化为羧酸2i-2k和2o，收率未全部指定，但反应成功。
含苄醚的醛：1l氧化为2l的收率为51%，同时生成15%苯甲醛和22%原料回收；1m氧化为2m的收率为73%，生成5%苯甲醛。
含硅醚的醛（1n）：氧化为2n，收率76%，无脱保护产物。
含氨基羰基的醛（1p, 1q）：顺利氧化为2p和2q，收率50%和72%。
芳香醛：吸电子基取代的醛（1s-1v）氧化为2s-2v，收率高；供电子基取代的醛（1w-1y）反应性低，2w收率5%（原料回收58%），2x收率27%（原料回收65%），2y收率9%（原料回收72%）。2-呋喃醛（1z）和α,β-不饱和烯醛（1A）反应失败。
复杂分子：含类固醇骨架的1B氧化为2B，收率75%，同时仲醇氧化为酮；含雌酮骨架的1C氧化为2C，收率73%。反应条件温和，无立体中心差向异构化。
二醛：辛二醛（1D）氧化为辛二酸（2D）；对苯二醛（1E）和间苯二醛（1F）仅一个醛基氧化为羧酸（2E和2F），另一醛基保留，因产物溶解度低导致沉淀。
选择性氧化：含芳香醛和脂肪醛的底物（1G），脂肪醛优先氧化为2G。竞争实验表明脂肪醛（如1a）优先于芳香醛（如1w或1z）氧化。
醛氧化不受KHSO₄影响：无论添加与否，1a在12小时内完全转化为2a。这表明醛氧化机制可能与醇氧化不同，具体机制尚不明确，需进一步研究。
作者开发了一种通过醛类有氧氧化高效合成羧酸的方法，使用各10 mol%的Cu(NO₃)₂·3H₂O和TEMPO作为催化剂，以及环境压力下的纯O₂或空气中的氧气作为氧化剂。该转化在非常温和的反应条件下进行，使得许多官能团得以耐受。该方法对不同醛官能团表现出优异的选择性。
Copper-catalyzed aerobic oxidation of aldehydes to carboxylic acids†；Yankai Huang, Sheng Jiang, Zhengnan Zhou, Yibo Yu, * Hui Qian * and Shengming Ma *；Org. Chem. Front., 2025,
12, 4980-4985；https:///10.1039/D5QO00330J
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