# Tétroxyde de ruthénium

Le tétroxyde de ruthénium, ou tétraoxyde de ruthénium, est un (tétra)oxyde de ruthénium, composé chimique moléculaire de formule RuO$_4$. Il se présente sous la forme d'aiguilles solides de couleur jaune-orangé, à l'odeur piquante, qui fondent vers 25,4 °C pour donner un liquide incolore, assez volatile à température et pression ambiante, qui se décompose dès 40 °C en libérant son oxygène et disparaît vers 108 °C pour laisser le dioxyde de ruthénium.
Il s'agit d'un agent oxydant, communément utilisé en chimie. L'un des rares solvants avec lesquels le RuO$_4$ forme une solution stable, est le tétrachlorométhane CCl$_4$. D'où l'association du réactif et du milieu solvant souvent systématique, notée RuO$_4$/CCl$_4$ pour signaler un processus d'oxydation en chimie organique.

## Description de la molécule

Il s'agit d'une molécule tétraédrique diamagnétique dont les liaisons Ru=O ont une longueur de 169 pm à 170 pm. Le tétroxyde d'osmium OsO$_4$, qui lui est analogue, est mieux connu et davantage utilisé.
Le tétraoxyde de ruthénium est soluble dans l'eau à hauteur de 2,03 g pour 100 g d'eau à 20 °C et de 2,24 g pour 100 g d'eau à 74 °C, mais aussi les acides et les alcalis, l'éthanol et surtout le tétrachlorure de carbone.

## Préparation

On prépare le tétroxyde de ruthénium par oxydation du chlorure de ruthénium(III) RuCl$_3$ par le periodate de sodium NaIO$_4$ :
    8 Ru$^{3+}$$_{(aq)}$ + 5 IO$_4$$^−$$_{(aq)}$ + 12 H$_2$O$_{(l)}$ → 8 RuO$_{4(s)}$ + 5 I$^−$$_{(aq)}$ + 24 H$^+$$_{(aq)}$.

## Usages en chimie

Les réactions qui font intervenir RuO$_4$ comme oxydant utilisent typiquement diverses formes de ruthénium (tels que des hydrates d'oxyde ou de chlorures) comme précurseur du RuO$_4$.
Le tétroxyde de ruthénium oxyde pratiquement n'importe quel hydrocarbure. Il oxyde par exemple l'adamantane en 1-adamantanol. On l'utilise en synthèse organique pour oxyder les alcynes terminaux en 1,2-dicétones et les alcools primaires en acides carboxyliques. Lorsqu'on l'utilise de cette façon, le tétroxyde de ruthénium est employé en quantité catalytique et régénéré par addition de periodate de sodium NaIO$_4$ au chlorure de ruthénium(III) RuCl$_3$ et un mélange de solvants d'acétonitrile CH$_3$CN, d'eau H$_2$O et de tétrachlorométhane CCl$_4$.
RuO$_4$ est un oxydant particulièrement énergique : il faut veiller à ce que les conditions opératoires soient douces, généralement à température ambiante. Les centres stéréogènes qui ne sont pas oxydés sont cependant préservés, comme l'illustre l'oxydation ci-dessous d'un diol en acide carboxylique :
L'oxydation d'alcools époxy conduit également à des acides carboxyliques sans altération du cycle époxy :
Des conditions opératoires plus douces conduisent à des aldéhydes au lieu d'acides carboxyliques. Le RuO$_4$ convertit rapidement les alcools secondaires en cétones. On obtient bien entendu des résultats semblables avec des oxydants meilleur marché à base de PCC ou de DMSO, mais le tétroxyde de ruthénium s'impose dès lors qu'il s'agit d'utiliser un oxydant énergique avec des conditions opératoires douces.
RuO$_4$ clive facilement des doubles liaisons pour donner des produits carbonylés, de façon semblable à une ozonolyse. Le tétroxyde d'osmium, d'emploi plus courant que RuO$_4$, ne clive pas les doubles liaisons mais conduit plutôt à des diols vicinaux.
D'un point de vue pratique, le substrat à oxyder est généralement dissous dans un solvant tel que le tétrachlorométhane CCl$_4$, et de l'acétonitrile CH$_3$CN est ajouté comme ligand pour aider le cycle catalytique. De l'éther éthylique CH$_3$CH$_2$OCH$_2$CH$_3$ peut ensuite être ajouté pour faire précipiter et récupérer le catalyseur au ruthénium.