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醇类化合物是自然界中大量存在并且比较廉价的化合物。在以往的研究中,这些化合物可以转化为相应的卤代烃、羧酸酯或磷酸酯等衍生物,然后这些衍生物进一步与含有C,N,O,S的亲核试剂反应,从而得到羟基被取代的产品。如果能够直接以羟基作为离去基团进行亲核取代反应,那么水将是反应过程中唯一的副产物。但是由于羟基的离去性太差,导致这一反应很难进行。到目前为止,化学家们对这一反应关注的焦点主要集中在各种路易斯酸、布朗斯特酸或过渡金属络合物对这一反应的影响上。另外,根据我们课题组的研究发现,热水能够作为弱酸催化剂来高效地促进烯丙醇或苄醇形成碳正离子。因此,发展一种能够在热水条件下直接高效地促进烯丙醇或苄醇的直接亲核取代反应成为我们的研究目标。本论文主要通过两部分内容对这一目标进行研究。 第一部分:本论文通过在纯水、回流的情况下,对烯丙醇或苄醇与各种亲核试剂的分子间反应进行研究。研究发现,减少水量能够增加亲核试剂与碳正离子碰撞机会,可以大幅度地提高反应收率。其次,对于能够形成稳定碳正离子的烯丙醇和苄醇来说,反应都能获得很好的收率(63%-91%)。通过研究,我们发现亲核试剂的亲核性、底物的水溶性以及醇类所形成碳正离子的稳定性是影响这一反应的重要因素。总体来说,以上工作揭示了水对于使用传统路易斯酸、布朗斯特酸或过渡金属络合物催化的烯丙醇或苄醇的直接亲核取代反应也可起到很好的催化作用。 第二部分:本论文通过在热水(60-100℃)条件下,首次对各种烯丙醇或苄醇的分子内亲核取代反应进行了研究。首先,对于论文中尝试的较小分子的底物来说,反应都可以在较短的时间内(<6 h)以70%-95%的收率得到环化产品。其次,研究发现通过增加水量来间接地增加底物的溶解,反应收率最好可以由18%大幅度地提高到90%。最后,本论文首次实现了由水和六氟异丙醇组成的混合溶剂来促进烯丙醇的串联环化反应,第一次实现了在纯溶剂的情况下一步进行苯并二环和苯并三环的构筑。