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含氮化合物广泛存在于天然产物中,具有广泛的生物活性和药理作用,是医药、化妆品等精细化学品的重要组成部分,故其合成方法一直是研究的热点。其中四氢喹啉衍生物(THQs)和β-氨基酮类化合物是两类重要的含氮化合物,四氢喹啉衍生物具有显著的抗病毒、抗肿瘤等活性而备受科研人员的关注;β-氨基酮类化合物作为有机合成中的基础结构单元可以进一步转化为一系列有价值的衍生物,在药物合成领域表现出巨大的应用潜力。串联反应从简单的原料出发一锅法构建目标分子,具有无需分离中间体、操作步骤简单、效率高等优点,使其在合成复杂的天然产物和药物时具有一定优势,是制备复杂含氮化合物的重要途径。目前报道的通过串联反应合成THQs和β-氨基酮类化合物的反应中,根据催化剂类型一般可以分为均相催化剂和非均相催化剂两类。非均相催化剂具有易回收循环利用的优点,但存在如催化效率普遍不如均相催化剂高,孔道尺寸和结构较难根据底物和反应类型精准调控等问题;而均相催化剂固有的一些缺陷如难以回收、分离过程繁琐等限制了其大规模的工业化应用。因此,开发兼具均相催化剂高催化效率特性并同时具备优异的循环稳定性的非均相催化体系一直是化学家们追求的目标。金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)具有比表面积大、孔隙率高、可设计性强、拓扑结构丰富多样等优点,并能根据需要引入具有不同催化作用的功能基团,MOFs已逐渐发展成连接均相催化剂和非均相催化剂的桥梁。基于MOFs的结构优势,构建稳定性好且具有高密度Br(?)nsted酸位点的金属-有机框架材料MIL-101(Cr)-SO3H,该材料酸性位点有序分布,其高孔隙率利于反应的物质传递;同时,MIL-101(Cr)-SO3H中开放的Cr金属位点可以作为Lewis酸,其双催化活性位点可协同催化同一或多步反应,在催化串联反应制备复杂天然产物及药物分子中具有潜在的应用价值。本文利用磺酸功能化MIL-101(Cr)催化多种类型的串联反应制备THQs和β-氨基酮类化合物,不仅拓展了MIL-101(Cr)-SO3H的应用范围,同时也为天然产物的合成提供了新的途径。1.通过预修饰法在水热条件下直接合成磺酸功能化MIL-101(Cr),采用PXRD、SEM、FT-IR等表征手段确证了结构。开发了以MIL-101(Cr)-SO3H为催化剂、汉奇酯为供氢体的催化体系,通过转移氢化反应成功实现了 THQs的制备。该体系适用于不同底物,并且催化剂可多次循环使用,PXRD、ICP-OES结果表明催化剂在该体系下具有较好的稳定性。2.进一步将MIL-101(Cr)-SO3H应用到芳香胺、醛和富电子烯烃的Povarov反应中。该三组分串联反应体系适用于不同的芳香胺和醛底物,实现了温和条件下一系列THQs的制备。MIL-101(Cr)-SO3H同时存在Br(?)nsted酸和Lewis酸位点,其催化效果优于均相Br(?)nsted酸(如对甲苯磺酸、对硝基苯磺酸)和磺酸化离子交换树脂Amberlyst-15。通过过滤实验证明了催化剂的非均相催化特性。催化剂可多次循环利用且催化活性保持。PXRD结果表明,循环使用多次后,材料的结构仍保持稳定。3.本文第四章主要将MIL-101(Cr)-SO3H拓展应用于催化芳香胺、芳香醛和环己酮的Mannich反应,成功实现了 一锅法串联反应构建β-氨基酮中间体结构。考察了催化剂用量、底物当量比及溶剂等条件对反应的影响,在较佳的反应条件下,该催化体系适用于不同的反应底物且可多次循环利用。循环实验及反应前后PXRD表征结果表明,催化剂多次循环利用过程中,催化活性及材料结构保持稳定。研究结果为非均相催化Mannich反应制备β-氨基酮类化合物提供了参考。