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在有机反应中，最常用的两个氮氧化物氧化剂为2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(tetramethylpiperidine nitroxide, TEMPO)和N-甲基吗啉氮氧化物( N-methylmorpholine- N-oxide, NMO)。
TEMPO是一类稳定的氮氧自由基氧化物，常与其他氧化剂一起共同参与各类有机化合物的氧化反应。在醇的氧化中， TEMPO常与NaOCl或NCS等化合物一起参与反应，这可以大大减少TEMPO的用量。如
其反应中间体的形成可以认为是醇羟基对TEMPO的亲核反应。此反应对一级醇的氧化优于二级醇，因此，可以对多羟基取代的化合物进行选择性氧化。 使用NMO做氧化剂与醇进行反应的代表就是前面介绍过的Ley氧化反应。实际上，在Ley氧化反应中,并不是由NMO直接氧化醇，真正的氧化剂为(n-Pr)4 NRuO4 (TPAP) , NMO是作为一个共氧化剂参与反应的。 另一个重要的氧化剂为氧氮杂环丙烷衍生物。1956年,由W.D.Emmons将亚胺与过氧酸反应制备了氧氮杂环丙烷衍生物。在这个三元环体系中，氮和氧原子都是作为亲电的位点。这个反应性反转的主要原因在于三元环的高度的环张力以及弱的N-O键：
在此三元环体系中，氮原子和氧原子由于其强的电负性，在有机反应中常作为亲核位点进行反应。 此试剂可用于烯醇负离子的α位羟基化、烯烃的环氧化等反应。但是，反应很难有效控制。直到1977年，F.A.Davis发展了N-磺酰基取代的氧氮杂环丙烷衍生物。实验结果表明，此试剂可以很好地与亲核试剂反应，而且被进攻的位点必定在氧原子上，反应的速率可以与过酸相当。此后，N-磺酰基取代的氧氮杂环丙烷衍生物被称为Davis试剂，其参与的羟基化反应被称为Davis氧化反应。
通常情况下，当R1= H或Me时，亲核试剂或基团进攻氮原子；而当R1为大空阻基团时，则进攻氧原子. Davis试剂是中性非质子氧化试剂，反应具有高度的化学选择性，还可以利用Evans手性助剂在α-位高立体选择性地进行羟基化反应。
至今为止，已经根据三个R取代基团的不同发展了几十种氧氮杂环丙烷衍生物，并用于各类官能团化反应:
与此三元环相对应的另一个具有类似于氧氮杂环丙烷衍生物氧化作用的试剂为二甲基二氧杂环丙烷:
它也可以将烯醇负离子氧化为α-羟基酮。 |
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